鍋爐燃氣磁化節(jié)能效果探討使用.doc

燃氣磁化處理原理與節(jié)能效果的探討(太原市質量檢驗協(xié)會,山西太原030012) 陳慶生,陳松林摘要:根據(jù)磁學和化學原理闡釋了磁場對燃氣分子的作用,并以實例說明采用磁化技術可以延緩燃氣燒嘴堵塞時間,提高熱效率。并對磁化器的應用前景做了探討。關鍵詞:磁化;燃氣;節(jié)能1 前言磁化技術是一門與流體力學、結晶學、磁生物學、物理學、結構化學等學科相關聯(lián)的邊緣學科,盡管其機理尚在探討中,但其在應用中的顯著效果已成為無可否認的客觀事實。目前磁化技術應用于工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生及日常生活等領域,在節(jié)能、降耗,提高經濟效益和環(huán)境效益等方面表現(xiàn)出明顯的作用。有關磁化技術在燃氣使用中一樣有其用武之地,同樣能收到采用其它方法難以取得的效果,因此磁化技術正日漸被各行業(yè)專家所重視,具有廣闊的發(fā)展前景。2 燃氣的磁化處理原理磁場是一種物質,處在磁場內的任何物質都要受到磁場力的作用。在磁力的作用下,構成物質的基本分子的運動狀態(tài)就會發(fā)生一定的變化,運動狀態(tài)變化的形式與程度與磁場及環(huán)境條件有關,更主要的是與該物質的結構和屬性有關。發(fā)生爐煤氣由H2 、CO、CH4 、CO2 、O2 、N2 、焦油蒸氣、水蒸氣等氣體和霧狀油滴、灰粉、煤粉等固態(tài)粉塵所組成。其中焦油重餾分是導致煤氣燒嘴堵塞的主要原因。在煤氣輸送過程中,未被冷卻的霧狀油滴隨著系統(tǒng)溫度的下降,冷凝下來的焦油形成液流時便粘附在燒嘴的內壁上,這部分焦油近火一方溫度增高,分子量較小的焦油餾分蒸發(fā)后與煤氣一道入爐燒掉。在蒸發(fā)輕餾分的同時,總有一定量的重餾分滯留在燒嘴內壁上和煤氣夾帶的粉塵粘合,日積月累,粘合層增厚導致燒嘴通道截面縮小,最終導致煤氣通量下降,燃燒工況變壞,生產效率下降,嚴重時堵死造成停產。燃料氣的分子多為非極性分子, 從總體上講,該分子的正負電荷中心處于重合狀態(tài), 因而不顯電性, 但是隨著燃氣的運動, 分子內各個帶電的微粒會使正負電荷中心發(fā)生瞬間的相對位移, 導致該分子瞬間呈現(xiàn)出一定的極性, 分子間出現(xiàn)了色散力,這種力瞬生即逝, 并不間斷地進行。色散力雖然很小, 但依舊是范德華力中的主要作用力, 是不可忽視的。非極性分子在磁化器等誘導體的作用下可被磁化。所謂的物質被磁化, 是指其內能發(fā)生了變化, 亦指磁場力對分子內不停運動的帶電微粒的作用。燃料油等燃料分子的磁化率是極低的, 但磁化并不能使它變?yōu)榇判晕镔|, 而只是使其內能發(fā)生部分變化, 使色散力轉化為誘導極化。這樣煤氣中攜帶的被誘導極化的油分子, 沿管線作有秩序的排列與流動, 可以減少流動的內部阻力。與此同時, 有秩序排列的結果必將使中間部分的燃料分子同極相斥, 從而使經燒嘴噴出的燃料得以深度霧化, 加強了燃料與空氣的混合, 提高了燃燒效率, 降低了燃料消耗?，F(xiàn)利用液體燃料油霧化的經驗公式來說明煤氣中焦油滴磁誘導霧化的狀況。= K0. 2 f 0. 6 W0.25P0. 4式中.燃料油霧滴的平均直徑;K 常數(shù);燃料油的粘度;W 燃料油流動速率;f 燃料油的表面張力;P 噴射器壓差。上式是用來描述燃料油各參數(shù)之間的關系,對夾帶少量焦油滴的發(fā)生爐煤氣的噴嘴來說,數(shù)值上可能不盡相同,但定性論證磁化器對焦油的作用仍具有比照的科學價值。通過燃料油磁化噴霧的成功事實結合上式說明,燃料油霧滴的直徑較磁化前變小了。霧滴直徑變小系因磁化使得燃料油表面張力下降,同樣煤氣中的焦油霧滴直徑也變小了,這樣很容易在蒸發(fā)前被煤氣以油滴狀態(tài)帶進爐內,煤氣中粉塵失去了與油滴粘合的機會,也就失去了在噴嘴附近積聚的條件,很自然地粉塵也被煤氣帶入了爐內。磁場對煤氣中可燃氣的作用與焦油霧滴的作用相仿,氣體燃料比液體燃料的分子間作用力更小,所以在相同的磁場強度下,氣體較液體更易接受外力的作用,更易從內能的變化中獲得新的活性。所以氣體燃料磁化后更有利于燃燒,生產實踐也證明了這一點。3 應用實例和應用前景的探討內蒙二機廠于1985 年4 月在臺車式煤氣爐上安裝了QCT 型磁化器, 經兩個月的試用取得了初步效果, 當時使用效果總結為: (1) 各燒嘴的潔凈程度比使用磁化器前有很大的改善, 未使用磁化器前一般情況下每周至少清理一次, 如遇煤氣質量下降時, 甚至每班清理一次, 而在使用磁化器的40天中, 只清理過一次燒嘴, 6 個燒嘴中只有1 個有少許焦油, 5 月25 日作檢查性清理, 6 個燒嘴都很干凈, 沒有焦油, 而且噴射管、配風門處都很干凈; (2) 燒嘴潔凈程度提高, 爐子的熱效率有了較大的提高, 從24 爐次的升溫時間看, 總的趨勢是升溫時間平均縮短1P31P4 ; (3) 從40 天, 24 爐次的統(tǒng)計分析, 節(jié)約煤氣25000m3 , 節(jié)約煤氣費1400 余元; (4) 減少了勞動強度和爐子維修工作量, 延長了燒嘴的使用壽命; (5) 通過熱平衡測試和1984 年相比節(jié)能11,2 % , 熱效率提高了15,167 % , 有的車間熱效率提高了33,152 %。測試結果說明磁化器所產生的節(jié)能效果是顯著的。安裝磁化器前后熱處理爐能耗測試對比如表1所示。表1 ,-安裝磁化器前后能耗測試對比表-筆者走訪了幾家煤氣站和燃氣(城市煤氣) 鍋爐使用單位,大多數(shù)企業(yè)都存在燒嘴堵塞、運行不穩(wěn)定、熱工效率低的現(xiàn)象。我們參照內蒙二機廠的經驗,建議煤氣站在燒嘴進氣的前方安裝磁化器,每年節(jié)約陽泉無煙煤1400t ,可節(jié)省28 萬元。山西省的城鎮(zhèn)燃煤鍋爐被取締,大都改為燃氣(城市煤氣、高爐煤氣、油制氣) 。列入環(huán)保部門限期整改的燃煤鍋爐臺數(shù)達數(shù)千臺,總噸位約1520 萬t 。如果在這些燃氣設備上安裝磁化器,每年可以節(jié)約近