燃煤型高溫?zé)峁軣犸L(fēng)爐

摘要：分析當(dāng)前我國干燥熱源的發(fā)展現(xiàn)狀及非金屬礦深加工工藝的需求，介紹一種高效、長壽命、低污染的燃煤高溫?zé)犸L(fēng)爐。

關(guān)鍵詞：熱風(fēng)爐  高溫  換熱器  熱管

隨著我國非金屬礦業(yè)的迅速發(fā)展及對(duì)化工產(chǎn)品的深入開發(fā)，需要干燥加工的物料不但種類繁多，而且對(duì)干燥熱源也提出了更高的要求:熱風(fēng)潔凈、溫度高(達(dá)550℃以上)、設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用低、效率高、使用壽命長及無污染等。如何更好地解決這幾方面的問題，是一個(gè)非常重要的課題。

一、國內(nèi)熱風(fēng)爐現(xiàn)狀

目前國內(nèi)高溫?zé)嵩粗饕袃深悾阂皇怯萌加汀⑷細(xì)庵苯幼鳠嵩?，存在燃料貴、運(yùn)行費(fèi)用高，增加了干燥成本。二是用燃煤作熱源、雖然燃料費(fèi)用降下來了，但也存在著如下問題。

1．    熱效率低

目前國內(nèi)大于300℃的高溫?zé)犸L(fēng)爐熱效率一般不足50%，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。究其原因一是燃燒爐燃燒狀況差，二是排煙溫度高(一般250℃以上)，二者造成的熱量損失很大。

同時(shí)，一般熱風(fēng)爐難以產(chǎn)生450℃以上的高溫?zé)犸L(fēng)，供熱不穩(wěn)定且隨運(yùn)行時(shí)間的增長日益明顯。

2．    使用壽命短

設(shè)計(jì)熱風(fēng)爐遇到的最大難題是如何解決高溫?zé)煔馀c空氣換熱的設(shè)備低壽命問題。

    換熱面的一側(cè)是溫度高達(dá)1200～1400℃的煙氣，有時(shí)還面對(duì)高溫爐床的直接輻射，換熱壁面的濕度達(dá)700～800℃。若局部表面的空氣冷卻條件不好，壁面溫度更高，因此即使是耐熱不銹鋼材料也難承受。一方面這一溫度使鋼材產(chǎn)生屈服變形，使鋼管或鋼板燒彎；另一方面高溫氧化和煙塵沖刷可使熱面一層層剝落，很快會(huì)使受熱而燒穿。(如圖1)

3．     體積龐大

    煙氣和空氣之間的換熱系數(shù)較低，煙氣的低溫區(qū)尤其明顯，因而要求必須有較大的換熱而積，結(jié)構(gòu)緊湊性差。

     通過對(duì)現(xiàn)有熱風(fēng)爐的分析，傳統(tǒng)的燃燒爐和換熱形式，在不同程度上存在著嚴(yán)重缺陷，為此我們開發(fā)了新的燃燒和換熱設(shè)備——XRG高溫?zé)峁軣犸L(fēng)爐，彌補(bǔ)現(xiàn)有熱風(fēng)爐技術(shù)上的不足。

二、XRG高溫?zé)犸L(fēng)爐結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)

    XRG高溫?zé)峁軣犸L(fēng)爐采用分體式布置形式，整個(gè)系統(tǒng)由固體燃燒爐、高溫噴流換熱器、中溫插件換熱器、熱管換熱器、循環(huán)系統(tǒng)、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)等幾部分組成。(如圖2)

1、固體燃料燃燒妒

該爐采用水平往復(fù)爐排或鏈條爐排兩種型式，克服了固定爐排間歇加煤帶來的冒黑煙、供熱不良的缺點(diǎn)和不能及時(shí)撥火、除渣造成燃燒不完全等弊病。爐內(nèi)設(shè)置兩個(gè)燃燒室和二次風(fēng)機(jī)構(gòu)，使煤中的燃?xì)夂吞己砍浞秩紵?，提高了燃燒效率。同時(shí)，在燃燒爐中設(shè)置高溫除塵裝置，控制了進(jìn)入換熱器的粉塵含量，減少了對(duì)換熱管的磨損。

