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達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

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鄭州達(dá)冠節(jié)能環(huán)保設(shè)備有限公司

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產(chǎn)品詳情

生物質(zhì)燃燒機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
    摘要  圍繞測(cè)試產(chǎn)液處理方式,對(duì)于燃燒處理列出了典型的生物質(zhì)燃燒機(jī)類型。著眼于影響生物質(zhì)燃燒機(jī)燃燒效率的核心因素,分析了壓力霧化、旋流霧化、氣動(dòng)霧化以及氣泡霧化的四種霧化噴嘴的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn),探討了流程控制、點(diǎn)火系統(tǒng)、霧化噴嘴回壓、水噴淋、霧化空氣供應(yīng)、噪音及熱輻射、重油燃燒等生物質(zhì)燃燒機(jī)方面的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用存在的問題,提出研發(fā)新一代無水高效生物質(zhì)燃燒機(jī)的建議。
    當(dāng)前政府和作業(yè)者日益關(guān)注油氣田開發(fā)的環(huán)境問題,包括測(cè)試期間產(chǎn)液的環(huán)保處理。產(chǎn)液物性未知性及并場(chǎng)或者油田處理能力的局限,給產(chǎn)液處理帶來挑戰(zhàn)。燃燒作為重要的處理方式之一,基本實(shí)現(xiàn)了環(huán)保、無黑煙、無落油等要求,降低有害氣體溢散的風(fēng)險(xiǎn)以及產(chǎn)液回收的成本,其應(yīng)用越來越廣泛,逐漸從海上應(yīng)用推廣到陸上。國(guó)內(nèi)就此展開了一些國(guó)產(chǎn)化及應(yīng)用研究‘-羽。
1  測(cè)試產(chǎn)出液的處理方式
    對(duì)于海上平臺(tái)測(cè)試或產(chǎn)液回收困難、回收成本高、環(huán)保要求高、具備供水條件的陸地測(cè)試,建議采用生物質(zhì)燃燒機(jī)。
2  生物質(zhì)燃燒機(jī)及其燃燒效率
2.1  測(cè)試產(chǎn)液的燃燒處理
    在1960年美國(guó)Flowpetrol公司第一次在海上引入燃燒系統(tǒng),首次實(shí)現(xiàn)了海上平臺(tái)產(chǎn)液的經(jīng)濟(jì)處理,燃燒處理類型及技術(shù)也隨著油田技術(shù)的進(jìn)步得到不斷發(fā)展和豐富。按照燃燒流體類型分為天然氣燃燒器、原油生物質(zhì)燃燒機(jī)及泥漿生物質(zhì)燃燒機(jī)。其中天然氣生物質(zhì)燃燒機(jī)有臥式、立式以及焚燒爐三種形式。其中原油燃燒器一般為臥式生物質(zhì)燃燒機(jī),按照噴頭數(shù)目常見有單噴頭、三噴頭、四噴頭、六噴頭生物質(zhì)燃燒機(jī),按照水噴淋形式分為單噴頭獨(dú)立水噴淋、多噴頭混合水噴淋、無水噴淋生物質(zhì)燃燒機(jī),按照單個(gè)噴頭上噴嘴個(gè)數(shù),有單噴嘴噴頭燃燒器和多噴嘴噴頭生物質(zhì)燃燒機(jī)。
2.2生物質(zhì)燃燒機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及功能
    一般原油生物質(zhì)燃燒機(jī)主要由燃燒頭、管匯、點(diǎn)火系統(tǒng)、支架和輔助裝置組成觀圖1)。
