富氢燃料锅炉燃烧特性的研究

项目“富氢燃料锅炉燃烧特性的研究”属动力机械制造业锅炉技术领域。宁波海越新材料有限公司是一家从事化工原料和化学制品生产的合资公司，生产过程中产生大量富含氢气且对环境有严重污染的化工废气，因无法处理，只能点“长明火炬”放空燃尽，既污染环境又浪费能源；上海四方锅炉集团工程成套股份有限公司和上海工程技术大学进行产学合作，创新设计研制成功了新型富氢燃料锅炉，彻底解决了问题，达到了节能环保的目的。 项目的主要创新点是：创新设计制造了新型富氢燃料锅炉，如下文图所示；该锅炉能安全高效地燃烧含氢量高达85%以上的工业废气，采用的主要创新技术有： 1 氢气是一种低密度易燃气体，针对燃烧低密度燃气的特点，将锅炉结构设计成“U”形布置，将燃烧器布置在炉膛顶部，利于低密度燃气的充分燃烧； 2 为确保锅炉安全运行，防止由于低密度燃气的积聚而在启动时发生爆燃，在炉膛顶部特定位置创新设计了排气口并安装自动排气阀，确保可能积聚在炉膛顶部的低密度燃气排空； 3 为确保锅炉安全经济运行，防止由于氢气燃烧后产生的大量水分在停炉后积聚在炉内，腐蚀相关管道设备，并影响重新启动时炉内温度控制，在炉膛和尾部烟道的特定位置创新设计了排水口并装有排水装置，确保了凝结并积聚的大量水分及时排出； 4 为确保富氢气体收集输运系统的安全运行，防止由于泄漏而引发的灾难，创新研究设计了基于压力监测法的监测系统，并在特定位置布置监测点及数据转换系统，以及时检测控制富氢燃气输气系统的泄漏点； 5 为设计适合燃烧富氢燃料的燃烧器提供基础资料，燃料组成成分是燃烧器设计的基本数据，由于化工生产的复杂性，所产生的废气成分变化较大，为此研究了组合废气稳定成分的方法，为燃烧器设计打下了基础。 6 考虑到企业生产的需要，锅炉必须可燃天然气，以防富氢燃料无法正常供应时，锅炉继续运行的需要，设计的富氢燃料锅炉可燃天然气，且效率与燃烧富氢燃料相当。 据上述创新技术成果，已授权国家发明专利1项，正公示国家发明专利1项，已授权国家实用新型专利6项。 项目成果应用推广情况：为宁波海越新材料有限公司设计、制造、安装了二台45 t/h 富氢燃料锅炉，已于2014年投入应用，运行情况良好，达到设计要求，并获得了很好的经济和社会效益。项目成果产生的效应在化工行业相关企业内引起了很大的反响和关注，项目创新设计的新型富氢燃料锅炉得到他们的认可，获得较高评价，迅速打开市场，迄今已为浙江绍兴三锦石化有限公司设计、制造、安装了三台130 t/h 富氢燃料/天然气锅炉已投入使用，运行情况良好；为南京金陵亨斯迈新材料责任有限公司设计了三台100 t/h富氢燃料/环氧丙烷锅炉，正在安装建设中，为本行业的技术进步和生产发展打下扎实的基础。