2、高溫噴流換熱器

采用國際上冶金行業(yè)較為先進(jìn)的氣一氣換熱結(jié)構(gòu)，換熱管由外管和噴流內(nèi)管組成。來自噴流內(nèi)管的高速氣流沖擊在換熱外管的弧形內(nèi)壁，具有破膜作用，較大地提高了內(nèi)壁的傳熱系數(shù)，并使換熱管的平均工作溫度降低，提高換熱器的使用壽命。通過  不同材質(zhì)的選取和布置方式，可使供熱溫度達(dá)到550℃以上。

3、中溫插件換熱器

    采用螺紋換熱管同時(shí)內(nèi)設(shè)旋轉(zhuǎn)繞流子，使空氣在管內(nèi)高速旋流，減少了邊界氣膜熱阻，提高了換熱器的傳熱系數(shù)。

4、低溫?zé)峁軗Q熱器

采用宇航高科技產(chǎn)品——熱管技術(shù)作為換熱系統(tǒng)的最后一級(jí)，熱管具有：

（1）      高導(dǎo)熱性：熱管是利用真空相變原理進(jìn)行工作，傳遞汽化潛熱，具有超導(dǎo)性能。

（2）      低溫差傳熱能力。

（3）      換熱兩流體均走管外，可以翅片化，強(qiáng)化換熱。

（4）      熱源分匯等。

因此，采用熱管換熱器作為熱爐最后一級(jí)，可有效將排煙溫度降低160℃左右，而不存在積灰、腐蝕和系統(tǒng)龐大的缺點(diǎn)，大大提高熱風(fēng)爐熱效率。

5、煙氣再循環(huán)技術(shù)

如前所述，影響熱風(fēng)爐壽命的主要因素是高溫灼燒。為此，在XRG熱風(fēng)爐的設(shè)計(jì)中創(chuàng)造性地使用了煙氣再循環(huán)技術(shù)，即將尾排煙氣引回燃燒混合室，通過控制摻混比例，一方面保證了換熱器長期運(yùn)行的許用溫度，另一方面降低了爐膛的工作溫度，減少了爐頂掛渣現(xiàn)象，有效提高了熱風(fēng)爐的壽命。

6、采用合理的煙、空氣行程

XRG熱風(fēng)爐換熱系統(tǒng)采用逆叉流換熱方式，即煙氣走管外，空氣走管內(nèi)。一方面有效控制換熱器的積灰，即使積灰也容易清理；另一方面強(qiáng)化了換熱，降低系統(tǒng)阻力，減少風(fēng)機(jī)功耗。

同時(shí)在整個(gè)系統(tǒng)中采用自動(dòng)上煤、自動(dòng)除渣，配務(wù)了具有電力驅(qū)動(dòng)、控制、監(jiān)測等功能的電控設(shè)備，保證系統(tǒng)正常工作。

三、XRG熱風(fēng)爐性能

    通過以上行之有效措施，保證了熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)緊湊性，減少了散熱損失，熱效率大于70%，輸出空氣溫度達(dá)550℃以上，壽命長達(dá)10年，煙氣黑度小于林格曼一級(jí)以下，煙塵排放量在100mg/Nm3以下。

四、結(jié)束語

XRG熱風(fēng)爐采用分置式布置，改變了以往熱風(fēng)爐的燃燒狀況，同時(shí)將高溫噴流、中溫插件、低溫?zé)峁芎蜔煔庋h(huán)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，保證了熱風(fēng)爐高效、可靠、環(huán)保、長壽命運(yùn)行，為企業(yè)節(jié)能降耗創(chuàng)造了條件。

    目前，該產(chǎn)品已經(jīng)在白碳黑、碳酸鈣、高嶺土、水硫酸亞鐵、磷酸鹽、鋇鹽等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，頗受用戶青睞。