直吹式煤粉熱風(fēng)爐系統(tǒng)在磷石膏干燥中的應(yīng)用

熊晨曦

(中國(guó)五環(huán)工程有限公司，湖北 武漢 430223)

作為熱動(dòng)力機(jī)械的熱風(fēng)爐已經(jīng)在化工、冶金、水泥、制藥、紡織等行業(yè)廣泛應(yīng)用。在氣流干燥、噴霧干燥、流化干燥以及回轉(zhuǎn)干燥等干燥裝置中，熱風(fēng)爐也已成為傳統(tǒng)電熱源和蒸汽熱源的換代產(chǎn)品，成為行業(yè)里各種干燥裝置中不可或缺的主要設(shè)備之一。

按照燃燒方式分類，可分為燃油熱風(fēng)爐、燃?xì)鉄犸L(fēng)爐、燃煤熱風(fēng)爐，這3種熱風(fēng)爐在各行業(yè)中均有廣泛的使用業(yè)績(jī)，從經(jīng)濟(jì)性上考慮，采用貯存量相對(duì)豐富的煤作為燃料的燃煤熱風(fēng)爐應(yīng)用越來越廣泛。根據(jù)燃煤形式，燃煤熱風(fēng)爐又可分為水煤漿熱風(fēng)爐、塊煤熱風(fēng)爐以及煤粉熱風(fēng)爐。其使用說明見表1。

表1 燃煤熱風(fēng)爐使用說明

1 兩種典型的煤粉熱風(fēng)爐系統(tǒng)

根據(jù)對(duì)煤粉處理方式的不同，可分為兩種典型的煤粉熱風(fēng)爐系統(tǒng)。

1.1 直吹式煤粉熱風(fēng)爐系統(tǒng)

直吹式煤粉熱風(fēng)爐系統(tǒng)工藝流程見圖1。

圖1 直吹式煤粉熱風(fēng)爐系統(tǒng)工藝流程注：1—燃料煤處理系統(tǒng)(包括破碎機(jī)、帶式輸送機(jī)、碎煤倉等設(shè)備)；2—稱重給煤機(jī)；3—磨煤機(jī)；4—煤粉熱風(fēng)爐；5—燃油/燃?xì)鉄犸L(fēng)爐；6—煙氣風(fēng)機(jī)；7—磨煤機(jī)密封風(fēng)機(jī)；8—燃油/燃?xì)鉄犸L(fēng)爐燃燒空氣風(fēng)機(jī)；9—煤粉熱風(fēng)爐燃燒空氣風(fēng)機(jī)

1.2 中間貯倉式煤粉熱風(fēng)爐系統(tǒng)

中間貯倉式煤粉熱風(fēng)爐系統(tǒng)工藝流程見圖2。

圖2 中間貯倉式煤粉風(fēng)爐系統(tǒng)工藝流程注：1—燃料煤處理系統(tǒng)(包括破碎機(jī)、帶式輸送機(jī)、碎煤倉等設(shè)備)；2—稱重給煤機(jī)；3—磨煤機(jī)；4—煤粉收集器；5—煤粉發(fā)送；6—煤粉熱風(fēng)爐；7—煙氣風(fēng)機(jī)；8—燃油/燃?xì)鉄犸L(fēng)爐；9—磨煤機(jī)密封風(fēng)機(jī)；10—燃油/燃?xì)鉄犸L(fēng)爐燃燒空氣風(fēng)機(jī)；11—燃煤熱風(fēng)爐燃燒空氣風(fēng)機(jī)

兩種典型的煤粉熱風(fēng)爐系統(tǒng)均設(shè)置一臺(tái)小型燃油/燃?xì)鉄犸L(fēng)爐，為煤粉制備系統(tǒng)中磨煤干燥提供熱煙氣。實(shí)際上通過工藝計(jì)算及調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)后續(xù)干燥裝置和磨煤干燥系統(tǒng)共用一臺(tái)熱風(fēng)爐。

2 直吹式煤粉熱風(fēng)爐系統(tǒng)

2.1 工藝設(shè)計(jì)

在中國(guó)五環(huán)工程有限公司印尼某項(xiàng)目中，采用直吹式煤粉熱風(fēng)爐系統(tǒng)為磷石膏干燥裝置提供熱煙氣，燃料煤為當(dāng)?shù)睾置骸?/p>

本工藝系統(tǒng)中磨煤干燥煙氣來自于干燥裝置煙氣主管道，經(jīng)過冷卻器與空氣混合后，由煙氣風(fēng)機(jī)送入中速磨煤機(jī)用于磨煤干燥。系統(tǒng)中燃煤熱風(fēng)爐中長(zhǎng)明燈采用LPG，原始開車采用柴油，當(dāng)爐膛溫度達(dá)到400℃時(shí)，逐漸通入煤粉作為燃料，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行正常時(shí)，切斷柴油管線，僅燃燒煤粉。工藝系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，燃煤熱風(fēng)爐出風(fēng)管溫度約為800℃，磨煤干燥需要的一次風(fēng)溫度約為200℃，中速磨煤機(jī)出口溫度約為65℃。在開車之前和停車之后，均通入壓縮空氣/低壓蒸汽對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行吹掃，防止系統(tǒng)中煤粉堆積進(jìn)而產(chǎn)生危險(xiǎn)。

