方箱炉旋流燃烧技术研究与应用.pdf

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1、2013年9月机械设计与制造工程Sep．2013第42卷第9期MachineDesignandManufacturingEngineeringVo1．42No．9DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2013．09．012方箱炉旋流燃烧技术研究与应用葛京鹏‘，靳世平(1．南京赛乐密封材料有限公司，江苏南京210007)(2．华中科技大学能源与动力工程学院，湖北武汉430074)摘要：旋流燃烧可以提高火焰速度，从而强化传热、提高燃烧效率，采用多个同旋向喷嘴形成旋流燃烧器，或者通过喷口不同方向的倾斜

2、排列形成两排燃烧器，可以实现很好的方箱炉旋流速度场。通过冷态流场数值模拟和试验分析，验证了旋流燃烧能加强炉子流场的均匀性，热态试验和工业应用结果表明，炉膛下部燃烧和传热得到强化，烟气出口烟温下降，方箱炉热效率显著提高。关键词：箱形管式炉；旋流燃烧；强化传热；节能中图分类号：TI<224．1文献标识码：B文章编号：2095—509X(2013)O9—0049—04石油化工行业是工业耗能大户，其中管式加热构和尺寸简化图。炉是重要的耗能设备。为了达到节能的目的，目前管式炉的设计均采用在炉膛辐射段烟气出口加装对流段，在对流

3、段出口再加装空气预热器来降低排烟温度⋯。对于那些热效率不高、结构条件不允许做过多改变的圆筒形管式加热炉，通过将多喷口直流向上的燃烧方式改为多喷口旋流向上燃烧方式，强化了炉膛燃烧和传热，可以有效降低炉膛出口烟气温度，提高炉子热效率j。本文以某公司实际运用的方箱炉为对象，进行了一系列冷、热态模拟对比试验和工业应用研究，证明了采用旋流燃出料炉底板烧器可以强化传热。图l方箱管式焦油加热炉1流场模拟对比及冷态试验1．1研究对象结构与试验模型研究对象为方箱焦化加热炉，其结构如图1所示。原理如下：方箱炉加热物料为焦油，待加热焦油

4、由炉膛上部炉管进料，流经炉膛辐射室炉管经加热后从方箱炉下部炉管流出。炉管排列在炉膛两侧炉墙边。5个燃烧器一字排列在方箱炉的炉底，火焰向上燃烧，炉顶开有两个矩形烟道孔，将烟气二次汇聚到烟囱中向上排放。图2模拟模型简化示意图为了分析对比，针对上述方箱炉，制作了一个缩小尺寸的炉子模型，以便对该炉子进行流场数值模型为方箱式结构，上部为斜面，顶部有两个模拟和流动显示对比研究。图2是模拟模型的结模拟烟道的开口，并对模型划分了若干纵截面和横收稿日期：2013—08—06作者简介：葛京鹏(1962一)，男，山东莱州人，南京赛乐密封

5、材料有限公司高级工程师，主要从事工业节能技术研究。·49·2013年第42卷机械设计与制造工程一排5个改为两边两排共8个(一排4个)，并通过4结论预制弯头形成双旋流。对箱形管式炉底部向上直流燃烧方式，可通过b．在两组旋流喷头中间各加1个导流辐射筒，安装不同倾斜角度喷口改进为多喷口整体双旋流起加强旋流和辐射的作用，该导流辐射筒用高铝重燃烧方法。旋流加强了炉子下部流动的均匀性，强质浇注料现场施工时浇注。化了炉膛燃烧和传热，用于管式炉节能改造，可在c．仪表增加氧分析仪。同等热负荷条件下使炉膛出口烟气温度下降，炉子改造1年

6、多后根据改造前后的生产运行记录热效率可提高4％以上，节能效果显著。参数进行等值换算，得到结果见表4。表4F2601节能分析表参考文献：[1]钱家麟．管式加热炉[M]．北京：中国石化出版社，2003：541—543．[2]靳世平，钱壬章，顾镇均，等．圆筒形苯加氢改质炉炉尾超温治理研究[J]．节能，1999(6)：27—29．[3]靳世平，苏红星，陈维汉，等．管式加热炉旋流场燃烧节能技表4中反映了经过改造后炉子能耗有明显的术研究[J]．华中科技大学学报：自然科学版，2005，33(5)：76—78．下降。值得注意的是，

7、由于改造后所供煤气热值下[4]靳世平，胡宪法，戴鸣，等，方方箱炉炉内强化传热的热态降，导致炉内燃烧温度降低，直接影响辐射段传热试验[J]．华中科技大学学报：自然科学版，2006，34(10)：83—85．效果，不然能耗下降率会更大一些。TheResearchandApplicationonSquareBoxFurnaceCycloneCombustionTechnologyGEJingpeng，JINShipingz(1．NanjingSaileSealingMaterialCo．，Ltd．，JiangsuNanj

8、ing，210007，China)(2．HuazhongUniversityofScienceandTechnology，HubeiWuhan，430074，China)Abstract：Increasingthecyclonecombustionflamespeedcanachievetheenhancedheattransfer，improvetheco