新型燃烧炉的特点

    从煤气发生炉内出来的吹风气，温度高达380℃，具有巨大的显热；另一方面，从吹风气的组成上看，含有CO、H2、CH4等可燃性气体高达9.95%，具有巨大的潜热。如果把这一部分的显热和潜热进行回收利用，将产生巨大的经济效益。若吹风气不经过回收处理，直接放空，有害气体还将对环境产生污染，因此，回收吹风气中的热量可产生巨大的经济效益，同时还产生巨大的社会效益。
一、        改造前状况：
     我公司有两台燃烧炉，一台燃烧炉回收四台￠３６00煤气发生炉出来的吹风气；另一台燃烧炉回收五台￠２６00煤气发生炉出来的吹风气，这台燃烧炉1994年竣工投产已十年有余，该装置原来设计为生产2.45Mpa蒸汽的7t/h锅炉，后因设备老化，列管频繁爆管被迫降级使用，改造为生产0.4Mpa的低压蒸汽锅炉，但由于造气系统的负荷不断加大，风机风量明显提高，现有的两气回收装置已不能与之匹配，主要表现为系统阻力较大，一方面抑制了造气炉的吹风效率，影响煤气发生炉发气量的提高，制约了造气潜能的挖掘。另一方面，现场正压严重泄漏较大，环境非常差，不利于清洁文明工厂的创建。且蒸汽过热器、空气预热器已经去除，省煤器列管全部更换为简易光管，锅炉列管因漏已盲掉近1/10，换热面积已严重不足，大量的热量不能有效的回收利用，已经不具备开车的条件。因此，我公司比较全国的燃烧炉设计生产厂家，选择了阜阳市节能化工工程有限公司为我们设计一套新的两气回收系统。
二、        新的两气回收系统工艺流程简介：
从造气来的吹风气和从合成来的驰放气在燃烧炉内充分燃烧，产生的高温烟气依此经过高温空气预热器、过热器、余热锅炉、软水加热器、低温空气预热器、引风机、烟囱。余热锅炉产生的蒸气经过热器变成过热蒸气进入公司蒸气系统。如下图：

