المسار التقني والأساليب المستخدمة في تحسين العملية باستخدام تقنية الاحتراق المتدرج بالهواء ذات المرحلتين

Thread Content

مسار التقنية لتحسين تقنية الاحتراق المتدرج بالهواء: يفتقر عملية الاحتراق في مراجل الغبار الفحمي إلى طرق حسابية دقيقة، وفي المواد واللوائح ذات الصلة، يتم تصميم المشعلات باستخدام بعض المعاملات التجريبية، ويجب الالتزام بهذه المبادئ أيضًا عند استخدام تقنية الاحتراق المتدرج بالهواء لإجراء التحسينات. خريطة الطريق لتقنية تحسين الاحتراق بالتصنيف الهوائي قد تم وضعها استنادًا إلى التجارب المكتسبة من تحسين 5 أجهزة احتراق، وهي تُعد مناسبة لتحسين أجهزة الاحتراق، كما أنها تساعد على نشر تقنيات الاحتراق ذات مستويات منخفضة من غازات NOX في مشاريع التحسين. يوضح الرسم التخطيطي للتقنية المستخدمة في محارق الفحم ذات القطع الأربعة والتي تعتمد تقنية الاحتراق المنخفض لغازات NOX، الشكل 4. http://www.lyxgsh.com/d/file/news/cpzs/2016-04-05/924019c0560b06db144a4e2764518d4e.jpg طريقة تحديد معامل الفائض في الهواء في منطقة الاحتراق الرئيسية: عندما يكون معامل الفائض في الهواء 0.7، فإن تأثير تقليل انبعاثات NOX يكون أفضل. لكن، إذا كان معامل الفائض في الهواء منخفضًا جدًا، فإن ذلك سيؤثر على ترتيب حركة الهواء داخل المفاعل. كما أن استخدام تصميم على شكل نواة التمر يسمح بتشكيل تدرجات شعاعية، مما يخفف من خلط الهواء الأولي والثانوي في بداية عملية الاحتراق، وبالتالي يقلل من كمية الهواء المستخدم في الاحتراق الأولي. يؤثر حجم الفرن أيضًا على اختيار معامل الفائض الهوائي؛ فكلما كان سعة الغلاية أكبر وعدد طبقات المشعل أكثر، كان من الممكن تنظيم المجال الديناميكي للهواء داخل الفرن بشكل أفضل، مما يسمح باختيار معامل فائض هوائي أقل في منطقة الاحتراق الرئيسية. أما الغلايات الصغيرة، فهي تحتاج إلى اختيار معامل فائض هوائي أعلى. لذلك، يتم اختيار معامل الهواء الزائد داخل الفرن بعد أخذ جميع العوامل في الاعتبار. وبناءً على نتائج هذه الدراسة، يُوصى باختيار قيمة تتراوح بين 0.9 و1.0 للغلايات التي سعتها أقل من 420 طن/ساعة، واختيار قيمة تتراوح بين 0.8 و0.9 للغلايات التي سعتها أكثر من 420 طن/ساعة. طريقة حساب سرعة تدفق الغازات في منطقة الاحتراق الرئيسية موضحة في المعادلة رقم 2:
http://www.lyxgsh.com/d/file/news/cpzs/2016-04-05/4bfa31ca06278135c6ac583cfcb6f934.jpg
حيث:
Wy – متوسط سرعة صعود الغازات داخل الفرن.
Bj – كمية الوقود المستهلكة في الغلاية، بالكيلوغرام في الثانية؛
Vy – حجم الغازات، بالمتر المكعب لكل كيلوغرام (في الظروف القياسية) ； l1، l2 —— عمق وعرض مقطع الفرن، بالأمتار ； P – الضغط الجوي المحلي، بالباسكال ； ϑ ′——درجة حرارة المخرج في الفرن،℃ ； ϑa——درجة الاحتراق النظرية، بالدرجات المئوية. اختيار ارتفاع الأريكة: بعد تحليل منحنى تحويل أكاسيد النيتروجين الناتجة عن حرق مسحوق الفحم، تبين أن الثواني الـ 0.5 الأولى هي الفترة الحاسمة للتحكم في تكوين أكاسيد النيتروجين. يجب أن يضمن الـ SOFA المختار، من حيث المبدأ، أن يكون وقت بقاء الهواء الخارجي في الطبقة العليا حتى الغازات في الطبقة السفلية أكبر من 0.5 ثانية. ومن أجل ضمان احتراق كامل للمادة المُضخَّمة بعد رشها بمادة SOFA، وبافتراض ثبات مدة البقاء، يجب أن يكون ارتفاع مادة SOFA أقل من خط وسط الرياح المستخدمة في عملية الاحتراق وزاوية انحناء اللهب. يتم حساب سرعة الدخان باستخدام المعادلة رقم 3. τ = l3/Wy (3)
حيث:
l3 – المسافة من مركز فوهة الهواء الأولية الموجودة في الجزء العلوي من جهاز الاحتراق إلى مركز هواء الاحتراق الكامل.
تصميم كمية الهواء وسرعته وأبعاده وعدد الطبقات في جهاز SOFA يتم وفقًا للمعادلة 4:
QSOFA = QLL × (1.2 – a1) (4)
QSOFA – معدل تدفق الهواء المستخدم في عملية الاحتراق الكامل.
QLL – كمية الهواء المثالية المطلوبة.
a1 – معامل الفائض في كمية الهواء في منطقة الاحتراق الرئيسية.
