生物质热风炉

2024-06-07

生物质热风炉（共7篇）

生物质热风炉篇1

摘要：在对生物质热风炉换热器进行实验研究的基础上,根据其特点建立了相应的三维分析模型,并基于多孔介质分布阻力模型,采用SIMPLE算法、标准k-e湍流模型和壁面标准函数法,通过求解三维N-S方程和能量方程模拟了烟气在换热器管程流动和空气在壳程流动的传热过程。得到了不同的壳程流体流速下的温度场、速度场、质点迹线图,通过实验验证了分析模型的正确性。对影响生物质热风炉换热器流场及热交换的关键因素进行了探讨,为相关设备的设计、优化及应用提供了有价值的参考。

关键词：生物质热风炉换热器,流动与传热,三维数值模拟

0 引言

生物质热风炉是一种为温室和大棚保温、增温的低碳环保型加热设备。该设备主要包括气化装置(气化炉)、燃烧装置、换热器、鼓风机等。其中，换热器的性能好坏直接影响生物质热风炉的使用性、经济性和可靠性。因此，设计和使用优良的换热器是保障农用生物质热风炉良好运行的必要条件。

由于换热器的工况比较复杂，影响因素较多，仅靠实验很难获得全面深入的工况，为此，本文在获取大量实验数据的基础上，根据生物质热风炉换热器的特点，建立数值分析模型，通过数值分析方法对设备进行分析研究和验证，为相关产品的设计、优化、使用及评价提供一种良好的工具。

1 模型的建立与分析

1.1 计算模型的确定和参数设定

管壳式换热器管程流体是浮力驱动流动和自然对流，采用了Boussinesq模型，其流动为层流;壳程流体的数值模拟比较复杂，壳程流体时而垂直于管束，时而平行于管束，同时管内流体与管外流体的热交换耦合在一起，因此进行管壳式换热器壳程流场的数值模拟，需要采用多孔介质分布阻力模型来简化计算，并采用标准k-e湍流模型。计算流体及换热的基本控制方程为三维不可压缩流动的质量守恒方程(连续性方程)、N-S方程(动量守恒方程)及能量方程与导热方程。本文采用管壳式换热器，其是单管程、单壳程。换热器的结构简图如图1所示，主要几何参数见表1。

1.2 GAMBIT建模、边界条件及计算分析过程

利用GAMBIT软件对此换热器进行建模和网格划分，设置了管程和壳程两个流动区域，在FLUENT软件中设置管程介质为热烟气，壳程介质为冷空气，物性参数为等效温度下的常量，管程流体和壳程流体采用逆流形式换热。

考虑到计算机的计算能力和数据的准确性，将换热器分成烟气进口部分、中间换热部分和烟气出口部分。本文重点研究中间换热部分，其网格划分如图2所示。

2 数值模拟结果与讨论

模拟结果以矢量图和等值线图以及平面坐标图显示，模拟了6组实验数据，壳程的流体入口流速开始为2 m/s，然后以1 m/s为梯度进行增加。以下是以壳程的流体入口流速为6 m/s进行模拟时得到的结果。

2.1 速度矢量场和速度场

图3、图4分别为z=0 mm处轴线截面的速度矢量图和速度场分布图。

由图3、图4可知：壳程流体由于受到换热管的扰流作用，掺混比较剧烈，边界层的分离作用增强，流体间的湍动程度提高，管程和壳程之间的换热效率明显，在进、出口区域，流体流速有较大的变化。显然，在管程流速一定的情况下，壳程流体流速的变化直接影响换热效率。

2.2 温度场图

图5为z=0 mm处轴线截面的温度场分布图。

由图5可知：管程中的烟气温度是依次降低的,存在着温度梯度;壳程中的空气温度沿壳程流向逐渐升高，并且越靠近管壁温度越高，最终的换热效果明显。在靠近烟气入口的地方出现了热量集中现象，需要注意受热均匀的问题。

2.3 轴线方向流体质点迹线图

图6为壳程和管程流体质点迹线图。

由图6可以看出：壳程流体并不是作为一个整体进行螺旋流动，而是分成不同的流束;壳程流体总是在围绕着换热管并且以螺旋的方向进行各自的纵向螺旋流动。进一步分析可以看出，沿着轴线方向，流体的湍流程度是在不断加剧的。

3 实验结果与模拟结果的比较

本实验样机与模拟研究所用的换热器尺寸参数相同，实验采集的数据包括管程进出口流体流速、温度，壳程进出口流速、温度等。表2为壳程出口温度数值模拟与实验研究所得到的数据对比。显然，二者趋于接近，吻合较好，满足工程要求。

4 结论

本文以特制的管壳式换热器为研究对象，对换热器的管程和壳程三维流场进行了流动与传热数值模拟。在不同的壳程流体入口速度下，得到了换热器壳程流体温度场及速度矢量场等的分布图，并对结果进行了讨论，计算结果与样机实验情况基本相符，说明计算模型合适，为鼓风机的选择提供了理论参考。

参考文献

[1]谢洪虎,江楠.管壳式换热器壳程流体流动与换热的数值模拟[J].化学工程,2009,37(9):9-12.

[2]刘利平,黄万年.FLUENT软件模拟管壳式换热器壳程三维流场[J].化工装备技术,2006,27(3):54-57.

[3]黄兴华,王启杰,陆震.管壳式换热器壳程流体流动和传热的三维数值模拟[J].化工学报,2000,51(3):297-302.

[4]邓斌,陶文铨.管壳式换热器壳侧湍流流动的数值模拟及实验研究[J].西安交通大学学报,2003,37(9):889-893.

[5]邓斌,李欣,陶文铨.多孔介质模型在管壳式换热器数值模拟的应用[J].工程热物理学报,2004,25(s1):167-169.

[6]陶文铨.传热学[M].西安:西北工业大学出版社,2006.

