一二代吹風(fēng)氣回收裝置燃燒爐利弊比較

(山西蘭花科創(chuàng)田悅化肥分公司，山西 陽(yáng)城 048102)

燃燒爐是吹風(fēng)氣回收裝置的重要設(shè)備之一，其設(shè)計(jì)好壞直接決定整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。筆者觀察多年第一、二代吹風(fēng)氣回收裝置燃燒爐的運(yùn)行情況，認(rèn)為兩代燃燒爐在設(shè)計(jì)方面有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。本文就這兩種燃燒爐的結(jié)構(gòu)及其優(yōu)缺點(diǎn)作一簡(jiǎn)單的比較，旨在使業(yè)內(nèi)同行對(duì)這兩種燃燒爐有更為深刻的了解，從而使系統(tǒng)的運(yùn)行更趨于合理。

1 第一代吹風(fēng)氣回收燃燒爐

1.1 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

上燃式蓄熱型燃燒爐是第一代吹風(fēng)氣回收裝置中小化肥廠普遍使用的一種燃燒爐，其構(gòu)造特點(diǎn)如下。

(1)爐頂部為平頂結(jié)構(gòu)，外殼由直筒體和下錐體組成，均由一定厚度的鋼板焊制而成。爐頂部及下錐體內(nèi)壁先襯一定厚度的硅酸鋁保溫材料，再用高鋁水泥混凝土澆注。直筒體內(nèi)壁襯同效保溫材料、硅酸鋁纖維板后，再用特制耐火磚壘砌而成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)自上而下可分為三部分：上部空間稱為燃燒室，中間用耐火磚壘砌的部分為格子磚蓄熱層，通常有方格形、“井”字形及西門子形。其中西門子形格子磚的蓄熱能力最大。格子磚體下面的空間為下部。

(2)在燃燒爐上部的合成二氣進(jìn)口側(cè)設(shè)有噴燃器，可燃?xì)怏w由中心管進(jìn)入，預(yù)熱后的空氣進(jìn)入噴燃器蝸殼。由于蝸殼具有導(dǎo)向作用，故進(jìn)入蝸殼的熱空氣螺旋前進(jìn)，與來(lái)自中心管的可燃?xì)獬叔F形擴(kuò)散混合，沿爐體切線方向進(jìn)入燃燒室燃燒。燃燒爐上部還設(shè)有吹風(fēng)氣入口，供吹風(fēng)氣與熱空氣混合后進(jìn)入燃燒爐燃燒。另外，燃燒爐頂部也有點(diǎn)火孔，點(diǎn)火孔上方設(shè)有視火孔，其孔頂端安裝視鏡，點(diǎn)火孔作為正常開車點(diǎn)火用，視鏡用來(lái)觀察爐內(nèi)的燃燒情況。

(3)下錐體底部焊接有水封管，正常生產(chǎn)時(shí)部分用水封住，用以沉降吹風(fēng)氣中夾帶的較大顆粒粉塵，還能起到防爆泄壓作用。

(4)在燃燒爐頂端及下側(cè)各設(shè)有一個(gè)防爆孔，防爆孔兼作人孔，正常生產(chǎn)時(shí)用防爆板封住，當(dāng)燃燒爐發(fā)生爆炸時(shí)防爆板由于承壓低而先行炸開，自動(dòng)泄壓保護(hù)爐體，同時(shí)在檢修或開車前也可作為入爐檢查人孔用。

1.2 原理及作用

(1)借助合成二氣的燃燒熱，將熱量積蓄在格子磚體內(nèi)，維持高于吹風(fēng)氣的安全燃燒溫度，使造氣送來(lái)的低溫吹風(fēng)氣在配以空氣的情況下能夠受熱自燃，然后釋放出化學(xué)反應(yīng)熱，在后面的各換熱設(shè)備中回收熱量。

