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在传统的工业炉设计中,燃烧器的火焰速度大约为每秒几米,当燃烧产物温度在600 °C~800 °C时,炉内对流换热与辐射换热各占50%;在燃烧产物温度为800 ℃以上时,以辐射换热为主;在燃烧产物温度达到1 400 ℃时,辐射换热是对流换热的10倍,所以大部分炉窑设计中,是以辐射换热为基础。但是在采用高速气体燃烧器后,即使在高温区,炉内被强化的对流换热在综合换热中所占的比重大大提高,具体说明如下:
采用普通燃烧器时,火焰速度低,燃烧产物在被加热物表面的流动为层流,层流的对流换热系数为h1-Nu*λ/d。
式中 努谢尔特数Nu=0.332Pr1/3*Re1/2;Pr为普朗特数;Re为雷诺数;λ为气体的导热系数;d为流道当量直径。
采用高速气体燃烧器, 火焰喷射速度高(100 m/s~300 m/s),被加热体表面流动以紊流为主,紊流附面层局部放热系数为h2=Nu*λ/d。式中Nu=Pr1/3(0.036Re0.8-836)
设加热炉内腔尺寸为6.45m×2.3m×2.9m,燃烧产物温度为1 790 ℃,被加热体温度为900 ℃。
采用普通燃烧器,燃烧产物流速为5 m/s时,燃烧产物与被加热体表面之间的对流换热比热流为q1=h1(tg-tw)=2671X4.18kJ/h*m2。
采用高速气体燃烧器,燃烧产物流速为150 m/s时,燃烧产物与被加热体表面之间的对流换热比热流为q2=h2(tg-tw)=10685X4.18kJ/h*m2。q2是q1的4倍。
国外曾就辐射加热炉和高速对流加热炉进行过比较试验,在0 ℃~1 200 ℃的加热过程中,辐射加热炉所需加热时间是高速对流加热炉的6倍,在750 ℃~1 200 ℃的加热过程中,辐射加热炉所需加热时间是高速对流加热炉的10倍。
1980年,国内引进高速气体燃烧器在井式加热炉上进行技术改造,原有的辐射加热炉从0 ℃~650 ℃升温需要24 h,而采用了高速气体燃烧器的加热炉从0 ℃~650 ℃升温只需4 h,并且燃料消耗量也由于采用了高速气体燃烧器可以节省25%~30%。在油田,用高速气体燃烧器改造成三合一加热炉,加热效率提高了1倍,而燃料消耗量节约了20%。
高速气体燃烧器的燃烧产物高速冲进加热炉内,搅动多倍的炉内气体随之掺混,可以大大提高炉内温度均匀度。国外一家工厂用高速气体燃烧器改造加热炉后,炉内温度均匀度可由±15 ℃提高到±2 ℃。国内井式加热炉采用高速气体燃烧器后,炉温均匀度达到±7 ℃。
高压点火装置的比较包括固态继电器电子点火器与点火变压器电子点火器的比较;单极型、双极型以及中间接地的双极型电子点火器的比较;不同燃料燃烧器电极布置的比较以及不同放电位置优劣的比较。
采用固态继电器的电子点火器与采用点火变压器的电子点火器相比,使用了较为先进的固态继电器升压技术,具有体积小、重量轻、发热低和工作可靠等优点。但由于采用了价格较为昂贵的固态继电器,从而使整个电子点火器的成本增加,价格较采用点火变压器的电子点火器高出许多。对于上述知名品牌的点火变压器电子点火器,经过了数十年的现场使用证明,其工作可靠性与寿命不比固态继电器电子点火器差,与电热丝点火器相比,要强出许多。后者是早期使用(国内现在尚有使用)的用于燃油燃气燃烧机的点火装置,该点火装置虽点火可靠,但点火速度慢、点火丝寿命短,所需的功率也较大,目前在国外已被淘汰。
电子点火器的输出分为单极型、双极型以及中间接地的双极型,以适应不同的燃烧器设计。所谓单极型,其输出只有一个电极,另一个电极在点火器的内部或外部接地(即接燃烧机外壳)。在工作时,电极对地放电,产生火花,引燃燃料气体。其特点是较为可靠,使用方便,仅需引出一个电极加以绝缘即可。需要注意的是对于外部接地的单极型电子点火器,切记不能将两极接反否则可能会引起电子点火器乃至整个控制设备毁坏。所谓双极型,其内部与单极型的内部基本一样,只是另一个电极不接地。在工作时,是两极间放电来引燃燃料气体的。其特点是使用灵活,但性不如单极型,且需对两个引出电极加以绝缘。中间接 地的双极型是采用带有中间抽头的点火变压器或采用两个固态继电器来实现的。在工作时,它可以用两极间的放电来引燃燃料气体,也可以用两极分别对地的放电来引燃燃料气体(不常有),此时要求有较高的输出电压。采用两极间放电的特点是布置灵活,可放置在理想的点火位置而不受喷嘴位置的影响,适用于对点火位置要求较严的燃料。与单极型相比,每个电极对地所具有的电压仅为单极型的一半,这有益于电极引线的绝缘,相对来说也比较。
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对于高参数、大功率机组,为了提高循环热效率和汽轮机的相对内效率,采用了蒸汽的中间再热,在汽轮机高压缸内做完部分功的过热蒸汽被送回锅炉的再热器中进行加热,然后再送到汽轮机的中低压缸做功。
工艺是关于把原材料加工为产品或生产资料的经济的方法和过程的科学,它始终贯穿于企业产品制造的全过程,从原材料的采购、产品的设计、工艺技术的选择、产品的制造与检验到终产品的交付使用与售后服务。
汽包加工分卷制和压制两种方式。卷制是由一块钢板卷制成一个筒体,只有一条焊缝。压制由两块钢板由油压机压制而成,有两条焊缝。
遮页角:是防止烟道短路,可使炉内受热均匀。内螺纹管:防止膜态沸腾,恶化传热。屏式过热器间隙:防止烟灰凝固,堵塞烟道。风帽:使风均匀进入布风板。压临界有汽包,超临界无汽包。弯管方式:冷弯、热弯、特殊弯管。汽包:两进(水冷壁、省煤器)两出(下降管、过热蒸汽管)。
锅炉参数是表示锅炉性能的主要指标,包括锅炉容量、蒸汽压力、蒸汽温度、给水温度等。
锅炉容量可用额定蒸发量或连续蒸发量来表示。额定蒸发量是在规定的出口压力、温度和效率下,单位时间内连续生产的蒸汽量。连续蒸发量是在规定的出口压力、温度下,单位时间内能连续生产的蒸汽量。
蒸汽参数包括锅炉的蒸汽压力和温度,通常是指过热器、再热器出口处的过热蒸汽压力和温度如没有过热器和再热器,即指锅炉出口处的饱和蒸汽压力和温度。给水温度是指省煤器的进水温度,无省煤器时即指锅筒进水温度。
锅炉可按照不同的方法进行分类。锅炉按用途可分为工业锅炉、电站锅炉、船用锅炉和机车锅炉等;按锅炉出口压力可分为低压、中压、高压、超高压、亚临界压力、超临界压力等锅炉;锅炉按水和烟气的流动路径可分为火筒锅炉、火管锅炉和水管锅炉,其中火筒锅炉和火管锅炉又合称为锅壳锅炉;按循环方式可分为自然循环锅炉、辅助循环锅炉(即强制循环锅炉)、直流锅炉和复合循环锅炉;按燃烧方式,锅炉分为室燃炉、层燃炉和沸腾炉等。
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