燃烧器的试验与应用

    本文介绍了GD-I型燃烧器在炼油厂加热炉中的热态试验及工业性试验情况。试验结果表明，该燃烧器与原来的Ⅲ型燃烧器相比，燃烧效果较好，氧化氮生成量有所降低。

    在老炼油厂的技术改造中，采用新型高效燃烧器是提高加热炉热效率、降低能耗、减少环境污染的主要技术措施之一。1980年我厂试制了洛阳石油设计研究院（以T简称洛阳院）设计的GD-I型燃烧器，并进行了热态试验及工业性试验。这种燃烧器属于高效低氮型，设计能力为每小时、烧油400公斤，烧瓦斯每小时60～200标米s；油和瓦斯两种燃料可单独使用，也可联合混烧。

    1980年10月至1984年3月，我厂和洛阳院合作，先后完成了该型燃烧器的热态试验和工业性试验，经过改进还推广了应用范围，取得了比较满意的效果。

    一、GD-I型燃烧嚣的热态试验

    热态试验于1980年10月16月和21日在我厂催化裂化装置203回炼炉上进行，两次试验数据见表1。

1．第一次热态试验效果较理想。

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┃                          ┃  16日    ┃  21日    ┃

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┃  油压力    公斤／厘米2   ┃    7     ┃    4     ┃

┃  油流量    公斤／时      ┃   232    ┃   346    ┃

┃  蒸汽压力    公斤／厘米2 ┃   8      ┃   4.3    ┃

┃  蒸汽流量    公斤／时    ┃          ┃   4.2    ┃

┃  瓦斯压力    公斤／厘米2 ┃   0.1    ┃   0.1    ┃

┃  瓦斯流量    公斤／时    ┃  95      ┃   95     ┃

┃  一次风动压  毫米水柱    ┃   11     ┃   65     ┃

┃  三次风动压  毫米水柱    ┃  0.22    ┃          ┃

┃  风口动压    毫米水柱    ┃  2.75    ┃   0.75   ┃

┃  燃烧温度    ℃          ┃   1480   ┃   1700   ┃

┃  耐火砖温度    ℃        ┃  900     ┃   1350   ┃

┃  火焰长度    米          ┃ 1.5~2    ┃   3.54   ┃

┃  噪  音    分贝（A级）   ┃   71     ┃   71     ┃

┃  NOx含量    毫克／标米3  ┃   16.3   ┃   9.4    ┃

┃  理论空气量  标米8／时   ┃  3358    ┃   4532   ┃

┃  实际空气量  标米8／时   ┃  304 7   ┃   4612   ┃

┃  过剩空气系数            ┃   0.907  ┃   1.02   ┃

┃  燃烧室燃尽率  %         ┃   76.4   ┃   41, 8  ┃

┃  容积热强度千卡／米2．时 ┃675 xi04  ┃ 498 xlO' ┃

┃  燃烧室压力    毫米水柱  ┃   31. 7  ┃          ┃

┃  喷口速度    米／秒      ┃   53.7   ┃          ┃

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器烧瓦斯95公斤／时、烧油232公斤／时，火焰温度高达14800C，火焰白炽明亮，火苗细长且有力不漂散。根据取样分析，预燃室的容积热强度为675×104千卡／米·时，燃尽率为7 6.4%，过剩空气系数为0.907，喷口速度为53.7米／秒，这样将改善辐射室内炉管沿长度方向上的受热不均匀度，提高炉子热效率。

    ①燃烧器采用三次配风结构，且漫有烟气循环回流。这样采用分段燃烧和烟气循环，降低了局部区域内氧气浓度和高温区烟气温度，使NOx生成量减少，采样分析NOx含量为16.3毫克／标米3。

    ②燃烧器的耐火砖温度为900～1350C，低于火焰温度，这说明三次风起到了降低耐火砖温度的效果，即可延长耐火砖的使用寿

命。

    ③燃烧器消音效果良好，噪音低，只71分贝(A级)，原用Ⅲ型燃烧器时噪音为90～95分贝（A级），明显地改善了操作环境。

    2．第二次试验，瓦斯量和第一次相同，燃油量由232公斤／时增加到346公斤／时，预燃室内的各项性能都有所下降。如容积热

强度降为498×10 4千卡／米z．时，燃烧效率降为41*6%，过剩空气系数上升为1.02。这可能是由于空气压头太低，燃料和空气混合不好，导致燃烧效率下降。据国外资料介绍，高效燃烧器需要较高的供风压力。

    3．燃烧器采用蒸汽超声波雾化，燃油时蒸汽消耗量低，仅为0*12公斤／公斤油。

    二、GD-I型燃烧器的工业应用

    1．在203催化裂化炉上的使用情况

    GD-I型燃烧器在热态试验中取得了较好的效果，我厂决定在203催化炉上改用该燃烧器进行工业性试验。炉203原设计热负荷为900万千卡／时，有八个Ⅲ型燃烧嚣，改造后留下四个，其它四个由GD-I型代替。1981年1月5日投用，经三年多时间的

