Ha egy forgó kemence hirtelen elveszti lángstabilitást, akkor általában nem maga az égő, hanem az azt tápláló folyékony tüzelőanyag a felelős. A fűtetlen tárolótartályban elhelyezett nehéz fűtőolaj, a változó adalékcsomaggal ellátott dízel vagy a hulladékból származó, inkonzisztens viszkozitású olajok keveréke mind-mind egy jól hangolt égésrendszert a pulzálás, a szén-dioxid-felhalmozódás és a nem tervezett leállások forrásává változtat. Annak megértése, hogy egy ipari folyékony tüzelőanyag-égő ténylegesen hogyan kezeli ezeket a kihívásokat, az a különbség a berendezés meghatározása és a megbízható égetőrendszer felépítése között.
A forgókemencében vagy fűtőkemencében lévő folyékony tüzelőanyag-égő nem egyszerű fúvóka-szikra szerelvény. Ez az üzemanyag kondicionálás, porlasztás, lángformálás és biztonsági ellenőrzés összehangolt rendszere. Az égőnek finom permetté kell alakítania azt a folyadékot, amely nem akar tisztán égni. Ehhez három tényezőre kell figyelni: a viszkozitásra, a porlasztás minőségére és az égési levegő keveredésére.
A viszkozitás az első akadály. A fűtőolaj környezeti hőmérsékleten nem úgy folyik, mint a víz. A 2-es számú dízel viszonylag könnyű, de a nehéz fűtőolaj, a nyersolajból származó maradékolaj és sok hulladékból származó folyékony tüzelőanyag elég vastag ahhoz, hogy a szivattyú megküzdjön és a fúvóka eltömődjön. Az égőt olyan előmelegítő rendszerrel kell párosítani, amely a tüzelőanyagot olyan hőmérsékletre hozza, ahol a viszkozitása abba a tartományba esik, amellyel a porlasztó működni tud, jellemzően 20 centistoke alatti nyomású porlasztásnál és 10 centistoke alatti szifonos vagy kétfolyadékos porlasztásnál.
A porlasztás minősége közvetlenül befolyásolja a láng alakját és az égés hatékonyságát. A rosszul porlasztott üzemanyagáram nagy cseppeket termel, amelyek nem égnek el teljesen, mielőtt a tűzálló falba ütköznének. Ez helyi túlmelegedéshez, szénlerakódáshoz és megnövekedett szén-monoxid-kibocsátáshoz vezet. Egy porlasztó, amely az üzemanyagot finom köddé bontja, akár nyomáson, sűrített levegőn vagy gőzön keresztül, lehetővé teszi, hogy az üzemanyaggőz gyorsan keveredjen az égési levegővel, és szabályozott térfogatban adja ki hőjét.
Sok ipari szereplő nem élvezheti azt a luxust, hogy egész évben egy állandó üzemanyagminőséget éget el. Előfordulhat, hogy egy nikkelkohó egy hónapon belül nehéz fűtőolajjal működik, a következőben pedig könnyebb újrahasznosított oldószerre vált. A cementkemencék a folyékony hulladékot szénnel vagy petoksszal együtt tüzelhetik. Egy folyékony tüzelőanyag-égő, amely csak egy specifikációt kezel, korláttá válik, nem megoldás.
| Üzemanyag típus | Tipikus viszkozitás 50°C-on | Előmelegítés szükséges | Tipikus alkalmazás |
|---|---|---|---|
| 2-es dízel | 2,0–4,0 cSt | Egyik sem világít | Indítás, könnyűipari fűtés |
| 6. számú nehéz fűtőolaj | 180-400 cSt | Igen, 100-130°C | Rotációs kemencék, ipari kazánok |
| Hulladékból származó folyékony üzemanyag | Változó | Igen, a keveréktől függ | Együttes feldolgozás cement- és hulladékkemencékben |
| Nyers/maradék olaj keverékek | 50-300 cSt | Igen, fokozatos előmelegítés | Olvasztókemencék, nikkel- és cinkgyártás |
Az, hogy többféle tüzelőanyag-típust kell kezelni az égő leállítása vagy a fúvókák cseréje nélkül, sok gyártót a többtüzelőanyagú tervek felé sodort. Egy jól megtervezett folyékony tüzelőanyag-égő tartalmaz egy adagolószelepet, széles fordulatszámmal, cserélhető porlasztócsúcsokat és egy üzemanyag-sorozatot, amely elviseli a sűrűség és a lobbanáspont változásait. Ez nem csak kényelem; biztosíték az üzemanyag-ellátás ingadozása és a megrepedt üzemanyag-frakciók ártalmatlanítási költségeinek növekedése ellen.