三、新的两气回收系统特点
1、燃烧炉前增加了旋风除尘器  以前的吹风气回收在燃烧炉前均没有设置旋风除尘器，造气炉产生的吹风气直接进入燃烧炉，由于吹风气中夹带着大量的颗粒状煤灰，直接进入燃烧炉易造成燃烧炉通道堵塞及后系统高温空气预热器、过热器、余热锅炉、软水加热器等的磨蚀，影响蒸汽产量和运行周期。因此本次改造在燃烧炉前新增一台高效旋风除尘器，就有效的解决了这个问题，从旋风除尘器中可以分离掉大颗粒的煤灰（目前运行情况为每班下灰一次，每次有几十公斤煤灰），仅一些小颗粒的煤灰分离不下来带入燃烧炉，大大缓解了吹风气夹带煤灰对系统的影响。
2、燃烧炉进气分布的改进:新增的燃烧炉￠4800，内部分3层，上层以弛放气燃烧为主，中层以吹风气燃烧为主，下层则以吹风气中夹带的小颗粒煤灰燃烧为主，并且燃烧炉三个进气口（一个吹风气进口，两个驰放气进口）采用耐高温高速喷头设计，这样一方面解决了吹风气回收装置送吹风气时正压严重的问题，同时也保证了吹风气的完全燃烧，以达到多产蒸汽的目的，目前运行情况来看蒸汽产量超过设计值就说明了这一问题。
3、内部筑炉采用了更厚的绝热层,炉壁保温厚度达480mm,其中粘贴五层强度高,导热系数低的硅酸铝,总厚度达250 mm,每层硅酸铝错缝粘贴，另加230 mm厚的高铝耐火砖,这样保证了燃烧炉外壁的温度很低,从而不需要外保温,因此降低了成本,同时如果燃烧炉筒体要消漏或更换,由于没有外保温,检修起来也十分方便。
４、高铝耐火砖的砌筑采用新型耐火泥，保证燃烧炉内部的火焰不会串到炉壁。新型耐火泥由磷酸盐粘接剂加刚玉粉按一定的比例配制而成，然后困料１６个小时以上，困料初期反应剧烈，气泡较多，必须勤搅拌，促使加速反应及排除气泡。气泡较少后，１－２个小时搅拌一次。
５、燃烧炉顶部结构的改变:以往的燃烧炉采用平顶结构,现在采用尖顶或球顶结构,当使用耐火浇注料的时候,一般采用尖顶结构; 当使用耐火次砖的时候,一般采用球顶结构。本次我公司燃烧炉顶部采用尖顶结构,用耐火浇注料进行浇注, 厚度达250 mm,加上硅酸铝厚度200 mm, 总厚度达450 mm, 燃烧炉顶部的温度也很低。
６、蓄热室结构的改变:过去的蓄热室中耐火砖的码放称为西门子铺设,容易发生堵塞,造成燃烧炉内部正压,从而超温,影响燃烧炉的使用寿命,现在改成折流板式, 不容易发生堵塞,燃烧炉内部为微负压,热量容易带到后面的锅炉,从而延长了燃烧炉的使用寿命。折流板的结构是这样的:它总共五层,每层是0.8 m宽的弓形平台,弓形左右错开,以便形成折流,平台间距离为1.64 m,平台之间是花格耐火砖墙,更利于热量和气体的流动,通过运行表明, 折流板式大大优于西门子式。
７、加吹灰装置：由于吹风气中大的颗粒经过旋风除尘器的分离，没有大颗粒的冲刷，烟气中一些粉层容易在余热锅炉、软水加热器的管壁外面吸附，影响余热锅炉、软水加热器的换热，特别是余热锅炉的换热，一到两周后，蒸气产量严重下降。因此，要在余热锅炉、软水加热器、低温空气预热器的一侧或两侧加吹灰装置，特别是余热锅炉的一侧或两侧一定要加。我公司在余热锅炉部分增上四组伸缩式吹灰器,在软水加热器、低温空气预热器进口各上一组固定式吹灰器。
四、    两点体会：
１、    高温空气预热器和过热器哪一个靠近燃烧炉，如果产生的过热蒸气要进行差压发电，应该过热器靠近燃烧炉，如果不需要发电，高温空气预热器应靠近燃烧炉。
２、    是否加吹灰装置，如果燃烧炉前有旋风除尘器，后面应该加吹灰装置，如果没有，则后面不需加吹灰装置。
六、经济效益评估：
以每小时产2.45Mpa过热蒸汽10吨计算，蒸汽按05年目前的平均成本150元/吨计算，脱盐水按4.5元/吨计算，每小时耗电按105Kwh计算，驰放气按1.25元/米3，每小时耗气按200米3计算，工人工资按每人2万元/年计算，维修费用按20万元/年计算，银行利息按每年15万元计算，全年可创经济效益为：
（140×10－4.5×8－0.35×105－1.25×200）×24×300
－4×20000－200000－150000
=733(万元).
投资回收期 ( 240 / 733 )  *  12  =   4个月（该项目共投资240万元）
五、    运行记录：经过半年的运行，燃烧炉外壁温度低，一般在30—40ºC，引风机进口烟气温度在140ºC以下，其成份CO+ H2<0.5%,特别是在在吹风气CO+H2平均值8.4%情况下，平均每台￠２６00煤气发生炉产蒸气2.4吨。完全达到设计要求。
参考文献：1、《工业炉设计手册》  王秉铨主编   机械工业出版社
          2、《化工用炉砌筑工程施工及验收规范》HGJ227-84
 
本人简历：1964年出生，安徽太湖人，1987年毕业于浙江工业大学，现在四方集团设计部工作，高级工程师。