梁明超

（山西蘭花科創(chuàng)田悅化肥分公司，山西 陽(yáng)城 048102）

我公司于2007年3月建成了2套規(guī)模相同的造氣吹風(fēng)氣余熱回收裝置，由阜陽(yáng)市節(jié)能化工工程有限公司負(fù)責(zé)全套裝置的設(shè)計(jì)及燃燒爐的施工工作，1＃、2＃裝置分別于2008年1月份及3月份一次性投運(yùn)成功，為企業(yè)的節(jié)能降耗和減少環(huán)境污染起到了重要的作用。從吹風(fēng)氣回收裝置的運(yùn)行來看，筆者認(rèn)為燃燒爐及其配風(fēng)管路在設(shè)計(jì)上以下6個(gè)方面值得借鑒。

1 直筒體的直徑和高度

為了降低吹風(fēng)氣在爐內(nèi)的流速和阻力，增加其在爐內(nèi)的燃燒停留時(shí)間，從而使吹風(fēng)氣中的可燃物能夠充分燃燒，根據(jù)我公司造氣系統(tǒng)的實(shí)際狀況（造氣爐的規(guī)格為φ2650～2800mm錐形夾套、配套空氣鼓風(fēng)機(jī)的型號(hào)為C600—1.3型）及正常生產(chǎn)時(shí)的開爐臺(tái)數(shù)，通過對(duì)煙氣流量和壓力的計(jì)算，采用了直徑為6500mm、直筒體高度為15m的燃燒爐。

2 噴燃器

由于第一代燃燒爐采用明火噴燃器，噴頭設(shè)計(jì)壓力通常較低（一般為2～3kPa），當(dāng)造氣吹風(fēng)氣進(jìn)入燃燒爐時(shí)，燃燒爐內(nèi)的壓力往往大于此壓力，導(dǎo)致合成二氣噴燃器的噴頭出現(xiàn)滅火現(xiàn)象，造成爐溫大幅度下降，每送一次吹風(fēng)氣，爐溫要下降60～100℃。為了維持爐溫不得不減送吹風(fēng)氣，甚至還需配入半水煤氣來維持爐溫。為了避免上述現(xiàn)象發(fā)生，此燃燒爐的噴燃器采用了內(nèi)置式高溫快速噴頭，且內(nèi)設(shè)氣體導(dǎo)向裝置，該噴頭的設(shè)計(jì)原理類似防風(fēng)打火機(jī)，不但有效地解決了送吹風(fēng)氣時(shí)燃燒爐滅火問題，而且也降低了合成二氣的消耗量，還能使可燃?xì)怏w燃燒完全，徹底消除爆炸、爆鳴現(xiàn)象，從而使煙氣排放達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，確保了系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3 蓄熱層

第一代燃燒爐通常采用西門子格子磚作為蓄熱層。由于西門子格子磚占據(jù)了爐內(nèi)的燃燒空間，導(dǎo)致吹風(fēng)氣燃燒效果差，從而造成燃燒爐溫度波動(dòng)大。另外，吹風(fēng)氣夾帶的煤灰在西門子格子磚間易結(jié)焦堵塞空隙，致使燃燒爐內(nèi)阻力增大。為了改變上述狀況，我公司的燃燒爐采用新型的蓄熱磚體替代西門子格子磚，并采用混合燃燒區(qū)、高溫燃燒區(qū)和煤粉燃燒區(qū)分區(qū)燃燒的方法，不僅降低了爐內(nèi)阻力，而且還能使吹風(fēng)氣夾帶的煤粉、焦油、揮發(fā)分等90%以上的可燃物得到充分燃燒。此外，蓄熱磚體中還設(shè)有折流板，高溫?zé)煔庠谛顭岽u體內(nèi)曲折流動(dòng)，充分混合燃燒，同時(shí)強(qiáng)化蓄熱，有效地解決了爐溫波動(dòng)大的問題，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了有利條件。

4 保溫層

為避免第一代燃燒爐由于采用品種單一、厚度較薄的硅酸鋁纖維板作為保溫層存在的外殼溫度高、熱量損失嚴(yán)重、設(shè)備使用壽命短等問題，該燃燒爐采用了防沖刷層、防穿透層及保溫層等多層復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的筑爐工藝，且采取預(yù)留膨脹縫措施，有效地避免了熱量從縫中傳到爐外的問題，從而大大提高了燃燒爐的保溫效果和安全性能。

5 殼體的頂、底結(jié)構(gòu)

