幾種燃煤熱風(fēng)爐應(yīng)用于噴霧干燥塔的分析比較＊

劉繼武 陶曉文 燕 子

（1國家建筑衛(wèi)生陶瓷質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心 陜西 咸陽 712000）（2咸陽陶瓷研究設(shè)計院 陜西 咸陽 712000）

幾種燃煤熱風(fēng)爐應(yīng)用于噴霧干燥塔的分析比較＊

劉繼武1陶曉文2燕 子2

（1國家建筑衛(wèi)生陶瓷質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心 陜西 咸陽 712000）（2咸陽陶瓷研究設(shè)計院 陜西 咸陽 712000）

介紹了不同燃煤方式的熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)，燃燒機(jī)理及各自特點。其配套于噴霧干燥塔生產(chǎn)不同工藝陶瓷墻地磚，可替代燃油燃?xì)鉄犸L(fēng)爐，提高了熱效率，降低了能耗及生產(chǎn)成本。

煤 熱風(fēng)爐 燃燒機(jī)理 推廣應(yīng)用

用于為噴霧干燥塔提供熱源的熱風(fēng)爐，以前普遍采用天燃?xì)?、柴油、重油、煤氣為燃料，但近年來能源價格成倍上漲，增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。作為國內(nèi)資源豐富的煤雖然價格也有上漲，但相對天燃?xì)?、石油而言，其性價優(yōu)勢顯而易見。以煤為燃料的各種熱風(fēng)爐技術(shù)的成功開發(fā)研制，代替燃油、燃?xì)鉄犸L(fēng)爐，為噴霧干燥塔提供熱源，既保證了產(chǎn)品質(zhì)量，又降低了生產(chǎn)成本，其已在陶瓷墻地磚行業(yè)得到推廣應(yīng)用。筆者介紹幾種燃煤熱風(fēng)爐技術(shù)及應(yīng)用情況。

1 燃煤熱風(fēng)爐技術(shù)

1.1 燃煤氣熱風(fēng)爐

燃煤氣熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)與燃石油液化氣、天然氣、燃油熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)相似。然而制作煤氣需要建設(shè)一套煤氣發(fā)生爐及相關(guān)設(shè)備。按大約10.0t/h產(chǎn)量的噴霧干燥塔計算煤氣的消耗量，至少需要配套一套直徑3 000mm的兩段式煤氣發(fā)生站，造價大約300萬元（含土建費用），一次性投資大，制作煤氣時還要消耗大量的電。另外，煤氣是二次能源，在整個轉(zhuǎn)化過程中，煤的轉(zhuǎn)化熱效率大約為80%。加之煤氣站產(chǎn)生的焦油、酚水、硫化物等副產(chǎn)品，污染嚴(yán)重。所以燃煤氣熱風(fēng)爐有逐步被取代的趨勢。

1.2 燃水煤漿熱風(fēng)爐

水煤漿由煤、水、添加劑混合磨制而成。它是由含55%～60%的煤及40%～45%的水、另加約1%的化學(xué)添加劑（配比因煤質(zhì)而定），在球磨機(jī)中研磨到一定細(xì)度和粘度的液體，供熱風(fēng)爐使用。水煤漿流體燃料具有常溫下不氧化，不自燃，無粉塵，無操作危險等優(yōu)點。

水煤漿熱風(fēng)爐以水煤漿燃燒方式的不同分為直流燃燒式和旋流燃燒式2種。直流燃燒式爐體龐大，設(shè)備復(fù)雜，爐膛熱效率低，除塵效果不理想已被性能優(yōu)越的旋流式熱風(fēng)爐代替。旋流式水煤漿熱風(fēng)爐的研制成功，克服了直流燃燒式熱風(fēng)爐的不足，具有燃燒啟動快捷，燃燒熱效率高，除塵效果佳等特點。

水煤漿旋流式熱風(fēng)爐主要由燃燒室、除塵室、下灰器以及供漿、供風(fēng)、供氣系統(tǒng)和電控系統(tǒng)組成，如圖1所示。

圖1 水煤漿旋流式熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)示圖

爐體由配風(fēng)室、除塵室、燃燒室和下灰室組成。配風(fēng)室的作用是給燃燒室產(chǎn)生的高溫氣體適當(dāng)配入冷風(fēng)，使進(jìn)入塔內(nèi)的熱風(fēng)達(dá)到預(yù)定溫度。除塵室是一個多層結(jié)構(gòu)的圓錐體，通過氣流的旋射作用除去爐內(nèi)的塵粒。旋風(fēng)燃燒室的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，使各種氣液流（水煤漿被霧化噴入爐內(nèi)）以不同的參數(shù)來控制燃燒所需的助燃、旋流、射流和風(fēng)堵流的相互平衡，以滿足水煤漿的高效燃燒的工況要求。