A láng alakja ugyanolyan fontos, mint a láng hőmérséklete. A forgókemencében a lángnak sugárzó hőt kell biztosítania az anyagágy számára anélkül, hogy a tűzálló bélésbe ütközne. A hosszú, lusta láng alulfűtötten hagyhatja el a szinterezési zónát, míg egy rövid, bozontos láng túlmelegítheti az orrgyűrűt, vagy olyan redukáló körülményeket teremthet, amelyek rontják a klinker minőségét vagy a fém visszanyerését.
Folyékony tüzelőanyag esetén a láng alakját az égő belső levegőregisztere és a porlasztóközeg lendülete szabályozza. Az állítható lapátok lehetővé teszik a kezelő számára az örvény intenzitásának megváltoztatását, ami megváltoztatja a láng hosszát és terjedését. A merev kivitelű égő arra kényszeríti a tüzelőmérnököt, hogy az üzemanyag által termelt bármilyen lángmintát elfogadja, ami gyakran kompromisszumhoz vezet az anyagminőség és a tűzálló élettartam között. A jobb megközelítés az égő, amely lehetővé teszi a levegő sebességének és örvénylésének beállítását a kemence működése közben, reagálva az előtolási sebesség, a tüzelőanyag minősége vagy a huzat változásaira.
Magas aszfalttartalmú vagy nehézfém-maradványokat tartalmazó folyékony tüzelőanyagok elégetésekor megnő a hiányos kiégés kockázata. A túl rövid láng a keverési zónában el nem égett szénrészecskéket hagy maga után, amelyek lerakódnak a láncrendszerekre vagy az előmelegítő ciklonokra. Az ipari folyékony tüzelőanyag-égőnek ezért nagy lendületű keverési zónát kell létrehoznia a fúvóka közelében, majd lehetővé kell tennie, hogy a láng fokozatosan kitáguljon a kemence üregébe. Itt számít az égő belső felépítése: a fémtest hőstabil quarl-al és a láng stabil rögzítési pontjával gondoskodik arról, hogy a turbulens örvények előre láthatóak legyenek.
Egyik égő sem önellátó. A hardvert párosítani kell egy égésszabályozó rendszerrel, amely figyeli a láng jelenlétét, az üzemanyag nyomását, a porlasztóközeg nyomását és az égési levegő áramlását. Folyékony tüzelőanyagok esetében komoly a veszélye annak, hogy egy lángoltás után az el nem égett tüzelőanyag felgyülemlik a kemencében, ezért a biztonsági logikának gyorsabban kell reagálnia, mint a gáztüzelésnél. A modern rendszerek ultraibolya vagy infravörös lángérzékelőket és programozható logikai vezérlőket használnak, amelyek valós időben állítják be az üzemanyagot és a levegőt, ahelyett, hogy kizárólag mechanikus kapcsolódásra támaszkodnának.
Az egyik gyakran figyelmen kívül hagyott szempont maga az üzemanyag-ellátó rendszer: a szűrőket, szűrőket, elzárószelepeket és nyomásszabályozókat az adott üzemanyaghoz kell kiválasztani. A maradékban gazdag folyékony tüzelőanyag órákon belül eltömítheti a szokásos gázszállító szűrőt. Azok a kezelők, akik folyékony tüzelőanyag-égőt vásároltak, de spóroltak az üzemanyag-előkészítéssel, gyorsan megtanulják, hogy az égő csak annyira megbízható, amennyire az üzemanyag eléri. Ez magában foglalja az előmelegítő kiválasztását is. Az elektromos merülőfűtők gyakoriak a kis rendszerekben, míg a nagyobb kemencékben gyakran használnak gőz- vagy termikus olajos hőcserélőket, amelyek gyorsabb reakciót és egyenletesebb hőmérséklet-szabályozást biztosítanak.
