浅谈沸腾炉的设计、使用要点
时间：2008-04-29 阅读：9428
工业原、燃材料、半成品、成品为了下道工序的更好制备、储存，大多要进行烘干，大规模的工业生产，必然采用烘干设备。
烘干系统使用效果的好坏，不仅体现在本体设计上的周密、统盘考虑，比如较低的热损失、料气的充分交换；还要考虑系统中的众多因素，使之达到*结合。热风炉的选择、设计、使用就是很重要的环节。
一、热风炉的选择
热风炉是烘干系统的热量来源。热风炉热效率高低取决于热烟气的输入量和介质温度，实际应用中热风炉有多种形式。
手烧炉：由人工手动喂煤，可直接燃烧 50mm 以下的粒状煤，需不断的进煤、清渣，工人劳动强度大，大量冷风带入炉内，燃烧过程不稳定、炉内烟气温度低、不*燃烧损失大，造成煤耗高、热效率低、供热量小。
喷煤炉： 对火烟深度控制要求严格，火焰过深，则容易烧坏烘干机内部筒体及扬料板，甚至改变物料的物性；过短，则烟气进入烘干机的温度不足，烘干能力变差。此外，对煤质及细度要求严格，燃烧不稳定，操作难度大。
燃油（气）炉：利用油、气作为燃料，优点是燃尽率高，易于操作。缺点是对操作的要求，优其是对安全的要求*，严禁泄漏,，以防爆炸。
沸腾炉：它介于层燃和悬浮状燃烧之间，燃烧时呈沸腾状态，具有强化燃烧、传热效果好、结构简单、可燃烧劣质燃料等优点。但传统沸腾炉由于局部结构设计不合理，直角部分多，使用寿命短，炉内易结渣，涡流现象严重，煤耗较高，燃烧温度偏低。
节煤型高温沸腾炉：是我所在传统沸腾炉的基础上进行整体改型和优化设计的一种KF新炉型。其采用小炉床整体框架结构，炉床容积较常规缩小，炉体结构更加稳固，大大提高了炉体的使用寿命和单位容积热强度；减少了尖锐直角，降低了结渣频率，能够在原有沸腾炉的基础上节煤 40 ～ 60% ，炉温大幅度提升并可自由控制，进一步放宽了对劣质煤的适应程度。几种炉型的技术经济指标对比见表 1 ，单位容积热强度对比见表 2 。
表 1 不同燃烧方式的技术经济指标比较
炉 型 | 煤低位 热值 / c aγ/ kg | 燃烧 温度 ℃ | 灰渣含 碳量 % | 煤耗 kg/t | 投资 / 万元 |
层燃式手烧炉 | 5000 | 600 | 18 | 40 | 8 |
喷燃式煤粉炉 | 6000 | 900 | 12 | 30 | 12 |
普通沸腾炉 | 4500 | 700 | 8 | 28 | 16 |
节煤型沸腾炉 | 3000 | 1100 | 4 | 18 | 16 |
表 2 几种炉型炉膛容积热强度比较
炉 型 | q v （ kW/m 3 ） |
煤粉炉 | 175～233 |
抛煤机炉 | 233～291 |
普通沸腾炉 | 930～1170 |
节煤型沸腾炉 | 1350～1861 |
燃油炉 | 291～349 |
高炉煤气燃气炉 | 233～349 |
节煤型高温沸腾炉因对燃煤的适应性强，能燃烧劣质煤，操作简单，节煤显著而为众多企业所选用。
二、参数的选取
燃烧室的大小，即炉蓖面积、炉膛容积的计算选取。
1、 热耗和耗煤量
热耗和耗煤量按下列公式计算：
q=lc1t1/η
g= lc1t1/ηQDW
gc= lc1t1W1-W2/ηQDW100－W1
GC=Wg 或 GC=1000Ggc
式中 l----蒸发1 kg水需要的热气体量，Nm3/ kg水;
c1---- 进 烘干机热气体平均比热，kJ/（ Nm3。℃）；
t1---进 烘干机热气体的温度，℃；
W1---进 烘干机物料的初水份，%
W2---出烘干机物料的终水份，%
q----烘干机的热耗，kJ/kg水；
g----烘干机的煤耗，kg煤/kg水；
gc-----烘干机的煤耗，kg煤/kg烘干物料
GC ---燃烧室 耗煤量， kg煤/h;
QDW----- 煤的低位热值，kJ/kg煤
η-------燃烧室的热效率，见下表3
项目 | 燃烧室形式 | |||||
人工操作 | 回转炉篦 | 倾斜推动炉篦 | 振动炉篦 | 煤粉燃烧室 | 沸腾炉燃烧室 | |