    其中燃燒頭用于原油在燃燒頭處和壓縮空氣混合,并使原油霧化最后將霧化后的原油噴射出去,借助點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)燃原油;管匯用于提供原油、壓縮空氣、噴射水的通道和導(dǎo)向;點(diǎn)火系統(tǒng)用于電源通過點(diǎn)火系統(tǒng)形成高壓,在點(diǎn)火頭處的火花塞放電作為點(diǎn)火源點(diǎn)燃石油液化氣、天然氣或柴油用以引燃原油;支架用于將燃燒頭、點(diǎn)火頭、噴水嘴、管匯等固定在一起,形成一個(gè)整體起支撐作用,同時(shí)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)盤可以根據(jù)風(fēng)向適當(dāng)調(diào)節(jié)燃燒方向;輔助水噴淋裝置用于將水泵泵來的水按兩個(gè)方向噴射,一個(gè)徑向噴射形成水幕,隔離熱輻射,防止熱輻射對(duì)設(shè)備的損害,另一個(gè)向前噴射包裹火焰,起到助燃作用。
2.3  生物質(zhì)燃燒機(jī)噴嘴霧化效率及方式
    一般噴嘴結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮霧化方式、霧化級(jí)數(shù)、長(zhǎng)度及直徑尺寸、孔徑大小、旋流方式、混合位置、相對(duì)流向等因素。對(duì)于液體燃料的霧化方式有壓力霧化、機(jī)械霧化、氣動(dòng)霧化、氣泡霧化四種方式(見表2)¨羽,也有其它霧化方式,包括超聲霧化、氣哨霧化、靜電霧化等。表2原油生物質(zhì)燃燒機(jī)噴嘴霧化方式分析
    以上四種霧化方式現(xiàn)有測(cè)試燃燒方式都有應(yīng)用,目前原油生物質(zhì)燃燒機(jī)產(chǎn)品采用壓力霧化方式和氣泡霧化方式較少,大部分都采用機(jī)械霧他和氣動(dòng)霧化的混合霧化方式。對(duì)于原油生物質(zhì)燃燒機(jī)的混合霧化方式按照旋流方式有外旋流(Green dragon)和內(nèi)旋流Supersea)噴嘴;按照油流與介質(zhì)混合的位置分為外混式Evergreen基本型及Green dragon改進(jìn)型)和內(nèi)混式噴嘴;按照霧化次數(shù)分為一級(jí)霧化、二級(jí)霧化和多極霧化噴嘴;按照油流與介質(zhì)的相對(duì)流向分為直流式Gvergreen)、渦流式和交流式(Super sea)噴嘴等。噴嘴性能指標(biāo)主要有流量特性、噴霧錐角、噴霧周向不均勻度,霧化質(zhì)量指標(biāo)主要有霧滴尺寸、霧化均勻度、霧滴速度、霧滴數(shù)密度、霧滴體積流量等。
3  現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
3.1  流程控制
    測(cè)試期間操作生物質(zhì)燃燒機(jī)的流程管線觀圖1)包括:來自分離器或測(cè)試罐的原油管線和控制閥及單流閥控制到霧化頭的原油流量,來自分離器的旁通/氣出口管線和控制閥及單流閥,來自空氣壓縮機(jī)的霧化空氣管線及截?cái)嚅y和單流閥,來自平臺(tái)水源的水管線及控制閥,以及柴油助燃管線及控制閥。
3.2  點(diǎn)火頭
    一般燃燒噴頭都有獨(dú)自的氣/油引火和點(diǎn)火系統(tǒng),安裝在燃燒噴嘴下,通過火花塞點(diǎn)燃助燃點(diǎn)火頭,長(zhǎng)明火焰保持在燃燒噴頭和冷卻水之間。在測(cè)試啟始階段,點(diǎn)火嘴通常需要壓力為15~20 psi丙烷或任何萁它的儲(chǔ)存源氣體,點(diǎn)燃后可從分離器獲取點(diǎn)火天然氣。當(dāng)天然氣供給量超過1MMSCF/d,由于天然氣流出噴嘴時(shí)體積膨脹,流速非常高,使得氣流溫度急劇下降,達(dá)不到天然氣點(diǎn)火溫度而熄火。
3.3霧化噴嘴回壓
    霧化噴頭中噴嘴尺寸大小會(huì)影響霧化效果,一般尺寸越小,噴嘴回壓越高,壓力霧化效果越好,物化顆粒越小?;貕嚎梢栽诜蛛x器油管線或者燃燒臂前監(jiān)測(cè),當(dāng)回壓低時(shí)可將產(chǎn)液導(dǎo)入儲(chǔ)罐并通過泵送到生物質(zhì)燃燒機(jī)以達(dá)到較好的燃燒效果,或調(diào)整霧化噴嘴數(shù)目及尺寸,或?qū)⒉糠址蛛x器天然氣導(dǎo)入油管線以提高回壓。一般霧化噴嘴處壓力約為120 psi,對(duì)于高產(chǎn)量可在300 psi左右。
3.4水噴淋及注水量
    當(dāng)開始有煙時(shí),緩慢打開注入水控制閥。當(dāng)一定量的水注入火焰時(shí),將會(huì)看到只有小束灰色到棕色的煙。建議允許火焰有一定量的煙形成。當(dāng)水注入速度太高時(shí),將會(huì)產(chǎn)生大量灰色的煙,而且可能會(huì)滅火。過多的冷卻水將引起滴油,因此建議冷卻水量控制在油產(chǎn)量的1.5倍同時(shí)水壓維持在150~240 psi之間。
