對我公司吹風氣燃燒爐及配風管路設計的探討

梁明超

（山西蘭花科創田悅化肥分公司，山西 陽城 048102）

我公司于2007年3月建成了2套規模相同的造氣吹風氣余熱回收裝置，由阜陽市節能化工工程有限公司負責全套裝置的設計及燃燒爐的施工工作，1＃、2＃裝置分別于2008年1月份及3月份一次性投運成功，為企業的節能降耗和減少環境污染起到了重要的作用。從吹風氣回收裝置的運行來看，筆者認為燃燒爐及其配風管路在設計上以下6個方面值得借鑒。

1 直筒體的直徑和高度

為了降低吹風氣在爐內的流速和阻力，增加其在爐內的燃燒停留時間，從而使吹風氣中的可燃物能夠充分燃燒，根據我公司造氣系統的實際狀況（造氣爐的規格為φ2650～2800mm錐形夾套、配套空氣鼓風機的型號為C600—1.3型）及正常生產時的開爐臺數，通過對煙氣流量和壓力的計算，采用了直徑為6500mm、直筒體高度為15m的燃燒爐。

2 噴燃器

由于第一代燃燒爐采用明火噴燃器，噴頭設計壓力通常較低（一般為2～3kPa），當造氣吹風氣進入燃燒爐時，燃燒爐內的壓力往往大于此壓力，導致合成二氣噴燃器的噴頭出現滅火現象，造成爐溫大幅度下降，每送一次吹風氣，爐溫要下降60～100℃。為了維持爐溫不得不減送吹風氣，甚至還需配入半水煤氣來維持爐溫。為了避免上述現象發生，此燃燒爐的噴燃器采用了內置式高溫快速噴頭，且內設氣體導向裝置，該噴頭的設計原理類似防風打火機，不但有效地解決了送吹風氣時燃燒爐滅火問題，而且也降低了合成二氣的消耗量，還能使可燃氣體燃燒完全，徹底消除爆炸、爆鳴現象，從而使煙氣排放達到環保標準，確保了系統的安全經濟運行。

3 蓄熱層

第一代燃燒爐通常采用西門子格子磚作為蓄熱層。由于西門子格子磚占據了爐內的燃燒空間，導致吹風氣燃燒效果差，從而造成燃燒爐溫度波動大。另外，吹風氣夾帶的煤灰在西門子格子磚間易結焦堵塞空隙，致使燃燒爐內阻力增大。為了改變上述狀況，我公司的燃燒爐采用新型的蓄熱磚體替代西門子格子磚，并采用混合燃燒區、高溫燃燒區和煤粉燃燒區分區燃燒的方法，不僅降低了爐內阻力，而且還能使吹風氣夾帶的煤粉、焦油、揮發分等90%以上的可燃物得到充分燃燒。此外，蓄熱磚體中還設有折流板，高溫煙氣在蓄熱磚體內曲折流動，充分混合燃燒，同時強化蓄熱，有效地解決了爐溫波動大的問題，為系統的穩定運行提供了有利條件。

4 保溫層

為避免第一代燃燒爐由于采用品種單一、厚度較薄的硅酸鋁纖維板作為保溫層存在的外殼溫度高、熱量損失嚴重、設備使用壽命短等問題，該燃燒爐采用了防沖刷層、防穿透層及保溫層等多層復合保溫結構和獨特的筑爐工藝，且采取預留膨脹縫措施，有效地避免了熱量從縫中傳到爐外的問題，從而大大提高了燃燒爐的保溫效果和安全性能。

5 殼體的頂、底結構

該燃燒爐采用錐頂及錐底（錐頂及錐底的高度均為3m）結構，具有其獨到之處。錐頂結構燃燒爐比相同直徑、相同筒體高度的平頂結構燃燒爐，其燃燒空間和停留時間增加20%以上，負荷也就相應提高20%以上。錐頂結構燃燒爐，能將爐頂鋼板及爐頂內襯的重力落在筒體的鋼殼上，再傳到基礎，因此爐頂和爐墻都不容易倒塌或出現裂縫，十分安全可靠。錐底結構燃燒爐又比相同直徑、相同筒體高度的平底結構燃燒爐，有更大的燃燒空間。在整體結構上，燃燒爐的重力能全部落在筒底周邊的環形混凝土梁上，使得錐底不受重力，因此大大節省了爐底和基礎的材料，而且安全可靠。另外，下錐體的底部還焊接有水封管（水封管形狀為上小下大的喇叭形，小管直徑為1000mm，大管直徑為1200mm，高度為1140mm），正常生產時部分用水封住，一方面可以沉降吹風氣中夾帶的大顆粒粉塵，另一方面在燃燒爐發生爆炸時還能起到卸壓作用。

6 配風近路閥

由于高溫空氣預熱器設計在燃燒爐的煙氣出口處，且油壓配風閥安裝在高溫空氣預熱器進口風箱前的空氣管道上，故在運行中會出現下述兩方面的問題。

（1）在原始開車燃燒爐烘爐或正常開車升溫及運行中停送吹風氣時，進入高溫空氣預熱器的配空氣閥是關閉的，勢必導致其換熱管內缺少空氣流動，從而造成換熱管燒壞。

（2）由于煤氣爐出口的吹風氣管道通常要比配風閥后熱空氣管道至燃燒爐的距離長得多，當吹風氣回收閥與油壓配風閥同步啟閉時，因為吹風氣管道與熱空氣管道存在長度差，這就決定了兩者之間存在著一定的時間差。

以我廠為例，各煤氣爐出口的吹風氣管道到燃燒爐之間的距離有60～120m不等，油壓配風閥后至燃燒爐間的熱空氣管道距離較短，長度為30m。吹風氣流速約20m／s，熱空氣流速也取20m／s。油壓的傳送速度極快，在此傳遞時間可以忽略不計。當吹風氣回收閥和油壓配風閥同步啟閉時，若某臺煤氣爐的吹風氣管道離燃燒爐的距離為90m，則吹風氣與熱空氣之間的時間差值為（90－30）／20＝3s。因此，在運行中會出現這樣的情況：當熱空氣送到燃燒爐時，吹風氣還沒有送到，這個問題還不大；但當油壓配風閥關閉時，吹風氣還在繼續送入，即在吹風氣送入的最后3s內沒有配入熱空氣輔之燃燒，這將可能由于配風不足導致爆炸事故發生。

為避免以上因素導致的隱患，特在油壓配風閥前邊的空氣管道與高溫空氣預熱器進口風箱前的空氣管道之間安裝了一趟近路空氣管，并在此管道上安裝一個近路閥，投入運行時將此閥開一些，始終保持高溫空氣預熱器換熱管內有一定量的空氣介質流動，既保護了設備不被燒壞，又避免了因時間差造成的爆炸事故發生。

7 結 語

我公司的吹風氣燃燒爐由于在設計方面重點考慮了上述6個方面的問題，故從2008年元月份開車至今，一直運行穩定，沒有發生過爆炸、爆鳴現象，同時煙氣排放也達到了國家規定的環保標準，既提高了企業的經濟效益，又改善了廠區的環境，真正實現了清潔文明生產。