燃煤型高溫熱管熱風爐

摘要：分析當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、低污染的燃煤高溫熱風爐。

關鍵詞：熱風爐  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，而且對干燥熱源也提出了更高的要求:熱風潔凈、溫度高(達550℃以上)、設備運行和維護費用低、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，是一個非常重要的課題。

一、國內(nèi)熱風爐現(xiàn)狀

目前國內(nèi)高溫熱源主要有兩類：一是用燃油、燃氣直接作熱源，存在燃料貴、運行費用高，增加了干燥成本。二是用燃煤作熱源、雖然燃料費用降下來了，但也存在著如下問題。

1．    熱效率低

目前國內(nèi)大于300℃的高溫熱風爐熱效率一般不足50%，能源浪費嚴重。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，一般熱風爐難以產(chǎn)生450℃以上的高溫熱風，供熱不穩(wěn)定且隨運行時間的增長日益明顯。

2．    使用壽命短

設計熱風爐遇到的最大難題是如何解決高溫煙氣與空氣換熱的設備低壽命問題。

    換熱面的一側是溫度高達1200～1400℃的煙氣，有時還面對高溫爐床的直接輻射，換熱壁面的濕度達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，結構緊湊性差。

     通過對現(xiàn)有熱風爐的分析，傳統(tǒng)的燃燒爐和換熱形式，在不同程度上存在著嚴重缺陷，為此我們開發(fā)了新的燃燒和換熱設備——XRG高溫熱管熱風爐，彌補現(xiàn)有熱風爐技術上的不足。

二、XRG高溫熱風爐結構、特點

    XRG高溫熱管熱風爐采用分體式布置形式，整個系統(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)、鼓風機、引風機等幾部分組成。(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、供熱不良的缺點和不能及時撥火、除渣造成燃燒不完全等弊病。爐內(nèi)設置兩個燃燒室和二次風機構，使煤中的燃氣和碳含量充分燃燒，提高了燃燒效率。同時，在燃燒爐中設置高溫除塵裝置，控制了進入換熱器的粉塵含量，減少了對換熱管的磨損。

2、高溫噴流換熱器

采用國際上冶金行業(yè)較為先進的氣一氣換熱結構，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，可使供熱溫度達到550℃以上。

3、中溫插件換熱器

    采用螺紋換熱管同時內(nèi)設旋轉(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、低溫熱管換熱器

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

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

（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，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，大大提高熱風爐熱效率。

5、煙氣再循環(huán)技術

如前所述，影響熱風爐壽命的主要因素是高溫灼燒。為此，在XRG熱風爐的設計中創(chuàng)造性地使用了煙氣再循環(huán)技術，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，有效提高了熱風爐的壽命。

6、采用合理的煙、空氣行程

XRG熱風爐換熱系統(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；另一方面強化了換熱，降低系統(tǒng)阻力，減少風機功耗。

同時在整個系統(tǒng)中采用自動上煤、自動除渣，配務了具有電力驅(qū)動、控制、監(jiān)測等功能的電控設備，保證系統(tǒng)正常工作。

三、XRG熱風爐性能

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

四、結束語

XRG熱風爐采用分置式布置，改變了以往熱風爐的燃燒狀況，同時將高溫噴流、中溫插件、低溫熱管和煙氣循環(huán)技術有機結合，保證了熱風爐高效、可靠、環(huán)保、長壽命運行，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)得到廣泛應用，頗受用戶青睞。