立式燃煤热风炉篇2

提高热风炉热效率的另一途径是采用燃油和天然气, 燃料易完全燃烧, 热效率高, 可大型化, 但燃料价格几乎是燃煤的3~4倍, 发展受到限制。

为提高燃煤效率, 满足大型化生产需求, 出现了100%燃烧燃煤的立式燃烧炉 (图1、图2) 。其优点是:

可燃烧各种不同热值和挥发分 (<10%~60%) 的燃煤, 也可燃烧各种代用固体燃料 (挥发分30%~80%) , 如废木屑、肉骨粉、稻壳等。

热风炉的发热量可大可小, 其发热能力从3MW~>60MW。

热风炉控制的自动化程度较高, 一般设置出口烟气温度、温度监视系统、燃烧器、燃料细度控制和PLC故障安全系统等。

1 立式热风炉结构

立式热风炉为圆柱体, 顶部为拱型, 有利于火焰集中和牢固耐火材料。下部为锥体, 便于煤灰卸出。圆柱体中上部为燃料燃烧区, 而中部和下部为烟气与空气混合部位, 一方面未完全燃烧的燃料在此部位继续燃烧, 另一方面所产生的烟气和空气混合, 以控制烟气数量和温度。

圆柱体高度与燃料性能有关, 更与燃料挥发分、热值、含水量有关。一般说来, 燃料的挥发分越低, 含水量越高 (含水量中结晶水越高) , 则燃料燃烧的时间越长, 圆柱体高度越高。

燃烧器为多风道燃烧器。内风控制旋流角度, 外风控制轴流风速, 火焰稳定且温度高, 不与燃烧室内部周边的耐火砖接触, 以免损坏耐火砖。

燃烧室内设置耐火砖, 耐火砖外设置隔热板, 最外层为钢筒体。耐火砖必须承受较高的火焰和烟气温度及燃烧产生的硫化合物所产生的热化学侵蚀。隔热板必须具备较低的导热系数以阻止热损失, 采用钢筒体可减少漏风热损失, 且有利于环保。

热烟气从炉底排除, 通过管道进入烘干装置, 在热烟气排除部位, 设置事故排气烟囱。当出现事故时, 可经事故排气烟囱排出热烟气。

2 燃烧室操作

为使火焰温度高且稳定, 煤粉细度必须合适, 含水量及煤粉量稳定。

燃烧室下部烟气出口温度可从150~1000℃进行控制, 主要是控制燃烧器火焰形状和温度, 以及混合空气量。

燃烧器点火是由油、气点火, 投产初期, 需慢速升温, 一般约需几小时, 当温度超过750℃以上时, 转入煤粉燃烧。其原因是逐步升温可排出耐火砖内水分, 防止水蒸气因温度增加过快而使耐火砖碎裂。此外, 750℃已达到不同挥发分燃煤的燃点, 可使煤粉完全燃烧。

煤粉必须在燃烧室内全部燃尽, 避免在热烟气管道内燃烧时产生结皮阻塞。

燃烧产生的粉煤灰需及时卸出, 防止灰分过多堵塞热风管。

3 燃煤热风炉设置注意事项

热风炉改造设计的探讨篇3

热风炉是用于气流干燥、喷雾干燥、流化干燥、塔式干燥、隧道干燥以及回转干燥等装置的主要辅助设备, 也是温室及家畜饲养场加温的主要设备, 广泛地应用于农业生产、农产品及食品加工、冶金、建材等行业[1]。

由于热风炉的特有结构和运行工况, 出现了一些有别于锅炉的问题, 限制了热风炉的应用和推广。

1 热风炉易出现的问题

常见的热风炉为立式套筒式换热炉, 烟气管内流动、空气双壳程管外横向冲刷。热风炉换热面 (一般为碳钢管或钢板) 的一侧是温度高达1 100 ℃～1 300 ℃的烟气。在换热面的另一侧是被加热的空气, 换热壁面的温度可高达900 ℃～1 000 ℃ (钢管内外两侧几乎相同) , 若空气侧局部表面的冷却条件不好, 壁温还可能更高, 因此, 一般的碳钢材料是难以承受的。一方面, 这一温度能使钢材因高温蠕变而产生屈服变形, 使钢管或钢板烧弯变形, 另一方面, 高温腐蚀 (主要是高温钒腐蚀) 及高温氧化, 使受热面一层层剥落, 导致受热面烧穿[2]。

出现这种问题的原因主要是由于两侧的换热系数不对称, 导致换热面表面温度超温。笔者针对这种问题, 提出1种加设保温层的模型, 通过在烟气入口段敷设一段耐火水泥, 从而降低烟气侧换热系数, 以起到保护换热面的作用。

2 热力计算

笔者在原结构基础上提出了改进模型, 其换热结构见图1, 在钢管内表面敷设耐火水泥, 同时, 加大钢管直径, 以保持烟气流速。以原设计参数为依据, 取烟气流速为μg=15 m/s, 热空气流速为μa=12 m/s, 烟气入口温度为Tg=1 227 ℃, 空气出口温度为Ta=527 ℃, 敷设长度为l=2 m。在烟气的入口段采用直径273 mm, 壁厚7 mm的钢管, 在直径273 mm管道内敷设50 mm厚的耐火水泥, 因此, 内径为159 mm, 基本保持原设计烟气通流截面积。基于这种参数进行热力校核。

由于壁面温度沿烟气流向递减, 因此, 只要保证了烟气入口处的碳钢管壁面温度在合理的范围内 (不高于800 ℃) , 就可以保证整个敷设段的碳钢管不出现超温, 因而, 只需要对烟气入口处进行校核。由于烟气侧温度较高, 同时, 含尘量较大, 需要考虑表面对流传热和辐射传热2种换热方式, 需要分别确定传热系数。

2.1 对流传热系数的确定[3]

确定对流传热系数前, 需要先确定流动状态, 由雷诺数, Re=μl/v。 (1)

计算得到Re=7 194, 确定流体运动为湍流。选择湍流模型相应的努塞尔数计算公式,

Nuf=0.023Ref0.8Prf0.4ctclcR, (2)

式中, ct、cl、cR对其影响很小可以忽略不计, Pr为普朗特数。从而得到努塞尔数Nu=28, 代入到对流传热系数公式

h=Nuλf/lc, (3)

式中, λf为流体热导率, lc=d/l为特征尺寸。

对烟气对流传热系数的计算, 结果为,

hg=22 W/ (m2·k) 。

同理, 可得到空气的对流传热系数ha=34 W/ (m2·k) 。

2.2 辐射等效传热系数的确定

由于烟气侧温度较高, 含尘量较大, 辐射传热不能忽略不计。通常, 气体的内壁一般可视为灰体。由气体辐射的换热公式,

Ф辐射=5.67A[εg (Tg/100) 4-αg (Tw/100) 4]/2, (4)

式中, A为单位长度辐射传热面积, 取1 m长度的烟气侧表面面积;εg=0.22, 为壁面吸收比, αg=0.15, 为烟气吸收比, Tg为烟气初始温度, Tw为为水泥内壁面温度, 无法直接确定, 假设Tw1=827 ℃, 根据计算结果迭代以精确求得辐射传热量Ф=8 282 W/m2, 从而得到烟气侧辐射等效传热系数hg=52 W/ (m2·k) 。

空气侧温度低很多, 且对流换热系数相对较大, 因此, 空气侧辐射换热量可忽略不计。

2.3 钢管内表面温度的确定

应用热阻串联的规律 (见图2) , 其等效热阻为,

2.4 保温层厚度的校核

应用热阻串联规律, 以外表面为基准的传热量计算公式为,

Ф=Δt/Rt, (6)

