Двухступенчатая мазутная горелка

Двухступенчатая горелка на тяжелом топливе. Введение

Двухступенчатая горелка для тяжёлого топлива — это сложное устройство для сжигания, предназначенное для эффективного сжигания тяжёлого топлива, часто используемого в промышленных установках, таких как котлы, печи и нагреватели. «Двухступенчатая» концепция горелки связана с её эксплуатационной стратегией, при которой процесс сгорания разделён на две отдельные фазы для оптимизации эффективности, снижения выбросов и решения сложных задач, связанных с тяжёлым топливом.

Характеристики тяжелого топлива

Тяжелые мазуты, такие как остаточный мазут (RFO) или бункерное топливо C, являются побочными продуктами переработки сырой нефти. Они характеризуются:

Высокой вязкостью: они очень густые и плохо текут при температуре окружающей среды.

Высокой температурой вспышки: требуют значительного предварительного нагрева для распыления и воспламенения.

Высоким содержанием примесей: могут содержать серу, золу и другие загрязняющие вещества, которые могут привести к коррозии и выбросам.

Низкой летучестью: не так легко воспламеняются, как более легкие виды топлива.

Компоненты двухступенчатой горелки на тяжелом топливе

Система подачи топлива:

Резервуары для хранения: Для хранения тяжёлого топлива.

Насосы: Для перекачки топлива из хранилища в горелку.

Нагреватели (предварительные подогреватели): Имеют решающее значение для снижения вязкости топлива до состояния, пригодного для распыления. Обычно это достигается с помощью паровых или электрических нагревателей.

Фильтры: Для удаления частиц, которые могут засорить форсунки.

Система подачи воздуха:

Вентилятор воздуха горения: Обеспечивает необходимый воздух для горения.

Заслонки: Регулируют количество воздуха, поступающего в горелку.

Воздушный регулятор: Направляет и завихряет воздух горения для оптимального смешивания с распылённым топливом.

Система распыления:

Форсунка: Основной компонент, в котором тяжёлое топливо превращается в мелкодисперсный туман.

Распыляющая среда: Это может быть пар или сжатый воздух, которые смешиваются с подогретым маслом для образования мелких капель, увеличивая площадь поверхности сгорания.

Система зажигания:

Запальник: Обычно это электрический искровой запальник или пилотная горелка (часто работающая на жидком топливе или газе) для инициирования горения.

Система управления:

Защита пламени: Контролирует пламя и отключает горелку в случае его погасания в целях безопасности.

Регулировка подачи топлива и воздуха: Регулирует расход топлива и воздуха в зависимости от потребности.

Датчики: Датчики температуры, давления и расхода для контроля рабочих условий.

Как работает двухступенчатое сгорание

«Двухступенчатый» аспект в первую очередь связан со способом подачи воздуха, а иногда и топлива:

Этап 1 (зона первичного горения):

Топливо и частичное сгорание воздуха: предварительно нагретая тяжёлая нефть распыляется и смешивается с ограниченным количеством первичного воздуха горения, часто субстехиометрическим (меньше воздуха, чем теоретически необходимо для полного сгорания).

Частичное сгорание: создаёт богатую топливом высокотемпературную зону. Целью здесь является испарение тяжёлых углеводородов и инициирование частичного окисления. Этот этап способствует «расщеплению» крупных молекул углеводородов на более мелкие, более горючие и снижению образования термических NOx.

Этап 2 (зона вторичного горения):

Подача вторичного воздуха: ниже первичной зоны поступает дополнительный воздух горения (вторичный воздух). Этот воздух завершает процесс сгорания.

Полное сгорание: оставшиеся углеводороды и промежуточные продукты из этапа 1 полностью окисляются, что приводит к полному и эффективному сгоранию и максимальному выделению тепла.

Преимущества двухступенчатого сжигания:

Повышенная эффективность сгорания: Постепенное сгорание воздуха позволяет горелке добиться более полного сгорания тяжёлого топлива с максимальным выделением энергии.

Снижение выбросов:

Снижение выбросов NOx: Создание первичной зоны, богатой топливом (с низким содержанием кислорода), значительно снижает образование термических NOx. Вторичный воздух подаётся таким образом, чтобы избежать резких пиков температуры, что ещё больше снижает выбросы NOx.

Снижение выбросов сажи и твёрдых частиц: Улучшенное смешивание и полное сгорание минимизируют количество несгоревших частиц углерода.

Повышенная стабильность: Ступенчатая подача воздуха обеспечивает более стабильное пламя, особенно при использовании топлива разного качества.

Гибкость: По сравнению с одноступенчатыми горелками, горелки лучше справляются со сложными условиями работы тяжёлого топлива.

Применение

Двухступенчатые горелки для тяжелого мазута обычно используются в:

Промышленных котлах для производства пара

Электростанциях

Технологических нагревателях на нефтеперерабатывающих и химических заводах

Морских пропульсивных системах

Асфальтобетонных заводах

Подводя итог, можно сказать, что двухступенчатая горелка для тяжелого мазута — это специально разработанное решение для эффективного и чистого сжигания вязкого, загрязненного примесями тяжелого топлива за счет тщательного управления смешением топлива и воздуха на последовательных этапах, что обеспечивает экономические и экологические преимущества.