新型燃燒爐的特點(diǎn)
從煤氣發(fā)生爐內出來(lái)的吹風(fēng)氣，溫度高達380℃，具有巨大的顯熱；另一方面，從吹風(fēng)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(jìn)行回收利用，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。若吹風(fēng)氣不經(jīng)過(guò)回收處理，直接放空，有害氣體還將對環(huán)境產(chǎn)生污染，因此，回收吹風(fēng)氣中的熱量可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益，同時(shí)還產(chǎn)生巨大的社會(huì )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(fā)生爐出來(lái)的吹風(fēng)氣；另一臺燃燒爐回收五臺￠２６00煤氣發(fā)生爐出來(lái)的吹風(fēng)氣，這臺燃燒爐1994年竣工投產(chǎn)已十年有余，該裝置原來(lái)設計為生產(chǎn)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(chǎn)0.4Mpa的低壓蒸汽鍋爐，但由于造氣系統的負荷不斷加大，風(fēng)機風(fēng)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(fēng)效率，影響煤氣發(fā)生爐發(fā)氣量的提高，制約了造氣潛能的挖掘。另一方面，現場(chǎng)正壓嚴重泄漏較大，環(huán)境非常差，不利于清潔文明工廠(chǎng)的創(chuàng )建。且蒸汽過(guò)熱器、空氣預熱器已經(jīng)去除，省煤器列管全部更換為簡(jiǎn)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(jīng)不具備開(kāi)車(chē)的條件。因此，我公司比較全國的燃燒爐設計生產(chǎn)廠(chǎng)家，選擇了阜陽(yáng)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(jiǎn)介：
從造氣來(lái)的吹風(fēng)氣和從合成來(lái)的馳放氣在燃燒爐內充分燃燒，產(chǎn)生的高溫煙氣依此經(jīng)過(guò)高溫空氣預熱器、過(guò)熱器、余熱鍋爐、軟水加熱器、低溫空氣預熱器、引風(fēng)機、煙囪。余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸氣經(jīng)過(guò)熱器變成過(guò)熱蒸氣進(jìn)入公司蒸氣系統。如下圖：
三、新的兩氣回收系統特點(diǎn)
1、燃燒爐前增加了旋風(fēng)除塵器 以前的吹風(fēng)氣回收在燃燒爐前均沒(méi)有設置旋風(fēng)除塵器，造氣爐產(chǎn)生的吹風(fēng)氣直接進(jìn)入燃燒爐，由于吹風(fēng)氣中夾帶著(zhù)大量的顆粒狀煤灰，直接進(jìn)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(guò)熱器、余熱鍋爐、軟水加熱器等的磨蝕，影響蒸汽產(chǎn)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(fēng)除塵器，就有效的解決了這個(gè)問(wèn)題，從旋風(fēng)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(lái)帶入燃燒爐，大大緩解了吹風(fēng)氣夾帶煤灰對系統的影響。
2、燃燒爐進(jìn)氣分布的改進(jìn):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(fēng)氣燃燒為主，下層則以吹風(fēng)氣中夾帶的小顆粒煤灰燃燒為主，并且燃燒爐三個(gè)進(jìn)氣口（一個(gè)吹風(fēng)氣進(jìn)口，兩個(gè)馳放氣進(jìn)口）采用耐高溫高速?lài)婎^設計，這樣一方面解決了吹風(fēng)氣回收裝置送吹風(fēng)氣時(shí)正壓嚴重的問(wèn)題，同時(shí)也保證了吹風(fēng)氣的完全燃燒，以達到多產(chǎn)蒸汽的目的，目前運行情況來(lái)看蒸汽產(chǎn)量超過(guò)設計值就說(shuō)明了這一問(wèn)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(shí)如果燃燒爐筒體要消漏或更換,由于沒(méi)有外保溫,檢修起來(lái)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(huì )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(gè)小時(shí)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(gè)小時(shí)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(shí)候,一般采用尖頂結構; 當使用耐火次磚的時(shí)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(jìn)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(guò)去的蓄熱室中耐火磚的碼放稱(chēng)為西門(mén)子鋪設,容易發(fā)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(fā)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(cháng)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(kāi),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(dòng),通過(guò)運行表明, 折流板式大大優(yōu)于西門(mén)子式。
７、加吹灰裝置：由于吹風(fēng)氣中大的顆粒經(jīng)過(guò)旋風(fēng)除塵器的分離，沒(méi)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(chǎn)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(jìn)口各上一組固定式吹灰器。
四、 兩點(diǎn)體會(huì )：
１、 高溫空氣預熱器和過(guò)熱器哪一個(gè)靠近燃燒爐，如果產(chǎn)生的過(guò)熱蒸氣要進(jìn)行差壓發(fā)電，應該過(guò)熱器靠近燃燒爐，如果不需要發(fā)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(fēng)除塵器，后面應該加吹灰裝置，如果沒(méi)有，則后面不需加吹灰裝置。
六、經(jīng)濟效益評估：
以每小時(shí)產(chǎn)2.45Mpa過(guò)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(shí)耗電按105Kwh計算，馳放氣按1.25元/米3，每小時(shí)耗氣按200米3計算，工人工資按每人2萬(wàn)元/年計算，維修費用按20萬(wàn)元/年計算，銀行利息按每年15萬(wàn)元計算，全年可創(chuàng )經(jīng)濟效益為：
（140×10－4.5×8－0.35×105－1.25×200）×24×300
－4×20000－200000－150000
=733(萬(wàn)元).
投資回收期 ( 240 / 733 ) * 12 = 4個(gè)月（該項目共投資240萬(wàn)元）
五、 運行記錄：經(jīng)過(guò)半年的運行，燃燒爐外壁溫度低，一般在30—40ºC，引風(fēng)機進(jìn)口煙氣溫度在140ºC以下，其成份CO+ H2<0.5%,特別是在在吹風(fēng)氣CO+H2平均值8.4%情況下，平均每臺￠２６00煤氣發(fā)生爐產(chǎn)蒸氣2.4噸。完全達到設計要求。
參考文獻：1、《工業(yè)爐設計手冊》 王秉銓主編 機械工業(yè)出版社
2、《化工用爐砌筑工程施工及驗收規范》HGJ227-84
本人簡(jiǎn)歷：1964年出生，安徽太湖人，1987年畢業(yè)于浙江工業(yè)大學(xué)，現在四方集團設計部工作，高級工程師。