热效率η | 0．80 | 0．85-0．9 | 0．85 | 0．85-0．9 | 0．9 | 0．9-0．95 |
对煤的适应性 | 适应性广 | 不适宜单烧无烟煤及结焦性强和高灰分的低质煤 | 不适宜烧挥发份低的贫煤和无烟煤 | 燃用无烟煤及劣质煤时效率下降 | 适应性广 | 可使用粒径为0-10mm的劣质煤和矸石 |
鼓风风压Pa | 800-1000 | 900-1500 | 900-1500 | 900-1500 | 2000-3000 | 6000-9000 |
2、 燃烧室炉篦面积
F= GC QDW/qF
式中F----燃烧室炉篦面积包括炉条及通风孔隙面积在内，并按其在水平面上的投影面积计算，m2;
qF---- 炉篦面积热强度，kJ/ m2.h或Kw/m2,见表4
通风方式及煤种 | 燃烧室形式 | |||||
人工操作 | 回转炉篦 | 倾斜推动炉篦 | 振动炉篦 | 煤粉燃烧室 | ||
人工通风 | 烟煤 | 292×104 -335×104 | 335×104 -378×104 | 292×104 -335×104 | 335×104 -418×104 | 炉膛断面热强度 684×104 -828×104 |
无烟煤 | 335×104 -378×104 | 209×104 -292×104 | ||||
自然通风 | 烟煤 | 126×104 -209×104 | 187×104 -252×104 | - | ||
无烟煤 | 169×104 -252×104 | |||||
3、 燃烧室炉膛容积
V= GC QDW/qV
式中V--燃烧室炉膛空间容积，m3；
qv---- 炉膛容积热强度，kJ/ m3.h或Kw/m3；见表5
炉膛容积热强度kJ/ m3.h | 备注 | |
层燃燃烧室 | 104×104--126×104 | 烟煤取低值，无烟煤取高值 |
煤粉燃烧室 | 50×104--83×104 |
4、沸腾炉的一般技术参数：冷态沸腾风速约1m/s；布风板开孔率为2.2%~3%；风帽的小孔风速约30~45 m/s；各帽头之间的间隙中断面风速约为2~2.5 m/s；悬浮段的热态风速约为0.8~1.2 m/s；布风板下的断面风速小于或等于为1.5 m/s；风箱进口处的风速小于5 m/s。
5、沸腾炉的鼓风机压力为6000—8000Pa较为适宜。
三、结构设计的注意点
1、 为便于操作,炉篦深度不宜超过2mm；沿炉篦宽度1-1.5m设一个炉门。
2、 炉膛高度以易于操作为原则。
3、 炉膛长宽比宜选用3:1。
4、 炉膛应成断面放大式，与垂直面成22°。
5、 炉膛内zui边壁的风帽与炉内壁距离为20-30mm。
6、 筑砌内、外层耐火砖、红砖时砖缝要错开，且之间要有搭接砖。
7、 外层砖筑砌完后，外圈要用钢架拉起来，以增加其钢性、整体牢固性。
8、 当用煤量大于180kg/h时，加煤应采用机械加煤、出渣。
9、 合理、合适的挡火墙高度有利于控制进入烘干机的热气体温度，避免烧坏烘干机筒体前端。
10、穿过沸腾炉的喂料管，要外敷耐热混凝土或选用耐高温的耐热不锈钢，并做好之间的密封。
11、沸腾炉出气口附近要装设测温热电偶，以利于控制出气烟气温度。
四、使用中应注意的问题
1、 进炉煤粒径的控制
为满足沸腾炉沸腾的要求，应控制进炉煤碳的粒径在3 mm左右，zui大的不超过8 m m。
2、生产组织、热风炉的操作对煤耗影响较大。
煤耗的高低不仅受出口烟气的温度、系统的保温减少热散失、煤炭的燃尽度等有关，而且与生产组织、热风炉的操作有关。后者易忽略，有的厂家库容小，经常断续生产，烘一个班停几天，经常熄炉、生炉导致煤耗高；也有的厂家对热风炉的操作掌握不得要领，要针对不同炉型（沸腾炉、喷煤炉、燃油炉等）采用不同的方法，抓住要点、尽量闭炉操作，提高煤炭的燃尽率，减少漏风。
3、合理用风，勤于操作，防止结焦。
操作人员要经过严格培训，认别火焰的颜色，以判断炉内的温度，进行针对性地调整，以保证炉内正常煅烧。