对我公司吹风气燃烧炉及配风管路设计的探讨

梁明超

（山西兰花科创田悦化肥分公司，山西 阳城 048102）

我公司于2007年3月建成了2套规模相同的造气吹风气余热回收装置，由阜阳市节能化工工程有限公司负责全套装置的设计及燃烧炉的施工工作，1＃、2＃装置分别于2008年1月份及3月份一次性投运成功，为企业的节能降耗和减少环境污染起到了重要的作用。从吹风气回收装置的运行来看，笔者认为燃烧炉及其配风管路在设计上以下6个方面值得借鉴。

1 直筒体的直径和高度

为了降低吹风气在炉内的流速和阻力，增加其在炉内的燃烧停留时间，从而使吹风气中的可燃物能够充分燃烧，根据我公司造气系统的实际状况（造气炉的规格为φ2650～2800mm锥形夹套、配套空气鼓风机的型号为C600—1.3型）及正常生产时的开炉台数，通过对烟气流量和压力的计算，采用了直径为6500mm、直筒体高度为15m的燃烧炉。

2 喷燃器

由于第一代燃烧炉采用明火喷燃器，喷头设计压力通常较低（一般为2～3kPa），当造气吹风气进入燃烧炉时，燃烧炉内的压力往往大于此压力，导致合成二气喷燃器的喷头出现灭火现象，造成炉温大幅度下降，每送一次吹风气，炉温要下降60～100℃。为了维持炉温不得不减送吹风气，甚至还需配入半水煤气来维持炉温。为了避免上述现象发生，此燃烧炉的喷燃器采用了内置式高温快速喷头，且内设气体导向装置，该喷头的设计原理类似防风打火机，不但有效地解决了送吹风气时燃烧炉灭火问题，而且也降低了合成二气的消耗量，还能使可燃气体燃烧完全，彻底消除爆炸、爆鸣现象，从而使烟气排放达到环保标准，确保了系统的安全经济运行。

3 蓄热层

第一代燃烧炉通常采用西门子格子砖作为蓄热层。由于西门子格子砖占据了炉内的燃烧空间，导致吹风气燃烧效果差，从而造成燃烧炉温度波动大。另外，吹风气夹带的煤灰在西门子格子砖间易结焦堵塞空隙，致使燃烧炉内阻力增大。为了改变上述状况，我公司的燃烧炉采用新型的蓄热砖体替代西门子格子砖，并采用混合燃烧区、高温燃烧区和煤粉燃烧区分区燃烧的方法，不仅降低了炉内阻力，而且还能使吹风气夹带的煤粉、焦油、挥发分等90%以上的可燃物得到充分燃烧。此外，蓄热砖体中还设有折流板，高温烟气在蓄热砖体内曲折流动，充分混合燃烧，同时强化蓄热，有效地解决了炉温波动大的问题，为系统的稳定运行提供了有利条件。

4 保温层

为避免第一代燃烧炉由于采用品种单一、厚度较薄的硅酸铝纤维板作为保温层存在的外壳温度高、热量损失严重、设备使用寿命短等问题，该燃烧炉采用了防冲刷层、防穿透层及保温层等多层复合保温结构和独特的筑炉工艺，且采取预留膨胀缝措施，有效地避免了热量从缝中传到炉外的问题，从而大大提高了燃烧炉的保温效果和安全性能。

5 壳体的顶、底结构

该燃烧炉采用锥顶及锥底（锥顶及锥底的高度均为3m）结构，具有其独到之处。锥顶结构燃烧炉比相同直径、相同筒体高度的平顶结构燃烧炉，其燃烧空间和停留时间增加20%以上，负荷也就相应提高20%以上。锥顶结构燃烧炉，能将炉顶钢板及炉顶内衬的重力落在筒体的钢壳上，再传到基础，因此炉顶和炉墙都不容易倒塌或出现裂缝，十分安全可靠。锥底结构燃烧炉又比相同直径、相同筒体高度的平底结构燃烧炉，有更大的燃烧空间。在整体结构上，燃烧炉的重力能全部落在筒底周边的环形混凝土梁上，使得锥底不受重力，因此大大节省了炉底和基础的材料，而且安全可靠。另外，下锥体的底部还焊接有水封管（水封管形状为上小下大的喇叭形，小管直径为1000mm，大管直径为1200mm，高度为1140mm），正常生产时部分用水封住，一方面可以沉降吹风气中夹带的大颗粒粉尘，另一方面在燃烧炉发生爆炸时还能起到卸压作用。

6 配风近路阀

由于高温空气预热器设计在燃烧炉的烟气出口处，且油压配风阀安装在高温空气预热器进口风箱前的空气管道上，故在运行中会出现下述两方面的问题。

（1）在原始开车燃烧炉烘炉或正常开车升温及运行中停送吹风气时，进入高温空气预热器的配空气阀是关闭的，势必导致其换热管内缺少空气流动，从而造成换热管烧坏。

（2）由于煤气炉出口的吹风气管道通常要比配风阀后热空气管道至燃烧炉的距离长得多，当吹风气回收阀与油压配风阀同步启闭时，因为吹风气管道与热空气管道存在长度差，这就决定了两者之间存在着一定的时间差。

以我厂为例，各煤气炉出口的吹风气管道到燃烧炉之间的距离有60～120m不等，油压配风阀后至燃烧炉间的热空气管道距离较短，长度为30m。吹风气流速约20m／s，热空气流速也取20m／s。油压的传送速度极快，在此传递时间可以忽略不计。当吹风气回收阀和油压配风阀同步启闭时，若某台煤气炉的吹风气管道离燃烧炉的距离为90m，则吹风气与热空气之间的时间差值为（90－30）／20＝3s。因此，在运行中会出现这样的情况：当热空气送到燃烧炉时，吹风气还没有送到，这个问题还不大；但当油压配风阀关闭时，吹风气还在继续送入，即在吹风气送入的最后3s内没有配入热空气辅之燃烧，这将可能由于配风不足导致爆炸事故发生。

为避免以上因素导致的隐患，特在油压配风阀前边的空气管道与高温空气预热器进口风箱前的空气管道之间安装了一趟近路空气管，并在此管道上安装一个近路阀，投入运行时将此阀开一些，始终保持高温空气预热器换热管内有一定量的空气介质流动，既保护了设备不被烧坏，又避免了因时间差造成的爆炸事故发生。

7 结 语

我公司的吹风气燃烧炉由于在设计方面重点考虑了上述6个方面的问题，故从2008年元月份开车至今，一直运行稳定，没有发生过爆炸、爆鸣现象，同时烟气排放也达到了国家规定的环保标准，既提高了企业的经济效益，又改善了厂区的环境，真正实现了清洁文明生产。