式中, Δt为相邻两介质的温差、Rt为两介质的热阻。

按照图2的设计, 经过计算得到的空气温度与允许温度比较来调节保温层厚度。

因而, 以外表面为基准的传热量计算公式为,

Ф总=Δt/Rt。 (7)

根据换热量Ф及各部分换热热阻, 可以求得各分界面上温度, 从而得到钢管内壁面温度,

tw2=707 ℃。 (8)

3 结语

a) 敷设耐火水泥后, 碳钢壁面不与烟气直接接触, 避免了表面热腐蚀的发生;

b) 在热风炉入口烟温达到1 227 ℃时, 通过在入口段采用敷设保温层的方式, 可以使换热钢板 (钢管) 表面温度降低到707 ℃, 低于碳钢管壁常压下发生高温蠕变的极限温度800 ℃, 保证了受热面不发生热变形;

c) 由于入口段人为增加热阻, 使总热阻增大, 在额定功率不变的条件下需要增大受热面积, 会少量增大热风炉的整体尺寸。

结果表明, 该模型是行之有效的, 可以在实际中进行尝试, 为热风炉的设计提供了1种新思路。

摘要：叙述了热风炉使用过程中出现高温变形、高温腐蚀等现象的原因, 提出了1种新的设计模型, 并对模型进行了理论计算。

关键词：热风炉,高温变形,高温腐蚀

参考文献

[1]贾鸿祥.热风炉系统设计与运行[M].北京:中国电力出版社, 1995.

[2]赵仲琥, 张国安.火力发电厂热风炉系统设计和计算方法[M].北京:中国电力出版社, 1999.

浅析热风炉炉顶内衬结构型式篇4

关键词：热风炉,炉顶内衬,结构型式,耐材,长寿高温

引言

热风炉是加热高炉用热风的加热设备, 每座高炉一般配置3, 4座热风炉。目前热风炉类型主要有外燃式、内燃式、顶燃式、球式热风炉。根据资料介绍, 配置4座热风炉的高炉占调查高炉总数的31.58%;配置3座热风炉的高炉占调查高炉总数的68.42%。热风炉炉型内燃式占调查热风炉总数的68.7%;外燃式占调查热风炉总数的14.29%;顶燃式占调查热风炉总数的14.06%;球式占调查热风炉总数的2.94%[1]。全国数以千计的热风炉, 大多数都采用不同类型的内燃式、外燃式、顶燃式热风炉。

高炉的高产、长寿要求热风炉高温、长寿, 热风炉炉顶内衬结构是热风炉高温长寿的关键部位。设计炉顶的最佳结构, 关系到炉顶结构的稳定性和热工合理性, 选择采用优质耐火材料对实现热风炉高温、长寿也至关重要。

热风炉炉顶是热风炉的重要部位, 是连接燃烧室和蓄热室的空间, 决定热风炉炉型。炉顶内衬结构是热风炉类型的重要特征。

1热风炉内衬砌体结构

现代高炉普遍采用的是蓄热式热风炉, 这种热风炉由蓄热室和燃烧室两大部分组成。其工艺流程是:首先借助煤气燃烧将蓄热室内格子砖加热, 然后再将冷风通入格子砖中, 冷风被加热, 送往高炉。

热风炉内衬砌体主要包括大墙、燃烧室、蓄热室、炉顶、陶瓷燃烧器、管道以及各孔砌体等, 根据其工作温度、应力变化和化学侵蚀等特点, 各部位的砌体选用不同性能的耐火材料和结构。

2炉顶内衬结构型式

热风炉炉顶内衬结构型式中, 内燃式有半球型、圆锥型、悬链线型;外燃式有地得型、马琴型和新日铁型;顶燃式多为半球型拱顶, 球式则有半球型、圆锥型拱顶。

2.1内燃式热风炉拱顶

内燃式热风炉, 蓄热室和燃烧室包在同一炉壳内, 分居两侧, 已有100多年的历史, 其拱顶多为半球型拱顶, 近20年逐渐发展改进为圆锥型拱顶, 悬链线型拱顶。

2.1.1 半球型拱顶

半球型拱顶是内燃式热风炉炉顶的主要结构型式。半球型拱顶的显著优点是高温稳定性好, 半球型拱顶属弹性拱顶结构, 承受一定的压力, 但不具备抗拉、抗弯性能。砌体存在向外的推力, 导致炉顶开裂, 砌体下部向外推移, 完全靠炉壳来约束。从炉顶结构分为普通半球拱顶和加厚型半球拱顶。两种结构除拱脚下大墙厚度和炉壳钢结构直径不同外, 球顶本身形状相同, 砖型相似, 同一球顶相邻砖环的砖型几何尺寸相似, 具有同一相似准数。

2.1.2 圆锥型拱顶

圆锥型拱顶由空心圆锥台和球冠组成。锥角的大小应以有利于气体流动、热工性能合理性和尽量减小拱顶砖对箱形梁的侧压力来设计, 以确保结构的稳定性。

拱顶通过拱脚下部大墙, 坐在箱形梁托砖盘上, 全部重量通过箱形梁传到炉壳上再传至基础。锥形拱顶的空心圆锥台是一个上小下大的环形砌体。圆锥台缩口、球冠均采用高铝质异型砖砌筑。

2.1.3 悬链线型拱顶

荷兰霍戈文热风炉是最早设计拱顶形状为悬链线型的热风炉, 现为DANIELI CORUS EUROPE BV公司设计。炉顶炉壳直接支撑耐材, 依靠拱顶自身重量和拱顶砌体之间缩紧结构, 使拱顶处于整体压紧状态, 消除向外的推力, 改善了砌体受力条件, 增强了结构的稳定性, 能承受温度和送风压力的变化。悬链线拱顶具有气体流动和温度场分布合理, 有利于改善高温烟气流在蓄热室断面上的均匀分布。悬链线型拱顶在机械稳定性和热应力稳定性以及气体流动方面都优越于其它结构形式拱顶。

拱顶与蓄热室、燃烧室炉墙分离脱开, 载荷由炉壳承受使两者的膨胀互不影响, 从而改善了拱顶内衬砌体的受力状态。因此, 悬链线型结构形式拱顶是内燃式热风炉合理炉顶结构。DCE公司承诺热风炉一代炉役25年, 热风温度 (1±1%) (1 200～1 250 ℃) 。