(2)在蓄熱格子磚體設(shè)計(jì)方面，充分考慮了檢修或處理事故時(shí)需要較長(zhǎng)時(shí)間的停車后仍具備點(diǎn)火的功能，無(wú)需人工重新點(diǎn)火，只要直接送入可燃?xì)猓憧砂踩匀绲鼗謴?fù)燃燒運(yùn)行。

(3)立式、上燃、倒錐帶水封結(jié)構(gòu)，既保證了吹風(fēng)氣燃燒時(shí)的安全性和穩(wěn)定性，又有利于除塵和排灰，還起到了防爆泄壓作用。

1.3 不足之處

(1)由于采用明火噴燃器，導(dǎo)致送吹風(fēng)氣燃燒過(guò)程中合成二氣噴頭滅火，致使?fàn)t溫大幅度下降，每送一次吹風(fēng)氣，爐溫要下降60～100 ℃。為了維持爐溫，不得不減送吹風(fēng)氣，甚至還需要補(bǔ)充一定量的半水煤氣來(lái)維持爐溫，客觀上增加了原料煤消耗。

(2)由于蓄熱的西門子格子磚占據(jù)了爐內(nèi)的燃燒空間，導(dǎo)致吹風(fēng)氣燃燒時(shí)的停留時(shí)間短，使吹風(fēng)氣不能得到充分燃燒。另外，西門子格子磚還容易結(jié)焦，堵塞空隙，造成爐內(nèi)阻力增大。

(3)爐內(nèi)的耐火材料以粘土磚和礬土水泥為主，易燃穿，使用壽命短，且保溫材料采用單一的硅酸鋁纖維板，由于爐徑小致使保溫層較薄，導(dǎo)致燃燒爐外殼溫升高，熱量損失大。

(4)由于爐體采用平頂結(jié)構(gòu)，正常生產(chǎn)時(shí)爐頂?shù)膬?nèi)襯極易塌落，造成爐頂鋼板容易燒壞，故增加了爐頂?shù)木S修費(fèi)用。

2 第二代吹風(fēng)氣回收燃燒爐

2.1 設(shè)計(jì)特點(diǎn)及原理

內(nèi)旋中燃式燃燒爐是第二代吹風(fēng)氣回收裝置中應(yīng)用最普遍的一種新型燃燒爐，除頂部采用錐形結(jié)構(gòu)外，直筒體及下部形狀與第一代吹風(fēng)氣回收裝置中的上燃式蓄熱型燃燒爐相同，但爐膛的直徑和高度，有較大的變化，燃燒形式也由單一的上燃式發(fā)展到內(nèi)旋中燃式。內(nèi)部結(jié)構(gòu)自上而下也分為燃燒室、蓄熱層和下部三部分，與第一代燃燒爐相比，有以下三個(gè)方面的特點(diǎn)。

(1)在燃燒爐直筒體的上部，根據(jù)不同規(guī)模，設(shè)有不同數(shù)量的合成二氣混燃器及吹風(fēng)氣混燃器，且合成二氣混燃器采用了內(nèi)置式高溫快速噴頭，內(nèi)設(shè)氣體導(dǎo)向裝置，這種噴頭的設(shè)計(jì)原理類似防風(fēng)打火機(jī)，能有效解決送吹風(fēng)氣時(shí)燃燒爐噴頭滅火的問(wèn)題，不但防止了爐溫下降現(xiàn)象，而且也降低了合成二氣的消耗量，還能使可燃?xì)馊紵耆ā⒈Q現(xiàn)象。

(2)合成二氣及吹風(fēng)氣分別經(jīng)各自的混燃器后進(jìn)入燃燒爐上部的燃燒室內(nèi)燃燒，釋放出化學(xué)反應(yīng)熱，熱量一部分被中部的蓄熱磚體吸收儲(chǔ)存，以保持爐內(nèi)溫度，燃燒爐內(nèi)的蓄熱磚體中設(shè)有折流板，高溫?zé)煔庠谛顭岽u體內(nèi)曲折流動(dòng)，充分混合燃燒，同時(shí)強(qiáng)化蓄熱效果，其余熱量由燃燒爐出口煙氣帶出經(jīng)后面的各換熱設(shè)備回收。

