淺談循環(huán)加熱室自身返堿蒸汽煅燒爐

朱惠蘭

（吉蘭泰堿廠，內蒙古 吉蘭泰 750333）

近年來隨著循環(huán)加熱室在自身返堿蒸汽煅燒爐上的應用，一種所謂的新型蒸汽煅燒爐在純堿行業(yè)問世了。循環(huán)加熱室以其合理的設計、熱效率高于傳統(tǒng)的加熱系統(tǒng)、系統(tǒng)力學性能也遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)的加熱系統(tǒng)，以及同樣爐型的蒸汽煅燒爐環(huán)型汽室生產能力遠遠大于傳統(tǒng)加熱煅燒爐等特點為廣大純堿行業(yè)人士所認同，所以近年來迅速在純堿行業(yè)占據(jù)了一席之地。

為此，一些老的純堿廠由于生產擴建或設備更新選用了循環(huán)加熱室這種結構形式的自身返堿蒸汽煅燒爐，也有一些新建的純堿廠在設備選型時也是選用了這種結構形式的蒸汽煅燒爐，如中鹽昆侖堿業(yè)的6臺φ3000×33000蒸汽煅燒爐汽室部分便是循環(huán)加熱室，我廠也如此，在2006年根據(jù)生產需要增加了一臺φ2800×28000自身返堿蒸汽煅燒爐，汽室部分也選用了循環(huán)加熱室，2008年我廠又本著提高設備生產能力為目的，將一臺φ2500×27000的自身返堿蒸汽煅燒爐的平板汽室改為了循環(huán)加熱室。

通過對循環(huán)加熱室這種結構形式的蒸汽煅燒爐多年的使用，使我們對循環(huán)加熱室有了更進一步的認識和理解，下面從以下幾個方面談談對循環(huán)加熱室的看法，僅供同行參考。

1 循環(huán)加熱室的結構

以φ2500×27000自身返堿蒸汽煅燒爐結構為例說明。

所謂的循環(huán)加熱室我們通常稱它為環(huán)型汽室，它的結構、工作原理和原自身返堿蒸汽煅燒爐所用的平板汽室完全不同。原自身返堿蒸汽煅燒爐所用的汽室為固定管板式，它的工作原理是蒸汽從汽軸中心進入到汽室，經過汽室分布后分別進入到爐體內三排加熱管內，通過管壁和焊在管壁上的翅片與管外的物料進行熱交換，換熱后中壓蒸汽變成中壓冷凝水靠爐體自身的斜度和冷凝水自重順著原有加熱管返回到汽室，再通過汽室上4根冷凝水回水管返回汽軸夾層至中壓冷凝水管網。

循環(huán)加熱室分一個進汽環(huán)型管和兩個冷凝水回水環(huán)型管，在爐尾依次安裝，見圖1。

圖1 環(huán)型汽室

其中φ1550的環(huán)型管為進汽環(huán)管，φ1850和φ2180環(huán)型管為冷凝水回水環(huán)管。在φ1550環(huán)型管上均勻分布著60根φ63.5的進汽管（分兩排，其中外排為36根，內排為24根）（見圖2）。在φ1850環(huán)型管上均勻分布著36根φ89的回水管（見圖3）。同樣在φ2180環(huán)型管上也均勻分布著36根φ114的回水管（見圖4）。在煅燒爐爐頭端，進汽管與回水管用彎頭相連（見圖1）。

2 循環(huán)加熱室的工作原理

中壓蒸汽進入進汽軸（空心軸）內通過4個φ89的彎管進入到φ1550的環(huán)管內，經φ1550環(huán)管分配至各個進汽管內，與物料換熱后產生的冷凝水通過進汽與回水管的連接彎頭分別進入到φ89和φ114的回水管內，冷凝水靠其自重和煅燒爐爐體的斜度流回至φ1850和φ2180環(huán)管內，通過4根φ108彎管和4根φ133的彎管進入到進汽軸夾層再回到冷凝水管網。圖2、3、4所示的接頭位置上焊有擋板，擋板的作用是為了保證環(huán)管每轉一圈能將環(huán)管內的蒸汽及冷凝水及時排出。

圖4 φ2180環(huán)型管

中壓蒸汽通過進汽環(huán)型管至各個進汽管，通過與物料換熱后管內必將產生大量的冷凝水，進汽管內產生的冷凝水并不是我們想像中的那樣通過進汽管再通過進汽與回水管的連接彎頭再進入到回水管至回水環(huán)管內，而是借助于爐體本身的斜度和冷凝水的自重，部分冷凝水將倒流至進汽環(huán)管內，所以在進汽環(huán)管內始終有一定的冷凝水存在。由于冷凝水的存在，需要消耗一定量的蒸汽來汽化，一方面造成中壓蒸汽汽耗高。另一方面，當冷凝水的量達到一定程度后，在進汽環(huán)管內汽液兩相將會在某一瞬間達到平衡（汽液兩相流平衡時，流體在瞬間滯留，導致物料與蒸汽換熱效率低，物料溫度波動大），由于受中壓蒸汽總管壓力的作用，平衡在某一瞬間被破壞，當平衡遭到破壞時，造成中壓蒸汽瞬時流速發(fā)生急劇變化，引起液體動量迅速改變，使壓力顯著變化，導致我們生產中常見的中壓蒸汽竄汽現(xiàn)象的發(fā)生，竄氣不僅會造成中壓蒸汽消耗高，也容易造成進汽與回水管連接彎頭破裂。循環(huán)加熱室所謂的將進汽與出水分開，以便充分利用冷凝水的熱量，提高熱利用率，增大換熱面積，提高設備的生產能力，但實際上并沒有真正的做到。

3 循環(huán)加熱室在我廠的使用

我廠φ2800×28000循環(huán)加熱室蒸汽煅燒爐于2007年初投入運行，在設備運行4～5年后，爐頭彎頭焊縫開始出現(xiàn)泄漏，而且隨著時間推移，泄漏頻次越來越高，從2012年的下半年到2013年初的數(shù)據(jù)統(tǒng)計來看，平均每半個月就會泄漏1次，最多的一次半個月泄漏了3次。φ2500×27000蒸汽煅燒爐經改造后在2008年10月投入運行，但運行一直處于不正常狀態(tài)，主要表現(xiàn)為中壓蒸汽竄汽現(xiàn)象嚴重，閃發(fā)器液位波動頻繁，爐頭彎頭頻繁泄漏。

而且我們在日常的設備操作時，為盡量保證設備具有較長的運行周期，環(huán)型汽室煅燒爐下汽量的控制基本上是處于低限，φ2800×28000一般控制在26～28t／h，φ2500×27000一般控制在18t／h左右，不超過20t／h。如果增大下汽量，一方面就會導致中壓蒸汽竄汽，增加汽耗；另一方面極容易造成爐頭彎頭泄漏。

由于循環(huán)加熱室煅燒爐在操作過程中，控制了下汽量，無形中造成設備生產能力下降，φ2800×28000的設計能力為550t／d，而實際生產能力也就保持在430t／d左右，φ2500×27000設計能力為400～450t／d，實際生產能力在320t／d左右。

4 結 論

環(huán)型汽室煅燒爐：汽耗高（據(jù)我廠的生產數(shù)據(jù)統(tǒng)計環(huán)型汽室平均汽耗在1.5t／t堿左右，而平板汽室的汽耗在1.32t／t堿左右）；操作波動大，能力低；檢修頻繁（彎頭及焊縫易泄漏）。