2.2外燃式热风炉拱顶

外燃式热风炉的炉型特征, 燃烧室是一个单独的系统, 位于热风炉之外为一个相对独立的设施。按其燃烧室与蓄热室的连接方式不同而分为:地得型, 考柏型, 马琴型和新日铁型四种外燃式热风炉。地得型由燃烧室, 蓄热室上的各1/4球顶, 以及与它们相切的半圆拱碹将两室对称连接成一体;新日铁型是考柏型和马琴型相结合, 它即利用锥形缩口形式缩小蓄热室直径, 用蓄热管将蓄热室, 燃烧室两者对称连接。这四种结构形式在国外都有采用。中国除考柏型外, 其他三种都以采用切缺的一定效果。气流再蓄热室内均匀分布方面马琴式最好, 地得型次之, 考柏型较差。气流在在蓄热室中的分布情况直接影响到格子砖的效能, 是决定热风炉的热效率的主要参数。从这点上看, 马琴型, 新日铁型的连接方式较好, 地得型热工性能好, 缺点是砌体结构热稳定性较差, 钢结构钢度要加强, 考柏型由于两室顶部不等径, 拱顶以等截面的连通管相连接, 并在连通管钢壳上以波纹型膨胀节来吸收两室不均匀膨胀, 结构稳定性欠佳。

2.2.1 地得型拱顶

地得型外燃式热风炉是新型高温热风炉。热风炉的燃烧室建筑在高架平台上, 而且在燃烧时钢壳上部设有三段波纹补偿膨胀圈, 膨胀圈和炉壳是整体, 只受纵向负荷作用。炉顶拱顶结构则由燃烧室, 蓄热室上部各1/4球顶以及和他们相切的不等径半圆锥型拱顶组成。

2.2.2 马琴型拱顶

马琴型炉顶结构的特点是拱顶对称性好, 炉顶结构稳定, 有利于气体流动。这种炉顶结构, 由于蓄热室和燃烧室直径不同, 蓄热室采用缩口形势, 自上而下直经逐渐缩小, 过渡到和燃烧室等径。缩口是个上小下大的的环形空心圆锥砌体, 这种炉型在某种程度上能使气流在燃烧室内更合理分布。

马琴型炉顶, 两室球顶等径, 炉顶由两室的各1/4球顶和等径的半圆形拱碹连接而成。炉顶内衬砖分别坐落在燃烧室和蓄热室缩口上部的呈环形的箱形梁上, 因此球顶衬砖全部重量通过环形梁坐落在炉壳上。炉顶内衬用的是高密度异型硅砖, 轻质高铝砖或轻质硅砖和珍珠岩砖砌成。

2.2.3 新日铁型拱顶

新日铁型外燃式拱顶是一种新型炉顶结构。燃烧时球顶和蓄热室球顶用连接管并在连接管上设置有三段波纹补偿膨胀圈, 蓄热室缩口和马琴型相同。球顶、连接管、缩口均用异型高铝砖砌筑, 这种炉型炉顶连接管及相关砖型复杂, 砌筑难度较大。宝钢1号、2号高炉 (4 063 m3) 、3号、4号高炉 (4 350 m3) , 都是新日铁型外燃式热风炉。实践证明, 外燃式新日铁型热风炉炉型设计合理。

2.3顶燃式热风炉拱顶

顶燃式热风炉是将燃烧室置于热风炉顶部, 国外称为无燃烧室热风炉。结构特点是完全取消了燃烧室, 将燃烧室直接安装在热风炉的拱顶部位, 以拱顶空间作为燃烧室。

2.3.1 顶燃式拱顶

顶燃式热风炉的拱顶仍是一个半球型顶, 在球顶下部有四个均布与圆周成切线并向上倾斜25°的燃烧口。其燃烧器位置有以下几种:一种是安装在拱顶正中心;另一种安装在拱顶下侧面, 在侧面有的使气流与圆周相切成45°进入拱顶。拱顶部分的燃烧口、热风出口的位置和烧嘴的合理结构, 对顶燃式热风炉的寿命影响很大。烧嘴的安装必须满足燃烧时火焰短, 燃烧器构件寿命长。拱顶表面不受强烈的辐射作用, 以及热气流在砖格子内能均匀分布的要求。

2.3.2 顶燃式炉型优点

顶燃式热风炉与内燃式、外燃式热风炉相比较, 具有以下优点:

(1) 顶燃式热风炉蓄热面积比内燃式增加20%～30%。

(2) 顶燃式热风炉比外燃式热风炉结构稳定性强, 钢壳结构分布均匀对称, 传热对称均匀。

(3) 顶燃式热风炉短焰燃烧器直接安装在炉顶部位燃烧, 使高温热量集中在拱顶部位, 热损失减少, 有利于提高拱顶温度。

(4) 热效率高, 热风炉送风期, 冷风由下向上流动, 温度由低变高, 这是一种典型的逆向强化换热过程, 提高了热效率。

(5) 布置紧凑, 占地面积小。在相同容积高炉条件下, 顶燃式热风炉比外燃式热风炉节约钢材30%, 节约耐材15%, 节约投资20%, 特别适合中国钢铁企业现有高炉原地扩容技术改造采用[2]。

近年卡鲁金顶燃式热风炉在中国迅速得到应用, 山东莱钢、济钢、河北唐钢、重钢都采用此种结构形式。

3炉顶内衬耐火材料

炉衬耐火材料是实现热风炉高温长寿的重要条件, 必须根据热风炉各部位工作状态和耐材破损机理进行数值模拟计算, 确定砌体各部位温度分布, 并按温度分布状况选择各部位砌体组成及耐火材料材质, 即与高风温相适应的热工性能良好的优质耐火材料。

热风炉上部高温区及拱顶按使用硅质耐火材料设计, 硅砖具有高温蠕变率极低, 高温热工性能良好, 能适应1 250～1 350 ℃高风温要求。硅砖的优点在于它的荷重软化变形温度高, 荷重软化温度接近其耐火度, 高温时有良好的体积稳定性, 能长期在高温下工作。

当前, 热风炉上部高温区采用低蠕变高铝砖占绝大多数, 其比例达到接近90%, 而硅砖仅占12%左右, 低蠕变高铝砖和硅砖相比具有性能差和价格昂贵的缺点。高风温热风炉高温区采用硅砖是完全合理的选择。

4结束语

综上所述, 热风炉要实现高温长寿, 必须从设计开始, 从热风炉炉型, 炉顶结构到内衬耐材选择, 必须贯彻长寿方针。热风炉炉型结构的改进是高温长寿的主要原因, 炉衬耐材质量的提高则是高温长寿的重要因素。

顶燃式热风炉是很有发展前途的, 结合对钢铁企业的技术改造和设备更新换代, 应有计划的改造内燃式为顶燃式。同时, 应对内燃式进行改造, 并采用相应的新技术。吸收外燃式炉型的某些优点, 以达到高温长寿的目的。

参考文献

[1]吴启常.张建梁.苍大强.我国热风炉的现状及提高风温的对策[J].炼铁, 2002, (5) :1—4.

[2]张福明.我国大型顶燃式热风炉技术进步[J].炼铁, 2002, (5) :5—7.

