重油燃烧机组的设计要点

戴兴旺,杨小林,徐 鹏,姚佐权

（合肥通用机械研究院,安徽合肥 230031）

引言

重油作为原油提炼后的副产品，具有热值高、粘度大、闪点低、价格低的特点成为重要的燃料而被广泛使用。重油燃烧机组作为工业炉窑和民用锅炉的燃料供给系统的主要组成部分，在我国冶金、石油、玻璃、陶瓷、水泥等行业中得到大量的使用，但随着国家对环保的要求日益提高，对重油机组的节能要求也提出了更高的设计要求。为此我们从重油储罐的温度控制、充分利用蒸汽潜热换热、采用变量供油方式等几方面考虑进行优化设计，大大降低了重油燃烧机组的能耗。

1 重油燃烧机组组成[1]

重油燃烧机组是指向工业炉提供具有一定温度、压力流量的重油燃料的单元设备，它以闪点和粘度较低的轻油系统做为点火系统，点火后，再通入粘度和闪点较高并经加热和雾化后的重油进行燃烧，所以重油燃烧机组包括有重油系统、轻油系统、加热系统及控制系统。重油燃烧机组流程简图见图1，主要包括贮油罐、油机组，燃烧器，伴热系统，控制系统及管道系统等部分。

图1 重油燃烧机组

工艺流程：燃油储存至油罐——油罐加热保温——燃油进入油泵——燃油进入换热器——燃油进入烧嘴——剩余燃油回流至油罐或油泵入口。

2 重油燃烧机组的设计

2.1 设计工况

重油相关参数如下：

进口温度：70～80 ℃;

出口温度：100～160 ℃；

流量：4 m3/h;

进口压力：－0.05 MPa；

出口压力：1.5 MPa。

2.2 贮油罐的设计

贮油罐分为重油贮油罐和轻油贮油罐。

重油贮油罐一般采用立式储罐，简图如图2所示。贮油罐设置液位测量、控制装置，通过液位控制电磁阀间断输入重油使罐内重油保持一定液位。为了防止重油因温度过低而造成凝结，贮油罐底部设置蒸汽盘管加热器，而油温过高会造成“冒罐”现象。为了防止储罐内重油温度过高和过低，在重油罐上设置温度传感器来对加热系统进行控制，同时在罐内设置溢流管用以防止重油“冒罐”。

图2 贮油罐

如储罐容积不大于100 m3，则储罐温度控制80℃左右，重油可直接供应至重油机组；如储罐容积大于于100 m3，若储罐温度控制80℃左右，在相同的温差下，由于储罐表面积大，储罐自然散热量大，造成大量能量浪费，此时将储罐油温控制在60℃左右，在重油出口处设置电加热，将油温升至80℃左右供应至重油机组，有效地降低了储罐与外界的自然换热量，节约能源。

轻油罐一般采用卧式储罐，轻油采用柴油，因其易燃的特点，应采用埋地设置，而此时轻油泵的位置高于轻油储罐，为了防止轻油倒流至罐内，造成轻油泵抽空而损坏，在轻油出口管线处设置底阀，使整条管线内充满轻油。

2.3 油机组的设计

油机组如图3所示，主要包括过滤器、油泵、换热器、控制系统等部分，是整个重油燃烧机组的核心。

a)过滤器

由于燃油杂质较多，为了保护油泵不被损坏，在燃油进口设置油过滤器，重油管路采用复式油过滤器（精度0.2 mm），便于更换维修。轻油管路的过滤器一般采用蓝式过滤器（精度0.2 mm）。

b)油泵

作为燃油机组的动力装置，需要具备流量小、压力高、油压稳定及工作时间长等特点，选用齿轮泵或螺杆泵。

油机组中重油泵常采用双泵布置（一备一用），为了防止重油在油泵处凝固，油泵设有伴热保温装置或蒸汽保温夹套，同时在重油泵上设置小口径回流管路，以保证油泵的热备用，防止油泵启动时因重油温度过低，粘度过高而造成电机过载或油泵损坏，同时在油泵出口设置安全阀以保证安全。

油泵的流量应根据锅炉房用油量和回油量之和确定，油压不小于烧嘴的要求压力与燃油的损失压力之和。

c)换热器

重油燃烧前需要在烧嘴中进行高压雾化处理，重油的粘度在6°E以下，油温需达到115℃以上才能达到雾化要求，而油泵输出的重油温度一般在75℃左右，这就需要对重油进行二次加热处理。

图3 油机组

对重油的二次加热设备一般采用是列管式换热器或U型管式换热器，要求将重油温度由泵出口的75℃提升到120℃左右。常用的换热介质为高压饱和水蒸汽或耐高温导热油，根据的换热热量不同，换热器采用单台或多台串联布置。

在工矿企业中蒸汽的取得较为方便，因此常使用高压饱和水蒸汽进行换热，此处，蒸汽饱和蒸汽压力为2.0 MPa，温度为212℃，为了充分利用饱和蒸汽的潜热，在换热器排水口设置疏水阀，控制出口压力，使饱和蒸汽充分液化，散发潜热。

d)控制系统

油机组中的控制系统主要对燃油的油温、油压和油量进行控制和调整，以保证供油的稳定。

通过对换热器的水蒸气或导热油的流量调节进行温度控制。在回油管路上设置压力调节阀对供油压力进行调节。为了保证满足锅炉对油量实际需求，油泵供给的燃油流量和压力通常大于需要值，所剩燃油通过回油管道输送至泵前或油罐。为了降低能耗，此处选择变量供油方式[2]来控制油量。

e)伴热系统

由于重油的凝点底，因此需要对重油管路进行伴热保温处理，采用蒸汽管路伴热，管路外壁用40 mm厚岩棉保温。

换热器是进行高温热交换的场所，所以需要保温处理，外壁用60 mm厚岩棉保温。

2.4 管道系统的设计

重油管道由于重油的粘度大特性对管道进行伴热和保温处理，还应适当设计吹扫取样口，伴热管线则应进行保温。重油管道进出口应设置人工补偿器。

3 结束语

由于各种工业、民用炉窑的不同在设计重油燃烧系统应根据各种不同的工况进行优化的设计。油温和油压的稳定性是重油燃烧系统主要性能指标，只有稳定的燃烧才能对工业炉窑的热值保证。

本文通过重油储罐的温度控制、充分利用蒸汽潜热换热、采用变量供油方式等几方面考虑对燃烧机组进行了优化设计，大大降低了重油燃烧机组的能耗，在实际的使用过程中也取得了显著效果。

[参 考 文 献]

[1]燃油燃气锅炉房设计手册编写组．燃油燃气锅炉房设计手册．北京：机械工业出版社，1998．

[2]徐鹏，姚佐权.重油机组的开发研究 [J].流体机械，1998，26（8）：15-18

收稿日期：2018-02-08