基于无焰燃烧的小型燃油锅炉研究

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节能和减排是燃烧领域的热点问题,是我国可持续发展的重要战略措施。本文将无焰燃烧技术应用于燃油锅炉,取得较好的节能减排效果。   本文以市场上较典型的某小型立式燃油锅炉优化设计为背景,研究在燃油锅炉上实现无焰燃烧的可行性及相关机理。燃油锅炉具有不同于燃气锅炉的燃烧特点,燃油燃烧存在雾化和气化过程。要实现无焰燃烧,一要促进燃油雾化效果,强化燃烧,提高整个炉膛平均温度并且均匀温度场;二是要促进高温烟气的循环,稀释并加热新进燃料。总之,可以通过炉内结构的改进,营造无焰燃烧的高温低氧环境。   通过在炉内设置耐火砖壁,燃油撞击高温固体表面蒸发气化,随高速气流进入炉膛充分混合,提高燃油雾化效果。二是设置烟气导流结构,促进烟气循环,炉内极易形成强旋流。三是通过采用高导热材料加工燃烧搅拌反应器,强化炉膛内换热效果,均匀温度场。以上种种措施采用整体化设计,合理布置,尽可能简化结构,并且考虑加工工艺。   搭建实验平台,进行了大量的实验验证设计方案的合理性。实验结果表明:通过改进,燃油锅炉运行时具备了无焰燃烧的特征。(一)观测可见炉内燃烧状况良好,炉内火焰形状淡化;(二)测得炉膛内平均温度显著提高,温度分布均匀,并且排烟温度降低,估算得锅炉热效率提高2%以上;(三)由测得的排烟烟气组分浓度,可知锅炉在低过量空气系数下仍能完全燃烧,测得NOx排放量较低,基本维持在240 mg/m3以下,远低于传统燃烧NOx排放量,测得其它烟气成分如CO等都符合环保要求;(四)研究发现,采用高导热材料作为燃烧搅拌器,比一般的耐火材料更能有效强化炉内换热,快速形成高温环境,对于无焰燃烧的实现起到事半功倍的作用。在小型燃油锅炉上运用无焰燃烧技术,高效节能并且降低了污染物排放,为无焰燃烧技术在小型燃油加热设备上的应用做了有益的探索。
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