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)計好壞直接決定整個系統(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)計方面有各自的優(yōu)缺點。本文就這兩種燃燒爐的結(jié)構(gòu)及其優(yōu)缺點作一簡單的比較，旨在使業(yè)內(nèi)同行對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)計特點

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，燃燒爐頂部也有點火孔，點火孔上方設(shè)有視火孔，其孔頂端安裝視鏡，點火孔作為正常開車點火用，視鏡用來觀察爐內(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)有一個防爆孔，防爆孔兼作人孔，正常生產(chǎn)時用防爆板封住，當(dāng)燃燒爐發(fā)生爆炸時防爆板由于承壓低而先行炸開，自動泄壓保護(hù)爐體，同時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)計方面，充分考慮了檢修或處理事故時需要較長時間的停車后仍具備點火的功能，無需人工重新點火，只要直接送入可燃?xì)?，便可安全自如地恢?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)氣燃燒時的停留時間短，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)計特點及原理

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，有以下三個方面的特點。

(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)計原理類似防風(fēng)打火機(jī)，能有效解決送吹風(fēng)氣時燃燒爐噴頭滅火的問題，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?，消除爆炸、爆鳴現(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，充分混合燃燒，同時強(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，煙氣流向為折流式，不但延長了吹風(fēng)氣在爐內(nèi)的停留時間，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

2.2.1優(yōu)點

(1)通過增大燃燒爐的直徑和高度，不僅增大了爐內(nèi)的燃燒空間，延長了吹風(fēng)氣在爐內(nèi)燃燒的停留時間，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題，而且燃燒器本身也經(jīng)久耐用不易燒壞。

2.2.2缺點

(1)燃燒爐的體積設(shè)計得過于龐大，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，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。