周士友

（南京耀久窯爐科技有限公司 江蘇南京210032）

吹風(fēng)氣余熱回收選型時常見的幾個問題

周士友

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吹風(fēng)氣余熱回收裝置是固定層造氣爐的配套裝置，其應(yīng)用較廣，燃燒爐種類繁多，雖然總體技術(shù)都比較成熟，但在實際應(yīng)用中仍存在原始設(shè)計設(shè)備選型不匹配、連續(xù)運行能力低以及操作不當(dāng)?shù)葐栴}。

1 燃燒爐的結(jié)構(gòu)形式

目前，常用的吹風(fēng)氣燃燒爐有單筒、雙筒、折流、旋流等結(jié)構(gòu)形式，無論采用何種結(jié)構(gòu)形式，都必須保證燃燒爐內(nèi)部煙氣不偏流和不超溫。燃燒爐內(nèi)部煙氣不偏流，能最大程度提高燃燒爐的窯爐系數(shù)，因為燃燒爐內(nèi)的煙氣流速與爐膛截面積成反比，在煙氣總量不變的情況下，煙氣偏流相當(dāng)于減少了爐膛截面積，煙氣流速必然增大，煙氣在爐內(nèi)停留時間就會相對縮短，造成吹風(fēng)氣燃燒不充分。所以，有的企業(yè)直接在燃燒爐的后面再串聯(lián)1個燃燒室，以保證吹風(fēng)氣的充分燃燒。煙氣偏流直接造成燃燒爐內(nèi)煙氣流速低的地方產(chǎn)生積灰，隨著積灰量的增多又加劇燃燒爐內(nèi)的煙氣偏流，嚴重時則會影響吹風(fēng)氣回收總量；燃燒爐內(nèi)溫度偏高也會造成燃燒爐內(nèi)積灰，燃燒爐內(nèi)部的積灰屬于流動狀態(tài)下的細灰粘結(jié)聚合，聚合到一定體積就會在燃燒爐的蓄熱層內(nèi)自燃，造成結(jié)焦堵塞燃燒爐的蓄熱結(jié)構(gòu)，最終影響燃燒爐的平穩(wěn)運行。

在選擇燃燒爐結(jié)構(gòu)時，應(yīng)充分考慮燃燒爐內(nèi)煙氣偏流和超溫的影響因素，確保燃燒爐內(nèi)長期不積灰、不結(jié)焦；若單個燃燒室能滿足工藝要求，就盡量使用單個燃燒室的燃燒爐，既可減少設(shè)備占地面積、降低投資，又能縮短降低吹風(fēng)氣流程長度。

2 燃燒工藝的選擇

根據(jù)可燃氣體的配氧情況，吹風(fēng)氣的燃燒工藝分為“全預(yù)混”和“非預(yù)混”。無論采用何種燃燒工藝，安全燃燒都是最重要的選擇標(biāo)準(zhǔn)，吹風(fēng)氣崗位常見火災(zāi)爆炸危險物及特性如表1所示。

表1 吹風(fēng)氣崗位常見火災(zāi)爆炸危險物及特性

由表1可看出，在連續(xù)運行狀態(tài)下，造氣吹風(fēng)氣中可燃氣體含量大多處于爆炸極限范圍以下，所以吹風(fēng)氣燃燒爐在運行中都是安全的；事實證明，吹風(fēng)氣燃燒爐爆炸事故大部分發(fā)生在停爐狀態(tài)或點火啟動之時。理論上，吹風(fēng)氣最低燃燒溫度為650℃左右，考慮到燃燒爐截面溫差的影響，所以都把吹風(fēng)氣燃燒爐回收吹風(fēng)氣的最低溫度指標(biāo)定在750℃。

“全預(yù)混”工藝是一次性將吹風(fēng)氣燃燒所需的全部氧氣量混合到吹風(fēng)氣中，再通過燃燒合成弛放氣，將混合氣體溫度提高至750℃以上進行燃燒；“全預(yù)混”工藝需要相當(dāng)數(shù)量的合成弛放氣來維持燃燒爐的溫度，對合成弛放氣的需求量較大?！胺穷A(yù)混”工藝是先將吹風(fēng)氣溫度提高至最低燃點650℃以上，使其具備點燃條件后再逐步在吹風(fēng)氣中配入吹風(fēng)起燃燒所需的空氣；“非預(yù)混”工藝是通過調(diào)節(jié)送入燃燒爐的空氣量來控制燃燒爐的溫度。因此，在吹風(fēng)氣總量相同的條件下，“全預(yù)混”的燃燒工藝需要的合成弛放氣總量比“非預(yù)混”工藝要大，“全預(yù)混”工藝的燃燒爐內(nèi)出現(xiàn)超溫的可能性就增加。

