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1、燃气磁化处理原理与节能效果的探讨(太原市质量检验协会,山西太原030012) 陈庆生,陈松林摘要:根据磁学和化学原理阐释了磁场对燃气分子的作用,并以实例说明采用磁化技术可以延缓燃气烧嘴堵塞时间,提高热效率。并对磁化器的应用前景做了探讨。关键词:磁化;燃气;节能1 前言磁化技术是一门与流体力学、结晶学、磁生物学、物理学、结构化学等学科相关联的边缘学科,尽管其机理尚在探讨中,但其在应用中的显著效果已成为无可否认的客观事实。目前磁化技术应用于工业、农业、医疗卫生及日常生活等领域,在节能、降耗,提高经济效益和环境效益等方面表现出明显的作用。有关磁化技术在燃气使用中一样有其用武之地,同样能收到采用其它方
2、法难以取得的效果,因此磁化技术正日渐被各行业专家所重视,具有广阔的发展前景。2 燃气的磁化处理原理磁场是一种物质,处在磁场内的任何物质都要受到磁场力的作用。在磁力的作用下,构成物质的基本分子的运动状态就会发生一定的变化,运动状态变化的形式与程度与磁场及环境条件有关,更主要的是与该物质的结构和属性有关。发生炉煤气由H2 、CO、CH4 、CO2 、O2 、N2 、焦油蒸气、水蒸气等气体和雾状油滴、灰粉、煤粉等固态粉尘所组成。其中焦油重馏分是导致煤气烧嘴堵塞的主要原因。在煤气输送过程中,未被冷却的雾状油滴随着系统温度的下降,冷凝下来的焦油形成液流时便粘附在烧嘴的内壁上,这部分焦油近火一方温度增高,
3、分子量较小的焦油馏分蒸发后与煤气一道入炉烧掉。在蒸发轻馏分的同时,总有一定量的重馏分滞留在烧嘴内壁上和煤气夹带的粉尘粘合,日积月累,粘合层增厚导致烧嘴通道截面缩小,最终导致煤气通量下降,燃烧工况变坏,生产效率下降,严重时堵死造成停产。燃料气的分子多为非极性分子, 从总体上讲,该分子的正负电荷中心处于重合状态, 因而不显电性, 但是随着燃气的运动, 分子内各个带电的微粒会使正负电荷中心发生瞬间的相对位移, 导致该分子瞬间呈现出一定的极性, 分子间出现了色散力,这种力瞬生即逝, 并不间断地进行。色散力虽然很小, 但依旧是范德华力中的主要作用力, 是不可忽视的。非极性分子在磁化器等诱导体的作用下可被
4、磁化。所谓的物质被磁化, 是指其内能发生了变化, 亦指磁场力对分子内不停运动的带电微粒的作用。燃料油等燃料分子的磁化率是极低的, 但磁化并不能使它变为磁性物质, 而只是使其内能发生部分变化, 使色散力转化为诱导极化。这样煤气中携带的被诱导极化的油分子, 沿管线作有秩序的排列与流动, 可以减少流动的内部阻力。与此同时, 有秩序排列的结果必将使中间部分的燃料分子同极相斥, 从而使经烧嘴喷出的燃料得以深度雾化, 加强了燃料与空气的混合, 提高了燃烧效率, 降低了燃料消耗。现利用液体燃料油雾化的经验公式来说明煤气中焦油滴磁诱导雾化的状况。= K0. 2 f 0. 6 W0.25P0. 4式中.燃料油雾
5、滴的平均直径;K 常数;燃料油的粘度;W 燃料油流动速率;f 燃料油的表面张力;P 喷射器压差。上式是用来描述燃料油各参数之间的关系,对夹带少量焦油滴的发生炉煤气的喷嘴来说,数值上可能不尽相同,但定性论证磁化器对焦油的作用仍具有比照的科学价值。通过燃料油磁化喷雾的成功事实结合上式说明,燃料油雾滴的直径较磁化前变小了。雾滴直径变小系因磁化使得燃料油表面张力下降,同样煤气中的焦油雾滴直径也变小了,这样很容易在蒸发前被煤气以油滴状态带进炉内,煤气中粉尘失去了与油滴粘合的机会,也就失去了在喷嘴附近积聚的条件,很自然地粉尘也被煤气带入了炉内。磁场对煤气中可燃气的作用与焦油雾滴的作用相仿,气体燃料比液体燃
6、料的分子间作用力更小,所以在相同的磁场强度下,气体较液体更易接受外力的作用,更易从内能的变化中获得新的活性。所以气体燃料磁化后更有利于燃烧,生产实践也证明了这一点。3 应用实例和应用前景的探讨内蒙二机厂于1985 年4 月在台车式煤气炉上安装了QCT 型磁化器, 经两个月的试用取得了初步效果, 当时使用效果总结为: (1) 各烧嘴的洁净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况下每周至少清理一次, 如遇煤气质量下降时, 甚至每班清理一次, 而在使用磁化器的40天中, 只清理过一次烧嘴, 6 个烧嘴中只有1 个有少许焦油, 5 月25 日作检查性清理, 6 个烧嘴都很干净, 没有焦
7、油, 而且喷射管、配风门处都很干净; (2) 烧嘴洁净程度提高, 炉子的热效率有了较大的提高, 从24 炉次的升温时间看, 总的趋势是升温时间平均缩短1P31P4 ; (3) 从40 天, 24 炉次的统计分析, 节约煤气25000m3 , 节约煤气费1400 余元; (4) 减少了劳动强度和炉子维修工作量, 延长了烧嘴的使用寿命; (5) 通过热平衡测试和1984 年相比节能11,2 % , 热效率提高了15,167 % , 有的车间热效率提高了33,152 %。测试结果说明磁化器所产生的节能效果是显著的。安装磁化器前后热处理炉能耗测试对比如表1所示。表1 ,-安装磁化器前后能耗测试对比表-
8、笔者走访了几家煤气站和燃气(城市煤气) 锅炉使用单位,大多数企业都存在烧嘴堵塞、运行不稳定、热工效率低的现象。我们参照内蒙二机厂的经验,建议煤气站在烧嘴进气的前方安装磁化器,每年节约阳泉无烟煤1400t ,可节省28 万元。山西省的城镇燃煤锅炉被取缔,大都改为燃气(城市煤气、高炉煤气、油制气) 。列入环保部门限期整改的燃煤锅炉台数达数千台,总吨位约1520 万t 。如果在这些燃气设备上安装磁化器,每年可以节约近亿m3 的燃气。磁材料和烧嘴制造企业应针对中、小型燃气设备生产与烧嘴相配套的磁化器。同时积极推行磁化器产品的系列化、标准化,以适应燃气节能市场的需要。(作者简介:陈庆生(1934 - ) ,男,1961 年毕业于天津大学化工系,高级工程师。)
锅炉燃气磁化节能效果探讨使用
