新型燃燒爐的特點

    從煤氣發生爐內出來的吹風氣，溫度高達380℃，具有巨大的顯熱；另一方面，從吹風氣的組成上看，含有CO、H2、CH4等可燃性氣體高達9.95%，具有巨大的潛熱。如果把這一部分的顯熱和潛熱進行回收利用，將產生巨大的經濟效益。若吹風氣不經過回收處理，直接放空，有害氣體還將對環境產生污染，因此，回收吹風氣中的熱量可產生巨大的經濟效益，同時還產生巨大的社會效益。
一、        改造前狀況：
     我公司有兩臺燃燒爐，一臺燃燒爐回收四臺￠３６00煤氣發生爐出來的吹風氣；另一臺燃燒爐回收五臺￠２６00煤氣發生爐出來的吹風氣，這臺燃燒爐1994年竣工投產已十年有余，該裝置原來設計為生產2.45Mpa蒸汽的7t/h鍋爐，后因設備老化，列管頻繁爆管被迫降級使用，改造為生產0.4Mpa的低壓蒸汽鍋爐，但由于造氣系統的負荷不斷加大，風機風量明顯提高，現有的兩氣回收裝置已不能與之匹配，主要表現為系統阻力較大，一方面抑制了造氣爐的吹風效率，影響煤氣發生爐發氣量的提高，制約了造氣潛能的挖掘。另一方面，現場正壓嚴重泄漏較大，環境非常差，不利于清潔文明工廠的創建。且蒸汽過熱器、空氣預熱器已經去除，省煤器列管全部更換為簡易光管，鍋爐列管因漏已盲掉近1/10，換熱面積已嚴重不足，大量的熱量不能有效的回收利用，已經不具備開車的條件。因此，我公司比較全國的燃燒爐設計生產廠家，選擇了阜陽市節能化工工程有限公司為我們設計一套新的兩氣回收系統。
二、        新的兩氣回收系統工藝流程簡介：
從造氣來的吹風氣和從合成來的馳放氣在燃燒爐內充分燃燒，產生的高溫煙氣依此經過高溫空氣預熱器、過熱器、余熱鍋爐、軟水加熱器、低溫空氣預熱器、引風機、煙囪。余熱鍋爐產生的蒸氣經過熱器變成過熱蒸氣進入公司蒸氣系統。如下圖：