3 引風(fēng)機的配置

在吹風(fēng)氣余熱回收裝置設(shè)計中，燃燒爐的阻力正常在400～600Pa，余熱鍋爐的阻力正常在1100～1300Pa；鍋爐尾部煙氣如果配備靜電除塵器的阻力在300～450Pa；如果配布袋除塵器的阻力在1100Pa左右；即吹風(fēng)氣余熱回收裝置不配任何除塵器時，其系統(tǒng)阻力在＜2kPa；吹風(fēng)氣余熱回收裝置即使配置布袋除塵器時，其系統(tǒng)阻力也＜3kPa。造氣爐吹風(fēng)時造氣爐內(nèi)的阻力正常＜20kPa，加上吹風(fēng)氣余熱回收裝置的阻力3kPa，所以，造氣吹風(fēng)氣經(jīng)造氣爐、燃燒爐、余熱鍋爐、再到除塵器出口，全部的阻力之和 ＜25kPa；當(dāng)前造氣爐配備的鼓風(fēng)機出口壓力都在28～30kPa，所以，由造氣鼓風(fēng)機輸送至吹風(fēng)氣余熱回收裝置配置的空氣壓力是能夠克服吹風(fēng)氣余熱回收裝置的系統(tǒng)阻力，故吹風(fēng)氣余熱回收裝置可以不配置引風(fēng)機。

很多企業(yè)認為，如果吹風(fēng)氣余熱回收裝置不配備引風(fēng)機，會降低造氣爐的吹風(fēng)強度；其實，造氣爐吹風(fēng)強度取決于吹風(fēng)空氣總量和空氣流速。配備引風(fēng)機的吹風(fēng)氣余熱回收裝置，其吹風(fēng)氣回收總管壓力在－1～＋1kPa，加上造氣爐內(nèi)的阻力約20kPa；造氣爐吹風(fēng)時爐底正常壓力大多在23kPa左右，即由造氣系統(tǒng)送至吹風(fēng)氣余熱回收裝置的吹風(fēng)氣阻力約23kPa，而且，在實際操作中，造氣爐鼓風(fēng)機出口閥門開度也被人為地控制不全開，冬天時閥門開度有時會更小。若沒有配備引風(fēng)機，造氣爐的爐底壓力要提高2～3kPa，在鼓風(fēng)機的全壓范圍內(nèi)；此時必須加大造氣鼓風(fēng)機的出口閥門開度，以增加鼓風(fēng)機的風(fēng)量；在造氣爐膛截面不變、造氣爐鼓風(fēng)機風(fēng)量增加的情況下，造氣爐吹風(fēng)時的空氣流速也相應(yīng)增大。因此，不配備引風(fēng)機的吹風(fēng)氣余熱回收裝置也不一定會降低造氣爐的吹風(fēng)強度，相反可能會增加。

配備引風(fēng)機的吹風(fēng)氣余熱回收裝置，在吹風(fēng)氣回收總管長時間負壓時，造氣爐頂部處于負壓狀態(tài)，造氣爐吹風(fēng)時空氣在造氣爐內(nèi)軸向停留時間變短，空氣在造氣爐內(nèi)徑向擴散能力下降，空氣容易走近路，因此，會造成吹風(fēng)時造氣爐上層煤炭會被吹翻。造氣爐上層煤炭被吹翻后，造氣爐內(nèi)被吹翻的地方阻力降低，吹風(fēng)時造氣爐通風(fēng)量會增大，導(dǎo)致煤炭劇烈燃燒而過熱結(jié)疤；造氣爐內(nèi)沒被吹翻的地方，阻力相對變大，造氣爐吹風(fēng)時通風(fēng)量小，相應(yīng)的炭層溫度也變低，加劇了造氣爐內(nèi)吹風(fēng)時空氣偏流。

另外，在生產(chǎn)中造氣爐吹風(fēng)氣回收閥經(jīng)常出現(xiàn)漏氣，在配置了引風(fēng)機的余熱回收裝置會造成大量的水煤氣被送入吹風(fēng)氣余熱回收裝置，造成煤氣浪費和燃燒爐溫度升高，對有少量積灰的燃燒爐的危害更是雪上加霜。

只要造氣爐配備的鼓風(fēng)機的出口壓力能夠克服吹風(fēng)氣余熱回收裝置的系統(tǒng)阻力，吹風(fēng)氣余熱回收裝置就可以不配置引風(fēng)機，但需相應(yīng)地將造氣爐吹風(fēng)時爐底壓力提高2～3kPa，以增強造氣爐吹風(fēng)時空氣的徑向擴散能力，避免出現(xiàn)造氣爐吹風(fēng)時空氣偏流；這樣既能降低吹風(fēng)氣余熱回收裝置電耗，又能穩(wěn)定造氣爐爐況。

4 配套鍋爐參數(shù)的選擇

在考慮吹風(fēng)氣余熱回收裝置配套設(shè)備參數(shù)時，常由于對鍋爐參數(shù)選擇不合理，經(jīng)常出現(xiàn)鍋爐蒸發(fā)量偏大、壓力偏高的現(xiàn)象，使鍋爐在實際運行中始終處于低負荷和降壓運行狀態(tài)。鍋爐的蒸發(fā)量是由鍋爐的煙氣量來定的，其蒸發(fā)量選擇偏差過大時，會出現(xiàn)實際煙氣總量小、流速低，造成鍋爐積灰嚴重、過熱器燒壞和鍋爐尾部出現(xiàn)露點腐蝕；鍋爐降壓運行也會影響鍋爐的汽阻變化和飽和蒸汽焓值變化，縮短鍋爐使用壽命，造成投資浪費。因此，對鍋爐的參數(shù)選型應(yīng)綜合考慮，避免出現(xiàn)盲目追求過大的蒸發(fā)量、超高壓力的選擇傾向，不能用遠景規(guī)劃代替近期目標(biāo)，只有合適的才是最好的。

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《小氮肥》編輯部

2015-04-14）