3.5  霧化空氣量
    壓縮空氣供氣量影響燃燒噴嘴霧化效果嘲,分別出現(xiàn)潔凈燃燒區(qū)、灰煙區(qū)、黑煙區(qū)、脫火區(qū),一般霧化空氣用量較大,需配置800或1250SCFM的壓風(fēng)機(jī)。其用量可以參考燃料量與壓縮空氣用量的關(guān)系圖觀圖2),或者通過空氣用量計(jì)算公式計(jì)算:SG2X 178. 039 lj13/lj13。理想的空氣/原油比例為20%~ 40%,實(shí)際應(yīng)用中一般在10%~20%之間。也可考慮使用分離器中天然氣作為霧化劑。
3.6重油、油基泥漿、返排液的燃燒
    影響燃燒的原油物性因素包括化學(xué)成介、黏度以及含水率。生物質(zhì)燃燒機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)處理量一般是指重度35。以下的輕質(zhì)油??紤]到重油、油基泥漿、返排液、罐底物,一般黏度較大、燃料少,最好采用專門的泥漿生物質(zhì)燃燒機(jī)。3個(gè)霧化頭中有1個(gè)專門的泥漿+柴油霧化頭以及2個(gè)助燃柴油霧化頭或者直接使用天然氣。在生物質(zhì)燃燒機(jī)下部安裝集液盤收集不可燃燒液體,同時(shí)泥漿+柴油霧化頭旁安裝2個(gè)點(diǎn)火頭確保點(diǎn)火成功。增加柴油是保證普通生物質(zhì)燃燒機(jī)碳?xì)浠衔锖空伎傮w積的60%以上且混合均質(zhì),也可以考慮產(chǎn)液特別是稠油加熱的方法來改進(jìn)原油物性。
3.7  噪音及熱輻射危害
    燃燒時(shí)熱輻射可能導(dǎo)致噴嘴局部變形、點(diǎn)火系統(tǒng)工作失靈、操作人員難以靠近,嚴(yán)重的可能燒毀燒塌生物質(zhì)燃燒機(jī)或者對(duì)平臺(tái)局部設(shè)備設(shè)施造成損壞。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)輻射量為440 Btu/hr/艫時(shí)為裸露皮膚無傷害的上限,當(dāng)輻射量為1500 Btu/hr/ft2時(shí)為API RP521推薦的油田工人防護(hù)服工作上限。定時(shí)檢測(cè)平臺(tái)受熱甲板邊緣的空氣溫度,當(dāng)溫度大于50℃時(shí)應(yīng)采取冷卻措施包括強(qiáng)化水噴淋系統(tǒng)或延長(zhǎng)燃燒點(diǎn)距離等措施直至關(guān)井。
    據(jù)統(tǒng)計(jì),75 dB為人體耳朵舒適度上限,105 dB永久損害聽覺,120 dB在這種環(huán)境下呆超過1 min即會(huì)產(chǎn)生暫時(shí)耳聾。
4  結(jié)論與認(rèn)識(shí)
    目前.生物質(zhì)燃燒機(jī)在海外油田得到成功應(yīng)用。同時(shí)在應(yīng)用中還存在若干問題,包括:噴嘴結(jié)構(gòu)及霧化機(jī)理認(rèn)識(shí)不清,霧滴氣化過程及效果不清,熱輻射及噪音的預(yù)測(cè),壓縮空氣用量需要優(yōu)化,陸上燃燒噴淋水用量太大,無現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng),點(diǎn)火系統(tǒng)故障率高,返排初期或高含水燃燒難解決,稠油燃燒效率有待改進(jìn),油滴飄落污染池邊土壤以及一些結(jié)構(gòu)上的一些問題等。

    由此,有必要對(duì)生物質(zhì)燃燒機(jī)展開進(jìn)一步研究,以便研發(fā)新一代無水高效生物質(zhì)燃燒機(jī),以滿足海上和陸地日益嚴(yán)格的環(huán)保要求同時(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的方便及經(jīng)濟(jì)應(yīng)用。

生物質(zhì)燃燒機(jī),http://www.jiegankeliji.com
生物質(zhì)氣化站,http://www.598jx.com

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