应用在线热风炉处理高湿黏物料篇5

1 原料情况

尼日利亚EWK是5 000t/d生产线项目, 位于拉各斯北部65公里。该地区雨量充沛, 且雨季长, 从四月份一直到十月份, 如此大的雨量导致原材料含水量较高, 如黏土平均含水量28%, 入磨生料15%。只使用窑尾热风已不能满足烘干要求, 即使是将窑头热风引入, 也无法满足烘干要求。而尼日利亚项目的入磨综合水分, 几乎常年在15%~20%, 这就需要设置外来热源, 而且使用率极高。

2 设计方案

离线热风炉:在热风炉内燃烧的燃料, 其燃烧温度可以达到1 890℃, 无法直接作为烘干热源。我们一般的做法是掺加稀释气体, 形成400~600℃的热风, 以此作为备用烘干热源。此前, 国内使用的稀释风, 均为冷空气。

假设冷空气温度为30℃, 而在对物料进行烘干后, 一般的废气温度均为100℃左右。也就是说, 燃烧燃料所得到的热能, 有一部分并没有起到烘干的作用, 而只是将冷风加热到100℃左右, 然后排放到大气中。我们将这种使用冷空气作为稀释气体的热风炉, 称为离线热风炉。

在线热风炉:直接使用100℃以上的气体作为稀释风, 可以保证燃烧热能更多的被应用于对物料的烘干, 也就减少了能源的浪费。

当然, 也可以在不增加烘干气体温度的条件下, 依靠增加热风风量来增加烘干气体热能。但磨机磨内的通风量是受限制的, 如果增加入磨风量, 势必需要加大磨机规格, 就将增加投资。

我们的设计方案为:将已经确定需要使用的烘干热源, 先进入热风炉, 通过热风炉对其再加热后, 将达到需要温度的混合气体, 作为烘干热源, 再通入到生料立磨。基本方案有以下3种形式:使用窑头废气 (一般温度为250℃左右) 、使用窑尾废气 (一般温度为320℃左右) 和使用粉磨系统的循环风 (一般温度为100℃左右) 作为稀释风。

以上3种稀释风, 因为原本就需要进入粉磨系统作为烘干热源或者加强风速 (如循环风) , 不属于额外增加的风量, 我们称这种热风炉为在线热风炉。

国内以往项目处理高水分物料, 都是加设一台离线型的热风炉作为烘干热源。为保证热风炉出口温度在400~600℃, 就要加入大量冷空气作为稀释气体, 但因为入磨风量是受限制的, 就要有相当部分的窑头高温气体从旁路直接进入除尘器排入大气, 造成能源的浪费。我们在尼日利亚项目上采用了在线热风炉:将窑头和窑尾的热风作为稀释风。

3 在线热风炉的应用

3.1 工艺流程

为了保证整个系统的热耗不变, 我们没有提高窑尾热风温度, 依然采用正常的C4和C5 (最上一级为C5) 中间管道喂料, 窑尾热风为320℃左右。同时将窑头热风也引到窑尾, 作为烘干热源。窑头安装有旋风除尘器和热交换器, 用来除尘及保证窑头热风温度在250℃, 保护窑头引风机的正常运行。但是, 窑头和窑尾气体混合后, 依然无法满足原料的烘干要求。这种情况下, 我们就将热风炉加在混合后的热风管道上 (在窑头风混合前, 增加一个旁路, 当热源有富裕或者不需要时, 可以将窑头、窑尾的热风, 全部或部分引入除尘器进行处理) , 热风炉只通入混合后的热风, 减少资源浪费。

工艺流程见图1。

3.2 应用

生料磨投产后, 运行非常平稳, 性能测试时的生料入磨情况及测试结果如下。

生料配比:石灰石∶黏土∶铝矾土=80∶17∶3

生料率值:LSF=95.83;n=2.46;P=1.43

入磨生料成分见表1。

整个系统的性能保证:生料磨能力:440t/h (新磨盘) , 系统电耗:25.5k Wh/t, 入磨水分:18.0%, 出磨水分<0.7%, 细度:90μm筛余<12%。

性能测试时正好是雨季, 入磨水分较高, 因此热风炉完全投入运行, 整个系统测试时间为72h。

测试结果为, 当入磨生料保持在440t/h, 入磨水分平均18%左右时, 整个系统电耗为20.5k Wh/t, 出磨水分为0.57%, 90μm筛余为10.27%。整个测试结果均优于设计值, 特别是热风炉, 因为只有两个小的一次风机供风, 相加的总装机功率为120k W, 运行功率为73k W, 相对于整个系统增加的电耗仅为0.17k Wh/t, 对系统能耗没有影响。

由现场生料磨实际运行参数可知, 当入磨生料水分为18%时, 因为以前从来没有烘干过这么高水分的物料, 因此经过多次调试, 只有保证入磨温度405℃, 同时出磨温度要高于110℃才能满足烘干要求。此时入磨热风量为140万m3/h, 热风炉发热量为130GJ/h。来自窑头的热风100%入磨被利用。而如果采用离线热风炉, 根据热平衡计算, 尼日利亚环境温度取平均30℃时, 窑头210 000m3/h (标态, 下同) 的风量, 只有85 000m3/h的热风用于原料烘干, 其余的需要全部外排, 利用率只有40%, 以满足磨内风速的限制。而与此同时, 热风炉要提供160GJ/h热量用于物料烘干。相当于生料磨每小时要多烧3.2t柴油, 按现在国内价格8 000元/t计算, 每小时多浪费2.5万元。如果是寒冷的东北和俄罗斯地方, 浪费更加严重。

4 结论

提高热风炉使用寿命的方法探讨篇6

热风炉是高炉炼铁的重要辅助设备,其主要作用是为高炉冶炼提供高温热风。随着高炉大型化的发展,对热风炉的使用寿命和稳定运行要求越来越高。目前,国内大型高炉设计使用寿命一般为15～20年,这必然要求热风炉使用寿命达到30～40年以上。所以延长热风炉的使用寿命工作显得十分重要[1,2]。

延长热风炉使用寿命的工作是一个长期的、系统的、动态的管理过程,涉及热风炉的合理设计选材,精心施工,运行中的燃烧管理,高炉长时间休风时热风炉的保温,检修时的烘、凉炉,日常设备点检和隐患的及时处理等。热风炉的设计和施工是延长热风炉寿命的前期管理工作,一旦前期管理完成,将无法改变。前期管理得好,则为热风炉长寿奠定了基础。热风炉后期的生产运行管理当然也是延长其寿命所需要不断坚持的工作。选择怎样的排烟温度、空煤气预热温度等运行方式和参数,检修方案的制定与控制等,是延长热风炉使用寿命后期管理工作的重点。

1 排烟温度

热风炉的排烟温度是检测热风炉蓄热能力的一个基本参数。排烟温度高,热风炉蓄热量多,为高炉送风时间长,但影响热风炉炉箅子的使用强度;排烟温度低,保证了热风炉炉箅子强度,但其蓄热量小,为高炉送风时间短。所以,应该根据热风炉炉箅子的材质,合理选择热风炉排烟温度。