旋流式水煤漿熱風(fēng)爐的工作原理為，水煤漿熱風(fēng)爐在冷爐狀態(tài)下采用燃油（燃?xì)猓┑姆绞绞範(fàn)t體升溫，當(dāng)爐膛溫度達(dá)到800℃時，將燃油切換為水煤漿，開始燃燒。水煤漿的燃燒是通過燒嘴將水煤漿霧化并噴射在爐膛的特定位置，由燒嘴的助燃裝置供給其足夠的助燃空氣，在爐膛內(nèi)形成上升旋轉(zhuǎn)氣流，霧化后的水煤漿即開始旋轉(zhuǎn)燃燒，火焰呈高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。燃燒室中心熱空氣上升至上部射流除塵室，在空氣角向噴射作用下，熱煙氣高速旋轉(zhuǎn)，灰渣沿爐壁螺旋下滑至下灰口，進(jìn)入水封池內(nèi)。中心較潔凈的煙氣進(jìn)入熱除塵器再次去除粉塵，使?jié)崈舻臒煔膺M(jìn)入干燥塔，供干燥用。

由于旋流式水煤漿熱風(fēng)爐的特殊結(jié)構(gòu)及燃燒方式，爐體結(jié)構(gòu)具有高效燃燒，自動旋流除塵的效果。加之進(jìn)入爐內(nèi)的水煤漿經(jīng)球磨機(jī)細(xì)磨到一定粒度（過200目篩條約10%），易于充分燃燒。經(jīng)旋流式水煤漿熱風(fēng)爐產(chǎn)生的熱煙氣較之前面介紹的直噴式熱風(fēng)爐和鏈排式熱風(fēng)爐產(chǎn)生的熱煙氣清潔度大大提高。在旋流式水煤漿熱風(fēng)爐的基礎(chǔ)上，另外加上多級旋風(fēng)和箱式除塵器除塵，進(jìn)入干燥塔內(nèi)的熱空氣清潔度可與燃?xì)?、燃油熱風(fēng)爐產(chǎn)生的熱空氣相媲美。生產(chǎn)的粉料除用于施釉墻地磚，也可用于普通拋光磚、聚晶微粉拋光磚?？赏耆嫒加?、燃?xì)鉄犸L(fēng)爐，為噴霧干燥塔提供熱源。旋流式水煤漿熱風(fēng)爐的缺點是需要燃油或燃?xì)忸A(yù)先加熱到800℃以上，方能開始水煤漿燃燒。爐體升溫慢，制備水煤漿需要另外添加水煤漿制備設(shè)備、土建費用。水煤漿中的水在蒸發(fā)過程中需要消耗熱能，大約占10%的熱耗。

1.3 燃煤鏈排式熱風(fēng)爐

燃煤鏈排式熱風(fēng)爐是直接燃燒煤塊。其優(yōu)點是投資少，占地小，直接利用一次能源，成本低。缺點是啟動、停車不方便，排渣物中可燃物含量較高，可達(dá)10%以上。由于使用一次能源，相對而言燃燒效率高，燃燒成本低。

燃煤鏈排式熱風(fēng)爐由爐體、加料斗、送煤機(jī)構(gòu)、配風(fēng)裝置、除塵裝置和控制柜等組成，其示意圖如圖2所示。

圖2 燃煤鏈排式熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)示意圖

以鏈條爐排鍋爐用煤為燃料，通過供煤斗及送煤機(jī)構(gòu)將定量的煤送人燃燒室，同時由助燃風(fēng)機(jī)送入具有一定壓力的風(fēng)量，使煤粉充分燃燒產(chǎn)生大量的熱煙氣，熱煙氣經(jīng)過旋風(fēng)除塵裝置使高溫氣流與粉塵分離，符合要求的高溫?zé)釟夤﹪婌F干燥塔使用。

鏈排式燃煤熱風(fēng)爐各部分功用為，爐體是鏈排式燃煤熱風(fēng)爐的主要組成部分，由鋼結(jié)構(gòu)焊接而成，堅固耐用，結(jié)構(gòu)合理。燃燒室筑于爐體之內(nèi)采用獨特的人字型爐形，加之二次吸風(fēng)助燃，升溫快，密封性好。采用高質(zhì)量耐火材料砌筑，耐高溫，不易燒裂崩塌。加料斗采用鍋爐用爬式加料機(jī)，具有平穩(wěn)、可靠、安全的特點。溜煤斗具有煤儲倉作用，同時也具有控制煤層厚度的作用。送煤機(jī)構(gòu)采用了原鍋爐鏈排運轉(zhuǎn)裝置，具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、可靠、故障率低、耐高溫等特點，并配有調(diào)整裝置，使煤層均勻，供煤量可調(diào)。既保證了燃燒所需的煤量又保證了煤層的充分燃燒，使燃燒值達(dá)到最佳狀態(tài)。配風(fēng)機(jī)構(gòu)的風(fēng)機(jī)的風(fēng)量采用變頻器控制，各風(fēng)口配有獨立的調(diào)節(jié)裝置，使風(fēng)量配比達(dá)到最佳狀態(tài)。充分燃燒的煤渣經(jīng)排渣裝置自動排出。除塵系統(tǒng)采用旋風(fēng)除塵器將高溫氣流中的粉塵分離出來，以保證熱空氣的清潔。控制箱包括溫度調(diào)控、助燃風(fēng)量調(diào)控、鏈排速度調(diào)控，使其整套設(shè)備程序化運行。