运行考验，GD-I型基本上能满足要求。催化使用表明，该燃烧器火焰形状好，火苗细长不散，燃料调节灵活，消音效果好。但

在1981年和1983年两次大检修中发现一个二次空气箱有烧熔现象。分析原因有。

①燃烧器加工质量不高，风箱和瓦斯喷嘴安装同心度、水平度偏差大，造成火焰直扑风箱，引起超温熔化，

②大负荷运行时风量不足、风压太低，二次风门开度不够，造成空右油化工设备气箱局部超温，

③瓦斯喷嘴与空气箱相对高度位置欠短，使空气箱温度偏高，

④燃烧器烟气循环量过大，造成二次风箱超温，

⑤二次空气箱原设计采用高硅耐热球墨铸铁，但实际材料为含铬耐热铸铁，允许使用温度由900---1000qC降为600～650C。

    2．在301-l常压炉上的使用情况

    根据203催化裂化炉使用GD-I型的情况，对该燃烧器作了一些改进。1981年底在常减压装置301-l常压炉使用了四个，1982年初投用。该炉设计热负荷为2000×104千卡／时，实际操作热负荷为1000～1200×104千卡／时，原用十二个Ⅲ型燃烧器油气混烧，改造后留用八个，另四个由GD-I型替换。1982年，1983年两次大修检查，四个GD-I型燃烧器完好无损。

    (1) GD-I型主要改进项目l①扩大火口直径，从+440毫米加大到+500毫米，③加大三次风门的面积，⑨减少烟气回流区，加厚上部保温层，④增大二次风口的面积，⑤提高瓦斯喷嘴的相对位置，从原145毫米加高到178毫米I⑥提高耐火砖的质量。

    (2)试验结果：①301-l常压炉热负荷为819×104千卡／时，加热炉热效率为86.5%，使用GD-I型烷瓦斯时比用Ⅲ型炉膛温度下降20℃左右，相当于幅射室导热效率提高1.6%左右，②烧油时雾化蒸汽量减少，每公斤油减少0.2公斤蒸汽，节省了一定量蒸汽，⑨关于氧化氮下降情况I1980年10月在203催化炉上两次热态试验中测试，单烧GD-I型NOx生成量为16.3和9.4毫克／标米3，含量很少。1982年10月在常减压装置测定烟气中NOx生成量；GD-I型为60～70ppm，Ⅲ型为130～236ppm。但是，1983年4月标定烧瓦斯时，GD-I

型的NOx生成量反而有所增加。分析原因有l a．燃料瓦斯的成分变化，其中N2含量由16,8%上升到20.30/6，导致NOx生成量上升。b．燃烧过程中过剩气增加，使NOx生成量增加．据资料介绍，过剩氧量每增加1%，烧瓦斯时NOx生成量增加8%，烧油时NO,c生成量增加10%。从测定的数据分析，NOx生成量基本符合上述规律。

    我厂301-1常压炉使用GD-I型燃烧器两年来表明，烧瓦斯时，因燃料量不够，使单嘴热负荷一直未达到设计值400×104千卡／时，运行中不得不同时使用八个留用的Ⅲ型燃烧器辅助燃烧。1983年底我们将瓦斯喷嘴的喷孔由书3扩大为+3.5，角度木变，经使用，热负荷有所增加，四个GD-I型基本能满足全炉需要，烟气中含NOx量为Ⅲ型的一半左右，不再要Ⅲ型辅助燃烧。但火焰状况并无改善，且火苗长度过长（达4～4.5米），火焰上部呈黄红色，烟气含氧量上升。初步分析，燃烧器喷口太大，喷口速度与Ⅲ型相差不大，风机压头太低，燃料在预燃筒内没有充分混合燃烧，这有待进一步改进。

三、主善性能指标及评价

    GD-I型燃烧器属高效型，它与国内外同类型相比见表2。由表2可看出，GD-I型燃烧器某些性能接近埃索，但主要指标低于GX-I型和坛式。它与Ⅲ型比较有如下优点。①燃烧效果较好，焰形也好些，直而发亮，②更换检修简单，造价不高，⑧空气密封性能较好，④氧化氮生成量降低。但从1984年标定及近几个月的运行来看，GD-I型仍有下列待改进之处，①燃料燃尽率不太高，没有充分显示出高效特点，影响了它的节能效果，热效率提高不明显I②烧瓦斯时单嘴热量没有达到设计值400×104千卡／时，实际上只有250～350×104千卡／时，⑧瓦斯喷头氧化较严重，④油枪密封结构漏油。

典型膏效燃烧暑性能对比

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┃                    ┃    GD-I型        ┃    GX-I型      ┃    埃  索        ┃    坛  式          ┃

┃                    ┃    （中国）      ┃    （中国）    ┃    （美国）      ┃    （英国）        ┃

┃                    ┃                  ┃    j    ，     ┃                  ┃                    ┃

┃                    ┃    ’    1    ． ┃                ┃                  ┃                    ┃

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┃                    ┃一    、          ┃                ┃                  ┃                    ┃

┃热负荷×104千卡／时 ┃    250---400     ┃    400～800    ┃    500,750’1000 ┃20,50,100,200,300． ┃

┃                    ┃                  ┃                ┃                  ┃soo’iooo,sooo      ┃

┃  燃料              ┃    瓦斯，渣油    ┃    瓦斯，渣油  ┃    重油或瓦斯    ┃    重油或瓦斯      ┃

┃                    ┃    或二者混烧    ┃    或二者混烧  ┃                  ┃                    ┃

┃  噪音    分贝      ┃    71            ┃    <90         ┃                  ┃                    ┃

┃  燃尽率    %       ┃    40～76.4      ┃    80～88      ┃                  ┃    60-- 83         ┃

┃  过剩空气  %       ┃    >20           ┃    20,一  15   ┃    20～30        ┃    10              ┃

┃  火焰长度  米      ┃    3～4.5        ┃    2 ---3      ┃    3～4          ┃                    ┃

┃  喷口速度  米／秒  ┃    <53.7         ┃    114         ┃                  ┃    60～80          ┃

┃  使用效果          ┃    氧化氮为      ┃    省燃料3·3% ┃                  ┃                    ┃

┃                    ┃    70～130ppm    ┃                ┃                  ┃                    ┃

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