热风炉炉箅子位于热风炉蓄热室下部。它为热风炉的进风提供通道,将高炉冷风均匀分布,并且承载格子砖的全部荷重。它具有承受载荷大、形位公差小、材质要求严、装配精度高、铸造工艺严格等特点。由于炉箅子在较高温度下长期工作,其结构形式、材料性能能否满足工艺要求将直接影响热风炉的寿命。

当炉箅子采用常规材料如普通耐热铸铁时,由于受到炉箅子材质工作温度的限制,热风炉排出的烟气温度不得超过350℃。因为350℃是常规材料的最高安全工作温度,超过该温度后,常规材料的抗弯强度、抗压强度等机械性能将显著下降,直至失效。热风炉用炉箅子系统的三大铸件(炉箅子、托梁及支柱)均位于热风炉下部,支撑着格子砖。在热风炉工作周期内,炉箅子系统的工作温度波动较大,一般在400℃以内变化。国内热风炉的炉箅子系统的设计最高温度为450℃[3]。

目前国内热风炉炉箅子使用最广泛的材料主要有:铬钼铸铁(GG25CrMo)、中硅铸铁(RQTSi4Mo)、RTCr2等。内燃式热风炉炉箅子材质一般选择中硅铸铁和铬钼铸铁;顶燃式热风炉炉箅子材质一般选择RTCr2。三种材料的化学成分及抗拉强度见表1。

注：(1)室温;(2)常温;(3)400 t;(4)500℃。

从表1可以看出,对于GG25crMo材质表说,随着温度的升高,抗拉强度逐渐减弱。因此,在热风炉的生产运行中,必须严格控制排烟温度,尤其在高炉检修期间和对热风炉保温运行时,排烟温度过高或者排烟温度波动较大时,会使热风炉炉箅子系统构件的抗压强度、抗弯强度等机械性能显著下降,甚至可能导致炉箅子断裂。在热风炉的运行过程中要控制好排烟温度这个参数,保证热风炉炉箅子具备合理的抗压强度和抗弯强度,以提高热风炉的运行寿命。

2 煤气与助燃空气预热温度

由于高热值煤气的缺乏,单烧高炉煤气实现高风温是热风炉设计者追求的目标。为了实现这一目标,人们便在煤气和助燃空气的预热温度想尽一起办法来提高煤气与助燃空气的预热温度。煤气和助燃空气预热温度对热风炉效率和燃烧温度的影响见表2[4]。

注:选择排烟温度260℃,热风温度1200℃,空气系数1.02。

由表2可以清晰看出,助燃空气与煤气预热温度的改变对热风炉效率与燃烧温度的影响是线性的。

当预热温度升高时,热风炉的效率也升高。但由于各个高炉热风炉的预热系统的运行状态不同,导致预热温度使用混乱。对于陶瓷燃烧器来说,导致空气和煤气通道周期温差变化大,对陶瓷燃烧器的寿命十分不利。由于顶燃式热风炉在全国钢铁企业的风靡,顶燃式热风炉的燃烧在热风炉的上部,送风周期预热室的温度周期变化很大,热风炉燃烧时温度400℃左右,在送风期达到900～1000℃,对陶瓷燃烧器十分不利。

热风炉的助燃空气和煤气的预热温度同时提高,热风炉的效率明显提高,在运行时要注意助燃空气和煤气预热温度使用的同时性。

3 工作周期控制

热风炉的工作周期是指热风炉完成燃烧和送风的一个过程。在一个送风工作时间内热风温度是逐步降低的,热风炉从下到上的温度分布也是逐渐降低的;而在燃烧工作时,热风炉从下到上的温度分布是逐渐升高的[6]。显然,长的送风工作时间操作就意味着有较大的热风和排烟温度的波动值。此外,为了不使排烟温度升高过快,必然要增加蓄热体体积或蓄热体高度,从而使投资成本增加。在一个周期中热风温度的波动大小也直接影响到热风温度的平均值。因此,从降低投资成本的角度考虑,缩短热风炉送风工作时间应该是一种不错的选择。工作周期对排烟温度和热风温度的影响见表3。

从表3可见,缩短工作周期几乎按线性比例关系缩小排烟温度和风温的波动。由于仅仅改变工作周期,燃烧温度和热效率都不会改变。因此改变工作周期是改变热风炉性能的有效途径。设计新热风炉,应尽量采用较短的工作周期,以减小温度波动和初投资。而对于已经运行的热风炉在实际的生产运行过程中,也应该减少风温的波动,长时间的风温波动会影响热风炉耐火材料的使用寿命。

耐火材料的寿命与最大固有能在每一次的热震冲击下,裂纹长度都稍有增加。耐火材料的抗热震次数和寿命受原始裂纹长度所限制,耐火材料的抗热震次数与热震温度差成反比例关系。即热风炉拱顶温度在热风炉操作一周期内,温度变化越小,热风炉内耐火材料的抗热震次数越多,热风炉内耐火材料使用的寿命越长;相反,拱顶温度变化越大,热风炉内耐火材料的抗热震次数越少,耐火材料使用的寿命越短[5]。

在生产实际操作中,可通过增加换炉次数来减少热风炉工作周期内的温差,提高耐火材料的使用时间,延长热风炉的寿命。

4 检修与维护

4.1 检修

硅砖在600℃以下体积稳定性不好,为了维护好硅砖热风炉,要求硅砖砌体温度不低于600℃。因此,硅砖热风炉的日常检修维护时,主要注重保温问题。

所谓的硅砖热风炉的保温,主要是在高炉停炉或热风炉需要检修时,保持硅砖砌体温度不低于600℃,废气温度不高于350℃。

如果检修时间比较短,即在炉顶温度降到750℃时,开始烧炉,当炉顶温度上升到1000～1 150℃时,停止烧炉。始终保持拱顶温度在750℃以上,废气温度在350℃以下。这种保温方法,检修时间越长,废气温度越难控制,高炉送风时的风温比较低。

如果检修时间比较长,即在炉顶温度降到750℃时,开始烧炉,当废气温度升到350℃时,就采用小风量送风冷却,即开充压阀、热风阀,使热风从倒流阀排到大气中。为了不使热风窜到高炉,在倒流阀管道和高炉之间的热风总管里砌筑挡墙。

4.2 维护

硅砖热风炉日常维护的目的,是使硅砖界面温度不低于600℃。在更换阀门时,应尽量缩短各口敞开的时间,防止硅砖砌体温度大幅度下降。在日常生产中,要经常注意热风炉的燃烧情况,严禁出现助燃风机空转的现象。换炉操作过程中,严禁大量冷空气抽入炉顶,减少温度骤降对硅砖的破坏,提高热风炉的寿命。

5 结论

(1)生产运行中,合理控制排烟温度是非常重要的环节。排烟温度直接影响热风炉炉箅子的使用寿命,排烟温度过高或者排烟温度变化较大时,会使热风炉炉箅子系统构件的抗压强度、抗弯强度等机械性能显著下降。

(2)生产中的不确定性,导致热风炉使用的煤气和空气预热温度的不同时或燃烧和送风的周期变化,对陶瓷燃烧器的长寿十分不利。

(3)热风炉的工作周期直接影响热风炉的风温指标。热风炉换炉的周期变化,引起耐火材料热震,耐火材料的抗热震次数与热震温度差成反比例关系;在运行中尽量减少风温的周期波动。

(4)在热风炉的检修与维护过程中,注重热风炉的保温工作,保证硅砖界面温度在600℃以上。日常操作减少大量冷空气直接进入热风炉,减少在检修和日常维护时对热风炉硅砖的破坏,提高热风炉的寿命。

参考文献

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[6]刘全兴.高炉热风炉操作煤气知识问答.北京:冶金工业出版社,2005.