A gyakorlati szempont az, hogy a folyékony tüzelőanyag-égőt az üzemanyag-szállítási és égésszabályozási csomag részeként kell értékelni, nem pedig önálló készülékként. A legfejlettebb égőcsúcs nem tudja kompenzálni a rossz méretű üzemanyag-szivattyút vagy a hiányzó alacsony hőmérséklet riasztást az üzemanyagvezetéken. Az illetékes gyártó megkérdezi az üzemanyag-elemzést, a rendelkezésre álló segédprogramokat és a meglévő vezérlési architektúrát, mielőtt konkrét modellt ajánlana.
A legtöbb folyékony tüzelőanyag-égő, amelyet "multifuel"-ként árulnak, valóban olyan változat, amely dízel és néhány kapcsolódó minőség között állítható. De vannak olyan esetek, amikor egy szabványos égő nem biztosítja a kívánt teljesítményt. Ez különösen igaz az újrahasznosított oldószereket, szennyezett olajokat vagy a petrolkémiai ipar nehéz maradékait égető műveletekre. Ezek az üzemanyagok gyakran tartalmaznak szilárd anyagokat, vízemulziókat vagy reaktív vegyületeket, amelyek különböző porlasztási szögeket, eltérő fúvókakohászatot és robusztusabb lángérzékelő rendszert kényszerítenek ki.
Az alkalmazás-specifikus tapasztalattal rendelkező gyártó ezen a ponton értéket képvisel. Például a lítiumtermelő kemencékhez tervezett égőnek számolnia kell az ásványi takarmány által termelt finom porral, amely bejuthat az égési levegő járatába és megzavarhatja a tüzelőanyag-levegő arányt. A nikkelolvasztó kemencéhez viszont olyan égőre van szükség, amely elviseli a redukáló atmoszférát és a kén jelenlétét a tüzelőanyagban, ami befolyásolja a tűzálló anyagok kiválasztását az égőfejben. Ezek a részletek ritkán láthatók egy prospektusban, de meghatározzák, hogy az égő évekig üzemel-e, vagy ismétlődő leállást okoz.
A GENERALFLAME ipari folyékony tüzelőanyag-égője az egyik példa az ilyen terepi viszonyok által alakított berendezésekre. Ez magában foglalja a fokozatos porlasztási tervezést és a széles leállítási arányt, amely a könnyű és nehéz folyékony üzemanyagokat is kezeli anélkül, hogy a napi működés és a csúcsterhelés között fúvókát kellene cserélni. Ez nem egy univerzális készülék, de azt jelzi, hogy egy gyártó, aki rendszeresen látja a különféle forgókemencék alkalmazását, hogyan jut el olyan termékhez, amely egyensúlyban tartja az üzemanyag-rugalmasságot a stabil lángrögzítéssel.
A folyékony üzemanyagok szén-dioxid-intenzitása mindig magasabb lesz, mint a földgázé, de ez nem teszi kevésbé fontossá a hatékonyságot. A folyékony tüzelésű kemence hővesztesége gyakran négy forrásból származik: túl magas levegőtöbblet, el nem égett tüzelőanyag a porban, a szabadon lévő forró kemencehéj sugárzása, valamint a klinkerrel vagy kalcinnal végzett hő. Egy égő, amely 25%-ról 10%-ra csökkenti a felesleges levegőt, több százalékponttal javíthatja a hőhatékonyságot, ami egy nagy forgókemencében több millió BTU-t jelent óránként.