鏈排式燃煤熱風(fēng)爐具有點火容易、升溫速度快、封火性能好、供熱穩(wěn)定、熱效率高、操作方便、運行安全、使用壽命長、維護(hù)成本低的優(yōu)點。由于采用了鍋爐用燃煤及燃燒系統(tǒng)，要求煤質(zhì)熱值高（熱值大于22 990kJ/kg煤）。由于鍋爐鏈排尺寸限制了熱量供用的調(diào)節(jié)范圍，在設(shè)計選型時要留有一定的余地，以防煤質(zhì)變化而影響所供熱量。由于燃燒的煤分為塊煤和粉煤，燃燒產(chǎn)生的熱空氣中夾雜著未燃燒的煤粉及灰粉，必須經(jīng)過熱旋風(fēng)除去灰粉后方可送入噴霧干燥塔。由于產(chǎn)生的熱煙氣的清潔性受到限制，目前配套鏈排式燃煤熱風(fēng)爐的噴霧干燥塔生產(chǎn)的粉料，不僅用于生產(chǎn)施釉墻地磚，也可用于生產(chǎn)滲花拋光磚。

1.4 直噴式燃煤粉熱風(fēng)爐

直噴式燃煤粉熱風(fēng)爐廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠，近幾年開始應(yīng)用于陶瓷墻地磚行業(yè)。直噴式燃煤粉熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

圖3 直噴式燃煤粉熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)示意圖

直噴式燃煤粉熱風(fēng)爐工藝流程為，直徑小于20mm，水分小于6%的原煤，經(jīng)斗式提升機(jī)送到自動粉煤機(jī)料斗內(nèi)，料斗下安裝有盤式自動供煤裝置（由變頻器控制）將煤定時定量送入粉煤機(jī)磨腔內(nèi)。磨腔內(nèi)特殊結(jié)構(gòu)的風(fēng)扇式粉碎盤將煤粉粉碎到一定細(xì)度（細(xì)度可調(diào)節(jié)），并依自身產(chǎn)生的風(fēng)力將磨腔內(nèi)達(dá)到細(xì)度要求的煤粉風(fēng)送到熱風(fēng)爐的燒嘴，特殊結(jié)構(gòu)的燒嘴將煤粉與來自助燃風(fēng)機(jī)的助燃風(fēng)混合，噴射進(jìn)熱風(fēng)爐內(nèi)燃燒。考慮到煤粉在爐內(nèi)燃燒需要一定時間，燃燒后的灰粉能自動下沉到排渣口，以減少對粉料的污染，熱風(fēng)爐體采用特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并設(shè)置不同部位的檔灰墻，延長火焰的燃燒時間，阻擋沉積燃燒后的灰粉。爐體后部設(shè)置有配風(fēng)門，保證進(jìn)入干燥塔的熱空氣達(dá)到預(yù)定溫度，供干燥用。直噴式燃煤粉熱風(fēng)爐具有燃燒穩(wěn)定，熱容量大，溫度調(diào)節(jié)方便，供熱量大等優(yōu)點。適用于煤質(zhì)熱值較低（熱值約16 720kJ/kg煤）的地區(qū)使用。由于直噴式燃煤粉熱風(fēng)爐采用煤粉直接進(jìn)入爐膛燃燒，不可避免會有一些未完全燃燒的煤粉及灰粉由熱空氣帶入干燥塔內(nèi)，對粉料產(chǎn)生污染。筆者建議由直噴式燃煤粉熱風(fēng)爐配套的噴霧干燥塔制備的粉料應(yīng)用于二次燒成的施釉墻地磚的生產(chǎn)線，或西瓦生產(chǎn)線。

2 結(jié)語

燃煤熱風(fēng)爐的開發(fā)研制，可代替燃油、燃?xì)鉄犸L(fēng)爐。用其配套的噴霧干燥塔制備的粉料，不僅可生產(chǎn)施釉墻地磚，也可滿足拋光磚的生產(chǎn)需要。其單位能耗比燃油、燃?xì)獾哪芎拇蟠蠼档?。在目前能源價格不斷上漲，市場競爭日趨激烈的情況下，進(jìn)一步研究和完善以煤代油的各種燃煤熱風(fēng)爐將是今后的發(fā)展趨勢。

1 段強(qiáng).推廣“油改煤”狠抓節(jié)能降耗.佛山陶瓷，2010（4）：10～12

2 張玉兵.綠色燃料——水煤漿在陶瓷工業(yè)中的應(yīng)用前景.商場現(xiàn)代化，2007（12）：12～14

TQ174.5

A

1002－2872（2012）07－0030－02

劉繼武（1971－），本科，工程師；主要從事建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品檢測及生產(chǎn)工藝研究、設(shè)計等。