热风炉的运行调节与实验研究篇7

热风炉是燃烧燃料、加热空气、生产热风的设备。它能连续提供恒温、无污染的干净热风。近年来应用于矿井冬季采暖通风,物料(粮食、食品、种子、牧草、药品、化工原料等等)干燥,采暖热源、纺织产品定型、汽车喷漆烘干等各行业,运行简便、节约能源、造价低廉,得到了用户的一致好评。

与其它热源相比,热风炉在使用性能、能量利用率、安全性、一次性投资和维修等方面都很有优势:(1)热风炉为常压运行,安全可靠。(2)热风采暖不用循环水,省去了散热片,同时增加了建筑物的有效使用面积,而且无漏水及散热片冻裂的事故,采暖安全可靠。(3)采暖温度可以调控。(4)工程投资、运行和维修费用低,仅散热片一项,节省工程投资费用20%～30%,不用循环水、节省了用水、水处理及管道的清洗、除垢等费用,维修量极小。(5)特别适宜于高寒缺水地区、大型空间和需要排气的空间采暖。

基于以上优点,热风炉的运行调整好坏对降低用户的生产成本,节约投资和维修费用非常关键。通过采暖运行中积累的经验和科学实验,本文从热风炉的运行调节、热工和污染物排放实验的角度做了详尽的分析,为热风炉司炉人员提供参考。

1 热风炉的点火启动及运行一般规律

1.1 热风炉的点火启动

热风炉的点火,按以下步骤操作:

(1)点火前,先将热风炉的煤斗上满煤,起动链条炉排,调整煤闸板下沿距炉排表面70～110 mm,使炉排上的煤进到点火门以后,随之停止炉排运转;将木柴从热风炉点火门堆架在炉排上,点燃木柴。

(2)稍开引风机风门,启动引风机,使炉膛内有小的负压,点火所产生的烟气由引风机排入烟囱。

(3)当木柴烧旺,且火堆下有较多的木炭明火层时,从点火门向火堆上人工加煤,然后稍开鼓风机风门,启动鼓风机,使加入的煤点燃。

(4)当火堆上的煤层燃烧得白亮时,再次人工撒煤于火堆上。注意调整鼓引风机风门,使炉膛内保持微负压。

(5)按第四步的操作反复几次后,人工拨火。多次间断性移动炉排,炉膛内火势越来越旺,前拱下部的火焰从前拱下窜出,并辐射和加热前拱,后拱下部长而高温的火焰从后拱窜出,并加热后拱,当前后拱砖由暗红色变成桔红色时,可以启动炉排运行,如炉排连续运行而不发生脱火现象,说明炉子运行已基本正常。所以从开始点火以后应注意,一旦烟气温度达到300℃以上时,就应当把使用热风的设备启动,用于冷却换热器,防止换热器过热而降低换热器使用寿命。

1.2 热风炉运行的一般规律

链条炉排燃煤热风炉煤的燃烧,从燃煤进人炉排到燃尽变成炉渣,从前到后可分为三个区域,即预热准备区、燃烧区和燃尽区。

预热准备区着火的快慢与燃料层厚度、炉排运行速度、通风量、燃料性质等有关。

通风对燃烧的影响。进入炉膛中的燃料,接受了前拱的辐射热,自身温度逐渐提高,依次进行预热、干燥、挥发分析出,当煤层中挥发分的浓度和温度达到一定数值时,便开始着火。在此之前不需要空气。着火之后,一定数量的通风是必要的,它不但供给了燃烧所需要的氧气,而且可以提高着火面向煤层深处的扩展速度。但通风量过大,会吹冷煤层,破坏了煤的燃烧条件。

燃料性质的影响。燃料中挥发分越高,着火愈容易。煤中水分的多少对着火快慢有一定影响,适当的含水量可以改善煤层的透气性,对着火有利,但煤中水分过高,势必延长预热干燥时间,影响着火速度的提高,使着火点向炉排后部推延;煤中灰分对着火也有较大的影响,灰分愈高,着火愈困难;煤块尺寸对着火速度有着复杂的影响,适当的粒度可以改善煤层的透气性,对着火是有利的,但煤块过大,透气性太强,不利于热向煤层内部的传递,对着火不利。

燃料层厚度和炉排速度的影响。在预热准备区,即使着火时,煤层温度、前拱温度、以及前拱下部燃烧所产生的烟气温度都是偏低的,所以增加煤层厚度和提高炉排速度,都意味着降低燃料层温度,使燃料在较远处着火,也即推迟了燃料的着火时间。

燃料的燃烧主要在前拱末端到后拱的前段,这一阶段即燃烧段。此段燃料燃烧最旺盛,火焰最长,烟气温度最高,需要风量最大。随着可燃成分的燃烧,煤层燃烧强度逐渐变弱,进入了燃尽区。燃烧区和燃尽区没有明显的界线,燃尽区的煤层大部分快要燃尽或已经燃尽,火苗很小或只有燃着的红火,所需的空气也逐渐减少,到炉排的末端,燃料的可燃成分基本被燃尽,变成炉渣,在燃尽段,风量应从前至后逐渐减小,最后一个风室的风门开得很小。

1.3 热风炉的经济合理运行

链条炉排燃煤热风炉的运行要求是燃烧稳定,火床平整,能供给热风用户足够的热量,燃料燃烧充分。

要达到上述要求,不但需要热风炉系统的设备完好,燃用适合链条炉燃烧的煤质,而且要有很好的操作技术。

1.3.1 燃煤水分的调整

燃煤水分会因煤种或季节和天气而变,但煤中含水的高低对燃烧的影响颇大。实践证明,煤中适当的含水量,不但能够改善煤层的透气性,而且也会改善炉渣的性能,可以获得稳定的燃烧,使燃烧的经济性变好,一般煤种含水掌握在8%左右为宜。