三、新的兩氣回收系統特點
1、燃燒爐前增加了旋風除塵器  以前的吹風氣回收在燃燒爐前均沒有設置旋風除塵器，造氣爐產生的吹風氣直接進入燃燒爐，由于吹風氣中夾帶著大量的顆粒狀煤灰，直接進入燃燒爐易造成燃燒爐通道堵塞及后系統高溫空氣預熱器、過熱器、余熱鍋爐、軟水加熱器等的磨蝕，影響蒸汽產量和運行周期。因此本次改造在燃燒爐前新增一臺高效旋風除塵器，就有效的解決了這個問題，從旋風除塵器中可以分離掉大顆粒的煤灰（目前運行情況為每班下灰一次，每次有幾十公斤煤灰），僅一些小顆粒的煤灰分離不下來帶入燃燒爐，大大緩解了吹風氣夾帶煤灰對系統的影響。
2、燃燒爐進氣分布的改進:新增的燃燒爐￠4800，內部分3層，上層以弛放氣燃燒為主，中層以吹風氣燃燒為主，下層則以吹風氣中夾帶的小顆粒煤灰燃燒為主，并且燃燒爐三個進氣口（一個吹風氣進口，兩個馳放氣進口）采用耐高溫高速噴頭設計，這樣一方面解決了吹風氣回收裝置送吹風氣時正壓嚴重的問題，同時也保證了吹風氣的完全燃燒，以達到多產蒸汽的目的，目前運行情況來看蒸汽產量超過設計值就說明了這一問題。
3、內部筑爐采用了更厚的絕熱層,爐壁保溫厚度達480mm,其中粘貼五層強度高,導熱系數低的硅酸鋁,總厚度達250 mm,每層硅酸鋁錯縫粘貼，另加230 mm厚的高鋁耐火磚,這樣保證了燃燒爐外壁的溫度很低,從而不需要外保溫,因此降低了成本,同時如果燃燒爐筒體要消漏或更換,由于沒有外保溫,檢修起來也十分方便。
４、高鋁耐火磚的砌筑采用新型耐火泥，保證燃燒爐內部的火焰不會串到爐壁。新型耐火泥由磷酸鹽粘接劑加剛玉粉按一定的比例配制而成，然后困料１６個小時以上，困料初期反應劇烈，氣泡較多，必須勤攪拌，促使加速反應及排除氣泡。氣泡較少后，１－２個小時攪拌一次。
５、燃燒爐頂部結構的改變:以往的燃燒爐采用平頂結構,現在采用尖頂或球頂結構,當使用耐火澆注料的時候,一般采用尖頂結構; 當使用耐火次磚的時候,一般采用球頂結構。本次我公司燃燒爐頂部采用尖頂結構,用耐火澆注料進行澆注, 厚度達250 mm,加上硅酸鋁厚度200 mm, 總厚度達450 mm, 燃燒爐頂部的溫度也很低。
６、蓄熱室結構的改變:過去的蓄熱室中耐火磚的碼放稱為西門子鋪設,容易發生堵塞,造成燃燒爐內部正壓,從而超溫,影響燃燒爐的使用壽命,現在改成折流板式, 不容易發生堵塞,燃燒爐內部為微負壓,熱量容易帶到后面的鍋爐,從而延長了燃燒爐的使用壽命。折流板的結構是這樣的:它總共五層,每層是0.8 m寬的弓形平臺,弓形左右錯開,以便形成折流,平臺間距離為1.64 m,平臺之間是花格耐火磚墻,更利于熱量和氣體的流動,通過運行表明, 折流板式大大優于西門子式。
７、加吹灰裝置：由于吹風氣中大的顆粒經過旋風除塵器的分離，沒有大顆粒的沖刷，煙氣中一些粉層容易在余熱鍋爐、軟水加熱器的管壁外面吸附，影響余熱鍋爐、軟水加熱器的換熱，特別是余熱鍋爐的換熱，一到兩周后，蒸氣產量嚴重下降。因此，要在余熱鍋爐、軟水加熱器、低溫空氣預熱器的一側或兩側加吹灰裝置，特別是余熱鍋爐的一側或兩側一定要加。我公司在余熱鍋爐部分增上四組伸縮式吹灰器,在軟水加熱器、低溫空氣預熱器進口各上一組固定式吹灰器。
四、    兩點體會：
１、    高溫空氣預熱器和過熱器哪一個靠近燃燒爐，如果產生的過熱蒸氣要進行差壓發電，應該過熱器靠近燃燒爐，如果不需要發電，高溫空氣預熱器應靠近燃燒爐。
２、    是否加吹灰裝置，如果燃燒爐前有旋風除塵器，后面應該加吹灰裝置，如果沒有，則后面不需加吹灰裝置。
六、經濟效益評估：
以每小時產2.45Mpa過熱蒸汽10噸計算，蒸汽按05年目前的平均成本150元/噸計算，脫鹽水按4.5元/噸計算，每小時耗電按105Kwh計算，馳放氣按1.25元/米3，每小時耗氣按200米3計算，工人工資按每人2萬元/年計算，維修費用按20萬元/年計算，銀行利息按每年15萬元計算，全年可創經濟效益為：
（140×10－4.5×8－0.35×105－1.25×200）×24×300
－4×20000－200000－150000
=733(萬元).
投資回收期 ( 240 / 733 )  *  12  =   4個月（該項目共投資240萬元）
五、    運行記錄：經過半年的運行，燃燒爐外壁溫度低，一般在30—40ºC，引風機進口煙氣溫度在140ºC以下，其成份CO+ H2<0.5%,特別是在在吹風氣CO+H2平均值8.4%情況下，平均每臺￠２６00煤氣發生爐產蒸氣2.4噸。完全達到設計要求。
參考文獻：1、《工業爐設計手冊》  王秉銓主編   機械工業出版社
          2、《化工用爐砌筑工程施工及驗收規范》HGJ227-84
 
本人簡歷：1964年出生，安徽太湖人，1987年畢業于浙江工業大學，現在四方集團設計部工作，高級工程師。