بعد حساب معدل التدفق الكتلي، يتم تحويله إلى معدل تدفق حجمي. ولكي يكون لهواء الاحتراق الكامل قوة اختراق كافية، يجب تقليل عدد الانحناءات في مسارات الهواء قدر الإمكان، بالإضافة إلى تقليل المسافة من خزان الهواء إلى فوهات الهواء المستخدمة في عملية الاحتراق الكامل. كما يجب أن تكون مساحة مسارات الهواء أكبر بمقدار 1.2 مرة على الأقل من مساحة فوهات SOFA. يتم اختيار سرعة الرياح وفقًا لمعيار SOFA عند 50 م/ث (وذلك لأنه بسبب ضغط الرياح، من المستحيل عادةً تحقيق سرعات رياح أعلى)، ويتم حساب الأبعاد الكلية لـ SOFA بناءً على معدل التدفق الحجمي وسرعة الرياح المختارة. حتى لو كان سعة الغلاية أقل من 420 طن/ساعة، فإنها عادةً ما تُصمم بأكثر من طبقتين، بحيث في حالة الأحمال المنخفضة، يتم تشغيل طبقة واحدة فقط من نظام SOFA، مما يساعد على الحفاظ على سرعة هواء عالية لنظام SOFA، وبالتالي تحقيق قدرة اختراق قوية. يمكن تصميم فوهة SOFA بحيث تتحرك لأعلى ولأسفل ولليمين ولليسار، مما يساعد في تعديل اختلافات درجة حرارة البخار الرئيسي والتحكم في ارتفاع اللهب، لكن عادةً ما يتم تصميمها بشكل ثابت. يُفضل تصميم فوهات الرش ذات الشكل المتحرك على شكل مربع، بينما يُفضل تصميم الفوهات ذات الشكل الثابت على شكل دائري، وذلك لزيادة صلابة تيار الهواء وقدرته على الاختراق، مما يحسّن من كفاءة عملية الاحتراق. تصميم زاوية تركيب الأريكة: يتم تركيب الأريكة بحيث تكون اتجاهات تدفق الهواء معاكسة لاتجاه تركيبها. يتم اختيار نصف قطر دائرة التركيب بحيث يكون مساويًا لنصف قطر الدائرة الأصلية للهواء الثانوي، أو أكبر منه قليلاً، ويتم إجراء التعديلات بعد حساب درجة التوازن. طريقة حساب توازن المجال الديناميكي للهواء داخل الفرن موضحة في المعادلة رقم 5، ومعنى هذه المعادلة هو نسبة كتل الحركة الهوائية لجميع قيم التانجنت والكوتانجنت. وبعد استخدام الألواح التوجيهية لإجراء التعديلات، يتم تقسيم فتحات الرش المعدلة إلى أجزاء لحسابها. http://www.lyxgsh.com/d/file/news/cpzs/2016-04-05/c565c88748d50c70b912c01bff0ed8bb.jpg
حيث:
jiff – يمثل معدل تدفق الهواء في نفس اتجاه مجال الطاقة، بوحدة م³/ث؛
A، B – يمثلان على التوالي عرض وعمق الفرن، بوحدة المتر ； α1، α2 – يمثلان على التوالي زاوية المشعل في نفس اتجاه المجال الديناميكي وزاويته في الاتجاه المعاكس. يتطلب تعديل مساحة زاوية الهواء الثانوي الأصلية تقليص هذه المساحة إلى حد ما، بحيث تكون المساحة الإجمالية للهواء الثانوي بعد التعديل قريبة من المستوى السابق، وذلك لتعويض انخفاض سرعة الهواء الناتج عن تقليل كمية الهواء الوارد بعد استخدام نظام SOFA. لكن لا ينبغي تقليص مساحة الطبقتين العلويتين، فهما تلعبان دورًا في كبح اللهب وتصنيف الغازات في مراحل أولية؛ وإذا تم تقليص مساحتهما، فسيؤثر ذلك سلبًا على تقليل انبعاثات NOX وعلى احتراق الفحم بشكل كامل. عند تقليص مساحة فتحات الهواء الثانوي، يجب الانتباه إلى ألا يزداد الفاصل بين الهواء الثانوي والهواء الأولي بشكل كبير نتيجة التقليص، فالزيادة المفرطة قد تؤدي إلى امتصاص الهواء الأولي للغازات الساخنة، مما يسبب تكوّن الجُمر في فتحات الرش. يجب أيضًا، أثناء تعديل النظام الثانوي، الحرص على منع تكوّن الجُمر في تجويف الغلاية نتيجة الاحتراق غير الكافي في منطقة الاحتراق الرئيسية. وعادةً ما يمكن تركيب ألواح توجيه داخل الهواء الثانوي، بحيث يتم ضخ جزء من الهواء الثانوي بزاوية تتراوح بين 15° و20°، وذلك لزيادة نسبة الأكسجين في منطقة الجدران المبردة بالماء، وبالتالي منع تكوّن الجُمر. يظهر شكل ألواح التوجيه في الشكل 5. http://www.lyxgsh.com/d/file/news/cpzs/2016-04-05/d22475462e392b2a54d90fb4d748c2a9.jpg شركة لويانغ شينغغانغ لمعدات البتروكيماويات، تُنتج بشكل متخصص أنواعًا مختلفة من معدات البتروكيماويات ومعدات التكسير الحفزي، وتتميز بشكل خاص في صناعة الأجهزة المستخدمة في عملية الاحتراق والفوهات وأجهزة التحكم في تدفق الغازات. رقم الهاتف: 0379-62329011