1.3.2 煤层厚度的调整

在一定的供热负荷下,煤层越厚,炉排移动的速度就应该愈慢,燃料在炉内停留的时间就越长,但这对热风炉的经济运行不一定有利,煤层厚,煤层对风的阻力加大,要吹透煤层就要增加鼓风压力,炉排下内压增加易使煤层吹洞起堆,整个炉排阻力的均匀性遭到破坏,起堆的地方阻力更高,进风更少,燃尽的时间更要推迟或者燃不尽即排出炉膛,而吹洞的地方空气阻力减小,冷空气直接近入炉膛。因此,在燃烧二类烟煤时,尽量采用薄煤层,低风压,其煤层厚度应在70～100 mm。

在操作方面,煤层厚度不随负荷的增减而变动,而用改变炉排速度来调整。因为经常变更煤层厚度会影响炉膛火床燃烧的稳定性,应在燃用某煤种时摸索确定出该种煤的合理煤层厚度。

1.3.3 送风量和风压的调整

链条炉排分段送风门的开度,是由煤层、煤质、炉排和前后拱的结构来决定的,并和通风压力、火床燃烧状况有关,其各风室风门的开启大小情况是,从前至后,由小到大,到燃烧区最大,然后又逐渐变小,到燃尽区的尾部开启最小甚至关闭。燃烧段因燃烧剧烈,适当地加大风量是必须的,然而,在燃烧段的供风量也不应不适当地加大,否则会使燃烧过程过于剧烈,燃烧很快结束,使炉排后部透过燃尽的渣层大量的漏进冷风,对保持炉膛温度是不利的。故此在正常运行中也要注意维持炉排上适宜的火床长度。

分段风门的开度,要根据炉排速度,燃煤粒度,燃煤成分,燃煤水分的变动以及整个火床燃烧情况而随时加以调整,但一次调整幅度不宜过大,维持火床长度和火床燃烧平稳对于热风炉的经济运行是十分重要的。

1.3.4 过量空气系数的调整

过量空气系数过大会加大排烟损失,过小会使固体未完全燃烧损失和气体未完全燃烧损失增加。过量空气系数有一个适当的数值,使上述损失之和为最小。由于热风炉换热器所能承受的烟气温度不能太高,所以在热风炉的操作中,应根据实际情况调整过量空气系数,对于不采用烟气再循环的热风炉,过量空气系数可以高一些,以换热器前的烟温不高于750℃为宜,对于采用烟气再循环的热风炉,过量空气系数应控制在设计值附近。

1.3.5 热风炉供热量的调整

一般情况下,因为燃烧层温度很高,燃烧速度取决于供风量,所以供风量的改变可以灵敏地改变燃烧的强弱,加大送风量,可以及时地提高热风炉的供热,反之,则可以减小供热量。所以改变供风量,是改变热风炉供热的行之有效的方法。但在改变风量时,必须注意:(1)在改变风量的同时、必须立即调整给煤量,也即调整炉排速度(或调整煤层厚度,通常多改变炉排速度),使之与供风量相匹配。(2)在风量调整中,必须注意始终使炉膛保持微负压(一般保持微负压值为20～30 Pa),即在增加鼓风量之前必须增加引风。(3)在炉膛温度较低时,不应增加鼓风和引风量,否则会因增加鼓风引风量使烟气从炉膛带走的热量增加,而使炉膛温度变得更低。时刻注意保护换热器,进入换热器的烟气温度不能过高,否则就会降低换热器的寿命或损坏换热器。

1.3.6 热风炉供热量和用热设备间的协调

一般情况下,热风炉和用热设备各自有自己的操作人员和操作方法,但这两部分必须很好地协调一致。热风炉要尽力配合用热设备对供热的需要,适时地调整供热能力,保证满足对供热的要求。

2 防止热风炉的腐蚀和堵灰的措施选择

煤中或多或少含有硫份,硫燃烧后生成SO2,部分SO2会进一步氧化成SO3,SO3与烟气中的水蒸气形成硫酸蒸汽,当受热面壁温低于硫酸蒸汽的露点时,在受热面会出现凝结的酸液,造成对受热面的腐蚀,烟气中的灰粒子与酸液反应会生成水泥状物质(低温粘结灰)。如烟气速度过低,烟气中的灰粒子会沉积在受热面上(松积灰),使热风炉出力降低。严重时,会堵塞烟囱通道,影响热风炉运行。为避免腐蚀和堵灰,热风炉的排烟温度和烟气速度不宜过低。热风炉排烟温度一般控制在160℃以上,烟气速度大于14 m/s。

3 热风炉的热工试验和污染物排放试验

为了了解热风炉的热工特性和污染物排放情况,对热风炉进行了测试。测点布置、测量项目及使用仪表见图1。

1-燃煤量测点及取样点;2-环境温度测点;3-出风压力测点;4-出风温度测点;5-风量测点;6-进风压力测点;7-进风温度测点;8-烟气分析、排烟温度及锅炉初始排放浓度测点;9-表面散热测点;10-排放浓度测点

燃料消耗量的计量和取样:使测试前后煤斗内的煤处于同一位置,测试期间加入的煤量即为燃料消耗量。实验过程中,对煤多次取样,经混合缩分后带回实验室分析。

风量:用皮托管和斜管微压计测定。

进出风压力:用U形管测定。

进出风温度和环境温度:用棒式精密水银温度计测量。

排烟成分和排烟温度:在锅炉出口烟道上开设测孔,用LAN COMII型便携式烟气分析仪,测定烟气中O2、CO2、CO的百分含量,经计算得到锅炉的排烟过量空气系数,同时测定锅炉的排烟温度。每15分钟记录一次。

炉渣秤量及取样:搜集实验期间的全部炉渣,称重后缩分取样,在实验室中测定炉渣含水量和可燃物含量。

热风炉的热工测试结果见表1和表2,污染物排放的测试结果见表3。测试表明,4.2 MW热风炉的供热量为4.52 MW,热风炉热效率为77.07%。污染物排放符合国家有关标准。

4 结论

本文研究了热风炉的点火启动及一般运行规律;研究了热风炉运行时,煤层厚度的调整、燃煤水分的调整、送风量和风压的调整、过量空气系数的调整、热风炉供热量的调整、热风炉供热量和用热设备间的协调等。进行了热风炉的热工试验和污染物排放试验。实验表明,热风炉的供热量为4.52 MW,超出了额定供热量的7.6%,热风炉热效率为77.07%。污染物排放符合国家有关标准。

摘要：本文研究了热风炉的点火启动和运行调整方法。进行了热风炉的热工试验和污染物排放试验。实验结果表明,热风炉的供热量为4.52 MW,超出了额定热量7.6%,热风炉热效率为77.07%。污染物排放符合国家有关标准。

关键词：热风炉,运行调整,热工实验,污染物排放

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