多膛爐分布式內(nèi)熱燃燒技術(shù)的研發(fā)與運(yùn)用

陳永進(jìn)

（湖南株冶有色金屬有限公司信息裝備部，湖南 衡陽 421511）

某有色金屬有限公司有3臺10層220 m2多膛爐，主要用于處理氧化鋅（揮發(fā)窯氧化鋅和外購氧化鋅）脫氟和氯用。為響應(yīng)國家節(jié)能減排號召、降低公司成本，公司從2016年開始成立技術(shù)攻關(guān)小組，比對同行業(yè)多膛爐相關(guān)設(shè)備裝備情況，邀約相關(guān)廠家、行業(yè)專家進(jìn)行交流論證，確認(rèn)“多膛爐分布式內(nèi)熱燃燒技術(shù)”的可行性，并在3臺多膛爐上進(jìn)行分步試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)40%的節(jié)能率，同時取消了外部燃燒室，減少維修費(fèi)用。該公司進(jìn)行轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)型后，在新建的3臺多膛爐上全部采用了此項(xiàng)技術(shù)，使用效果優(yōu)勢更加突出，同時創(chuàng)造了良好的現(xiàn)場環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了爐膛溫度的區(qū)域化、可視化、一鍵式操作。

1 燃燒室式多膛爐概況

鋅冶煉行業(yè)多膛爐，主要作用是除去氧化鋅的氟和氯。其基本原理為：在700℃左右的高溫、保持爐內(nèi)有一定負(fù)壓的情況的下，氧化鋅中的氟化物和氯化物在多膛爐內(nèi)發(fā)生物理、化學(xué)變化，使氟、氯化合物解析重返氣相［1］，低沸點(diǎn)氟、氯化合物揮發(fā)，鉛、鋅的氟、氯化合物分解成氣態(tài)，隨爐氣和氧化鋅煙塵一道進(jìn)入煙氣系統(tǒng)中而被除去［2］。

多膛爐一般有10層爐膛，爐膛面積為220 m2，根據(jù)生產(chǎn)需求和工藝條件設(shè)計(jì)時可以進(jìn)行變化。保證多膛爐爐內(nèi)溫度達(dá)到700℃，一般在多膛爐爐體外部的4、6、8層均勻配置6個燃燒室，燃燒室產(chǎn)生高溫?zé)煔猓ㄟ^連接煙道給爐膛提供熱量。高溫?zé)煔鉄崃康墓┙o很大程度上受到爐子操作狀況的制約，從而導(dǎo)致燃燒室對耐火材料的要求高、燃燒室本身的維修量大、熱能的利用率低下、司爐的操作難度較大。

2 燃燒室式多膛爐存在的問題點(diǎn)及劣勢分析

燃燒室式多膛爐主要特點(diǎn)是多膛爐與燃燒室可以看作兩個單獨(dú)的個體，從相連煙道的部位利用爐膛的負(fù)壓將高溫?zé)煔鈳霠t膛內(nèi)，從而對物料進(jìn)行加熱。其存在的問題如下：

1.帶入爐膛的熱量受到多膛爐操作運(yùn)行狀況的影響，一旦爐膛產(chǎn)生正壓，進(jìn)入爐膛的高溫?zé)煔饬繉p少，甚至?xí)娜紵业幕鹧嬗^測孔等薄弱點(diǎn)冒火。

2.燃燒室及燃燒室與爐膛的連接點(diǎn)容易損壞，造成冒火現(xiàn)象。

3.燃燒室本身存在大量的散熱損失，造成熱量的浪費(fèi)。

4.燃燒室的分布點(diǎn)相對集中，造成爐內(nèi)的溫度分布不均勻。

5.燃燒室存在一定的壽命周期，基本每年檢修一次。檢修期間對多膛爐的溫度控制和操作帶來不便，而且維修費(fèi)用相對較高。

3 多膛爐分布式內(nèi)熱燃燒技術(shù)介紹

多膛爐分布式內(nèi)熱燃燒技術(shù)主要特點(diǎn)為取消多膛爐原有的外部供熱系統(tǒng)，在焙燒層上安裝天然氣燃燒器，通過采用合理的排布方式使火焰直接加熱爐膛內(nèi)爐氣，對物料進(jìn)行加熱，增強(qiáng)爐內(nèi)熱流，減少原外部供熱系統(tǒng)熱損失，增大爐膛內(nèi)輻射熱效率，減少原外部燃燒室造成的熱損失，從而大幅度降低能源消耗量；消除爐膛內(nèi)的高溫區(qū)，焙燒層內(nèi)溫度均勻，大大減少因局部溫度過高而使?fàn)t床下沉的問題，爐體使用壽命延長；較原燃燒室縮短了檢修時間，降低了檢修費(fèi)用。