(3)爐內(nèi)的蓄熱層采用新型蓄熱磚體排列方式，煙氣流向?yàn)檎哿魇剑坏娱L(zhǎng)了吹風(fēng)氣在爐內(nèi)的停留時(shí)間，為完全燃燒創(chuàng)造了有利條件，避免吹風(fēng)氣中的煤灰堵塞煙道空隙，而且還采用混合燃燒區(qū)、高溫燃燒區(qū)和煤粉燃燒區(qū)的分區(qū)燃燒方法，使吹風(fēng)氣中夾帶的煤粉、焦油、揮發(fā)分等90%以上的可燃物得到了充分的燃燒。

2.2 優(yōu)、缺點(diǎn)

2.2.1優(yōu)點(diǎn)

(1)通過(guò)增大燃燒爐的直徑和高度，不僅增大了爐內(nèi)的燃燒空間，延長(zhǎng)了吹風(fēng)氣在爐內(nèi)燃燒的停留時(shí)間，而且還降低了爐內(nèi)的阻力。

(2)燃燒爐采用錐頂及錐底結(jié)構(gòu)，具有其獨(dú)到之處。錐頂與相同直徑、相同筒體高度的平頂結(jié)構(gòu)燃燒爐相比，其燃燒空間和停留時(shí)間增加20%以上，負(fù)荷也就相應(yīng)提高20%以上。錐頂結(jié)構(gòu)燃燒爐，能將爐頂鋼板及爐頂內(nèi)襯的重力落入筒體的鋼殼來(lái)支承，再傳到基礎(chǔ)，因此爐頂和爐墻都不容易倒塌或出現(xiàn)裂縫，十分安全可靠。另外，錐底結(jié)構(gòu)燃燒爐與相同直徑、相同筒體高度的平底結(jié)構(gòu)燃燒爐相比，有更大的燃燒空間，在整體結(jié)構(gòu)上燃燒爐的重力能全部落在筒底周邊的環(huán)形混凝土梁上，使得錐底不受重力，因此大大節(jié)省了爐底和基礎(chǔ)的材料，而且安全可靠。

(3)燃燒爐直筒體內(nèi)襯采用了防沖刷層、防穿透層及保溫層等多層復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的筑爐工藝，且采用預(yù)留膨脹縫措施，有效地避免了熱量從縫中傳到爐外的現(xiàn)象，從而大大提高了保溫效果和安全性能。

(4)爐內(nèi)的蓄熱層采用新型蓄熱磚體排列方式，既保證了可燃?xì)怏w和助燃空氣多次反復(fù)混合接觸著火燃燒和燒燼，又消除了積灰堵塞，從而達(dá)到長(zhǎng)周期運(yùn)行的良好效果。

(5)采用內(nèi)置式高溫噴頭的新型結(jié)構(gòu)燃燒器，不僅降低了合成二氣的消耗量，有效解決了燃燒爐噴頭滅火及溫度大幅度下降問(wèn)題，而且燃燒器本身也經(jīng)久耐用不易燒壞。

2.2.2缺點(diǎn)

(1)燃燒爐的體積設(shè)計(jì)得過(guò)于龐大，客觀上增加了設(shè)備的投資費(fèi)用。

(2)燃燒爐采用上進(jìn)下出結(jié)構(gòu)，不利于粒狀可燃物的懸浮燃燒。

(3)燃燒爐出口煙氣中氧含量的指標(biāo)控制得較高，在一定程度上增加了合成二氣的消耗量。

(4)當(dāng)燃燒爐的溫度超標(biāo)時(shí)，其內(nèi)的蓄熱磚極易結(jié)焦，堵塞煙道，一方面增加了爐內(nèi)阻力，另一方面也縮短了其檢修周期。

(5)此種燃燒爐不能使用造氣的廢灰、廢渣作為燃料，綜合利用熱量的效果差。