2.2 設(shè)備選型

(1)燃料煤處理系統(tǒng)。燃料煤處理系統(tǒng)是為了使進(jìn)入中速磨煤機(jī)的燃料煤粒度小于10 mm，其中包括雙輥破碎機(jī)、帶式輸送機(jī)、褐煤緩沖儲(chǔ)倉、褐煤緩沖儲(chǔ)倉安全檢測(cè)裝置。

(2)中速磨煤機(jī)。根據(jù)印尼現(xiàn)場(chǎng)燃料煤的特性，選用對(duì)煤種適應(yīng)較強(qiáng)的中速磨煤機(jī)來制得煤粉，采用離心風(fēng)機(jī)對(duì)中速磨煤機(jī)進(jìn)行密封。本工藝系統(tǒng)中，中速磨煤機(jī)在微正壓下運(yùn)行。

圖3 中國(guó)五環(huán)印尼項(xiàng)目直吹式煤粉熱風(fēng)爐系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)注：1—燃料煤處理系統(tǒng)(包括破碎機(jī)、帶式輸送機(jī)、碎煤倉等設(shè)備)；2—稱重給煤機(jī)；3—磨煤機(jī)；4—燃煤熱風(fēng)爐；5—冷卻器；6—煙氣風(fēng)機(jī)；7—磨煤機(jī)密封風(fēng)機(jī)；8—燃煤熱風(fēng)爐燃燒空氣風(fēng)機(jī)

(3)燃煤熱風(fēng)爐。燃煤熱風(fēng)爐為立式爐結(jié)構(gòu)，主爐體分3個(gè)室：燃燒室、燃燼室、混合室。熱風(fēng)爐燃燒部分設(shè)置3種燒嘴：燃?xì)鉄?長(zhǎng)明燈用)、燃油燒嘴(開工階段預(yù)熱用)、煤粉燒嘴(正常開車使用)。主爐體上設(shè)置風(fēng)道，通過調(diào)節(jié)稀釋空氣，確保煤粉燃燒過程中溫度不高于灰熔點(diǎn)，防止結(jié)垢形成堵塞。燃燒室下方設(shè)灰斗，貯存燃燒后的煤灰到一定料位后，聯(lián)鎖打開灰斗下方旋轉(zhuǎn)給料機(jī)，自動(dòng)排灰。

(4)冷卻器。選用的冷卻器為文丘里結(jié)構(gòu)，高溫?zé)煔?約800℃)和空氣在冷卻器中混合成中溫?zé)煔?約200℃)，用于磨煤干燥系統(tǒng)。

(5)高溫?zé)煔怙L(fēng)機(jī)。離心式高溫?zé)煔怙L(fēng)機(jī)，將混合后的中溫?zé)煔?約200℃)送至磨煤機(jī)。

(6)管道。熱風(fēng)爐主煙氣管與冷卻器間管道采用碳鋼+內(nèi)襯澆注料；柴油管線為不銹鋼管，其他為碳鋼管。

2.3 工藝控制說明

本工藝系統(tǒng)采用先進(jìn)的DCS控制系統(tǒng)，通過設(shè)置流量計(jì)、溫度儀、壓力表、電動(dòng)控制閥、電動(dòng)開關(guān)閥、CO檢測(cè)儀等工藝閥門及儀表，所選儀表及控制設(shè)備是先進(jìn)、可靠的，能保證工藝裝置的長(zhǎng)期、安全生產(chǎn)和操作。

正常運(yùn)行時(shí)，通過燃煤熱風(fēng)爐出口溫度反饋來調(diào)節(jié)給煤量，通過燃煤熱風(fēng)爐自身溫度表的溫度反饋來控制燃煤熱風(fēng)爐燃燒空氣風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量；通過磨煤機(jī)出口溫度反饋來控制進(jìn)入冷卻器空氣量。DCS控制系統(tǒng)中，各設(shè)備之間設(shè)有聯(lián)鎖裝置，也可解除聯(lián)鎖，單機(jī)操作；整個(gè)直吹式燃煤熱風(fēng)爐系統(tǒng)設(shè)置有安全聯(lián)鎖，在系統(tǒng)某環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時(shí)，可實(shí)現(xiàn)緊急停車以保護(hù)其他重要的工藝設(shè)備/閥門。

3 結(jié)語

(1)和典型的燃煤熱風(fēng)爐系統(tǒng)相比，本直吹式燃煤熱風(fēng)爐系統(tǒng)中磨煤干燥采用燃煤熱風(fēng)爐，產(chǎn)生的部分熱煙氣在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)。避免單獨(dú)設(shè)置一臺(tái)小熱風(fēng)爐，冷卻器作為一個(gè)特殊管件安裝在熱煙氣管上，這種配置減少了投資及占地。

(2)本直吹式燃煤熱風(fēng)爐系統(tǒng)中采用中速磨煤機(jī)制取煤粉，磨煤機(jī)在正壓下運(yùn)行，減少了中間煤粉收集和中間儲(chǔ)倉環(huán)節(jié)；系統(tǒng)的正常運(yùn)行也進(jìn)一步證明，中速磨正壓直吹式制粉系統(tǒng)是較為經(jīng)濟(jì)安全的制粉系統(tǒng)。

(3)本直吹式燃煤熱風(fēng)爐系統(tǒng)中燃煤熱風(fēng)爐主爐體分為3部分，使煤粉在熱風(fēng)爐爐體中盡可能地完全燃燒，使熱轉(zhuǎn)化率大幅度提高。