4 多膛爐分布式內(nèi)熱燃燒技術(shù)具體方案

多膛爐新供熱方式取消了原耐火磚砌燃燒室，在主要焙燒層均布燃燒孔，安裝天然氣燃燒器。

1.取消爐體外配置的6個燃燒室。在爐體主要焙燒層墻體上均勻配置10臺小型燃燒器，單個燃燒器的熱負(fù)荷不超過20 m3/h。

2.4 、6、8層各3個，2層1個，均勻?qū)ΨQ布置，每臺爐共安裝10臺。

3.燃燒器采用結(jié)構(gòu)簡單、安全性能高且維護(hù)保養(yǎng)方便的燃燒器，并且連接到主控室控制電腦，能夠達(dá)到區(qū)域化可視化操作。

4.燃燒器系統(tǒng)配置有自動點(diǎn)火、火焰檢測、安全保護(hù)等功能。配套有點(diǎn)火變壓器、火焰檢測器、安全電磁閥、程序控制器等成套元器件。

5 多膛爐分布式內(nèi)熱燃燒技術(shù)優(yōu)勢分析

多膛爐分布式內(nèi)熱燃燒技術(shù)的核心是將多膛爐燃燒室外部供熱改進(jìn)為主焙燒層燃燒器內(nèi)部供熱，采用新供熱方式后，其主要技術(shù)優(yōu)勢有：

1.取消了多膛爐燃燒室，燃?xì)馊吭跔t膛內(nèi)燃燒，從而減少了燃燒室的漏風(fēng)和本體散熱造成的這部分熱損失。

2.燃?xì)庠跔t膛內(nèi)燃燒，火焰直接加熱爐膛內(nèi)爐氣，對物料進(jìn)行加熱，增強(qiáng)爐內(nèi)熱流，增大爐膛內(nèi)輻射熱效率，提高主焙燒層溫度。

3.燃燒器為多點(diǎn)均布，消除爐膛內(nèi)的高溫區(qū)，焙燒層內(nèi)溫度均勻，各焙燒層溫度控制更加簡單和方便，大大減少因局部溫度過高而使?fàn)t床下沉的問題，延長爐體使用壽命。

4.檢修時間短，每臺次燃燒器檢修時對焙燒層內(nèi)溫度的波動不大，對生產(chǎn)幾乎無影響。

5.燃燒器檢修只需更換部分備件，較原燃燒室檢修費(fèi)用大大降低。

6.現(xiàn)場環(huán)境得到大大改善。

6 效益分析

1.能耗效益：多膛爐作為公司一個能耗大戶，年用天然氣達(dá)330萬m3，燃?xì)赓M(fèi)用1 000多萬元?，F(xiàn)將兩種供熱方式的節(jié)能效益進(jìn)行對比分析，分析結(jié)果見表1。

表1 兩種供熱方式節(jié)能效益對比分析

2.維修費(fèi)用效益：采用燃燒室式多膛爐，共18臺燃燒室，按照每年檢修15臺次，檢修材料費(fèi)用20 000元/臺次，施工費(fèi)用8 000元/臺次。每年燃燒室檢修費(fèi)用為：28 000×15=420 000（元）；采用分布式內(nèi)熱燃燒技術(shù)多膛爐，檢修時只需更換天然氣燃燒系統(tǒng)部分備件，檢修費(fèi)用不超過10 000元。

3.總效益：合計(jì)每年創(chuàng)效益：3 585 600+410 000=3 995 600（元）。

7 結(jié) 語

多膛爐分布式內(nèi)熱燃燒技術(shù)以解決多膛爐高故障率、高檢修費(fèi)、高能耗等問題，保證多膛爐長期穩(wěn)定運(yùn)行、提高爐內(nèi)溫度和提升產(chǎn)品質(zhì)量為目的。該技術(shù)經(jīng)過現(xiàn)場長期運(yùn)行，從產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)能效果、維修費(fèi)用、現(xiàn)場環(huán)境、智能化操作等方面，得到了良好的使用效果。