該燃燒爐采用錐頂及錐底（錐頂及錐底的高度均為3m）結(jié)構(gòu)，具有其獨(dú)到之處。錐頂結(jié)構(gòu)燃燒爐比相同直徑、相同筒體高度的平頂結(jié)構(gòu)燃燒爐，其燃燒空間和停留時(shí)間增加20%以上，負(fù)荷也就相應(yīng)提高20%以上。錐頂結(jié)構(gòu)燃燒爐，能將爐頂鋼板及爐頂內(nèi)襯的重力落在筒體的鋼殼上，再傳到基礎(chǔ)，因此爐頂和爐墻都不容易倒塌或出現(xiàn)裂縫，十分安全可靠。錐底結(jié)構(gòu)燃燒爐又比相同直徑、相同筒體高度的平底結(jié)構(gòu)燃燒爐，有更大的燃燒空間。在整體結(jié)構(gòu)上，燃燒爐的重力能全部落在筒底周邊的環(huán)形混凝土梁上，使得錐底不受重力，因此大大節(jié)省了爐底和基礎(chǔ)的材料，而且安全可靠。另外，下錐體的底部還焊接有水封管（水封管形狀為上小下大的喇叭形，小管直徑為1000mm，大管直徑為1200mm，高度為1140mm），正常生產(chǎn)時(shí)部分用水封住，一方面可以沉降吹風(fēng)氣中夾帶的大顆粒粉塵，另一方面在燃燒爐發(fā)生爆炸時(shí)還能起到卸壓作用。

6 配風(fēng)近路閥

由于高溫空氣預(yù)熱器設(shè)計(jì)在燃燒爐的煙氣出口處，且油壓配風(fēng)閥安裝在高溫空氣預(yù)熱器進(jìn)口風(fēng)箱前的空氣管道上，故在運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)下述兩方面的問題。

（1）在原始開車燃燒爐烘爐或正常開車升溫及運(yùn)行中停送吹風(fēng)氣時(shí)，進(jìn)入高溫空氣預(yù)熱器的配空氣閥是關(guān)閉的，勢(shì)必導(dǎo)致其換熱管內(nèi)缺少空氣流動(dòng)，從而造成換熱管燒壞。

（2）由于煤氣爐出口的吹風(fēng)氣管道通常要比配風(fēng)閥后熱空氣管道至燃燒爐的距離長(zhǎng)得多，當(dāng)吹風(fēng)氣回收閥與油壓配風(fēng)閥同步啟閉時(shí)，因?yàn)榇碉L(fēng)氣管道與熱空氣管道存在長(zhǎng)度差，這就決定了兩者之間存在著一定的時(shí)間差。

以我廠為例，各煤氣爐出口的吹風(fēng)氣管道到燃燒爐之間的距離有60～120m不等，油壓配風(fēng)閥后至燃燒爐間的熱空氣管道距離較短，長(zhǎng)度為30m。吹風(fēng)氣流速約20m／s，熱空氣流速也取20m／s。油壓的傳送速度極快，在此傳遞時(shí)間可以忽略不計(jì)。當(dāng)吹風(fēng)氣回收閥和油壓配風(fēng)閥同步啟閉時(shí)，若某臺(tái)煤氣爐的吹風(fēng)氣管道離燃燒爐的距離為90m，則吹風(fēng)氣與熱空氣之間的時(shí)間差值為（90－30）／20＝3s。因此，在運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：當(dāng)熱空氣送到燃燒爐時(shí)，吹風(fēng)氣還沒有送到，這個(gè)問題還不大；但當(dāng)油壓配風(fēng)閥關(guān)閉時(shí)，吹風(fēng)氣還在繼續(xù)送入，即在吹風(fēng)氣送入的最后3s內(nèi)沒有配入熱空氣輔之燃燒，這將可能由于配風(fēng)不足導(dǎo)致爆炸事故發(fā)生。

為避免以上因素導(dǎo)致的隱患，特在油壓配風(fēng)閥前邊的空氣管道與高溫空氣預(yù)熱器進(jìn)口風(fēng)箱前的空氣管道之間安裝了一趟近路空氣管，并在此管道上安裝一個(gè)近路閥，投入運(yùn)行時(shí)將此閥開一些，始終保持高溫空氣預(yù)熱器換熱管內(nèi)有一定量的空氣介質(zhì)流動(dòng)，既保護(hù)了設(shè)備不被燒壞，又避免了因時(shí)間差造成的爆炸事故發(fā)生。

7 結(jié) 語(yǔ)

我公司的吹風(fēng)氣燃燒爐由于在設(shè)計(jì)方面重點(diǎn)考慮了上述6個(gè)方面的問題，故從2008年元月份開車至今，一直運(yùn)行穩(wěn)定，沒有發(fā)生過爆炸、爆鳴現(xiàn)象，同時(shí)煙氣排放也達(dá)到了國(guó)家規(guī)定的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，既提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，又改善了廠區(qū)的環(huán)境，真正實(shí)現(xiàn)了清潔文明生產(chǎn)。