A károsanyag-kibocsátás szabályozása is az égőnél kezdődik. Az alacsony NOx-kibocsátású folyékony tüzelőanyagok esetében nagyobb kihívást jelent, mint a gáz esetében, mivel az üzemanyaghoz kötött nitrogén számos olajfrakcióban hozzájárul az NOx képződéséhez. Az égőnek úgy kell bevezetnie az égési levegőt, hogy a tüzelőanyagban gazdag primer zóna csökkentse a nitrogén átalakulását, majd a maradék levegőt be kell vezetni az áramlás irányába. Ez a másodlagos levegő örvénylésének pontos szabályozását igényli, ami állítható lapátos égőben könnyebben megvalósítható, mint fix geometriájú kivitelben. A szigorúbb környezetvédelmi korlátokkal szembesülő üzemeltetőknek ezért az égő folyékony tüzelőanyaggal kimutatott NOx-csökkentési képességéről kell érdeklődniük, nem csak a gázzal kapcsolatos teljesítményéről.
A szén-monoxid az égés minőségének hasznos mutatója. Egy jól beállított folyékony tüzelőanyag-égetőnek normál terhelés mellett 50 ppm alatt kell tartania a CO-t, egyértelmű korrelációval a felesleges oxigén és a CO-emelkedés között. Ha a CO emelkedik, miközben az oxigén 3% felett van, a porlasztás minősége valószínűleg romlik, vagy az üzemanyag hőmérsékletének csökkenése vagy a fúvóka kopása miatt. Ez az a pont, ahol a rutin karbantartás közvetlenül hozzájárul az üzemidőhöz. A porlasztó hegyének tisztítása és az üzemanyag-előmelegítő hőmérsékletének hetente történő ellenőrzése többet tesz a megbízhatóság érdekében, mint egy drágább égőmodell vásárlása.
A folyékony tüzelőanyag-égő beszállítójának kiválasztása olyan döntés, amely többet jelent, mint az árak összehasonlítását. A vevőnek meg kell vizsgálnia, hogy a gyártó hogyan kezeli a támogató rendszereket: üzemanyag előmelegítés, porlasztóközeg kiválasztása, vezérlés integráció és üzembe helyezési támogatás. Egy vállalat, amely nagy tüzelőberendezéseket szállított tengerentúli projektekhez, például a GENERALFLAME által szállított nehézolaj-rendszert, bebizonyítja, hogy képes kezelni a logisztikát, a telepítési felügyeletet és a kezelői képzést, amelyre egy projektterületnek szüksége van.
A gyártó tapasztalati bázisa más szempontból is számít. A folyékony tüzelőanyag égési viselkedése érzékeny a kemence átmérőjére, a tűzálló profilra és a feldolgozott anyag típusára. A cementkemencében jól működő égő kiszámíthatatlanul viselkedhet a lítium extrakciós kemencében, ahol az endoterm reakciók hosszabb, lágyabb lángot igényelnek. Kérjen esettanulmányokat ugyanabból az iparági szegmensből, és hasonlítsa össze a részleteket: lánghossz minden üzemi terhelésnél, az elért légtöbblet ablak és a tűzálló anyag állapota egy év után. Ezek azok a számok, amelyek előrejelzik a jövőbeli teljesítményt.
Végül vegye figyelembe a gyártó álláspontját az alternatív üzemanyagokkal kapcsolatban. Ahogy egyre több kemenceüzemeltető keresi a módját, hogy csökkentse a szűz fosszilis tüzelőanyagoktól való függőségét, az égőnek el kell viselnie a vegyi folyamatok vagy a hulladékkezelés során visszanyert folyékony frakciókat. Az ilyen tüzelőanyagok növekvő elérhetősége azt jelenti, hogy a ma vásárolt égő nem korlátozhatja a kezelőt egy szűk tüzelőanyag-specifikációban. A reprezentatív üzemanyagmintával végzett próbaüzemek a vásárlás előtt annak a jele, hogy a szállító megérti az üzemanyag-változékonyság következményeit.
OEM/ODM nagy teljesítményű tüzelő- és hőtechnikai berendezések gyártói
