沸腾炉工作原理

1、脱硫石膏沸腾炉工作原理1脱硫石膏沸腾炉工作原理沸腾炉是脱硫石膏烘干的主要热源，其燃烧方式介于层状燃烧和悬浮燃烧之间。工 作原理为：高压空气通过均风箱由一次风的动压头变成均匀分布的静压头，从风帽 上的微孔高速高压吹入炉内，使其沸腾床形成气垫层将粒径010mm、料层厚度 300500mm的煤粒全部吹起并上、下翻动。料层由于高压气体増加了煤粒间的空隙 膨胀而产生激烈运动，并在不停地翻腾、跳动中与空气混合，便原有300500mm 的料层飞腾高度达到8001400mmo此时，沸腾料层的燃料与含碳量为12%的灼 热灰渣充分混合燃烧，温度一般可达950°C高温，相当于一个大蓄热池。料层中0.5 8

2、mm的颗粒不易被气体带出燃烧室，能较长时间停留在沸腾料层中直到燃烬，然后 由炉底冷渣管排出。沸腾炉由于燃料具有较大的着火比表面积和在炉膛内的停留时 间较长，所以兼有煤粉炉和层燃炉的燃烧特点。沸腾炉膛中蓄热量大，颗粒之间以 及颗粒和空气之间产生的相对运动十分激烈，加之其气体扩散速度快，可维持在 1.05-1.1左右的很低的过量空气系数下强烈燃烧，而且不必预热，这就形成了强氧 燃烧的条件，因此能使低热值劣质燃料完全燃烧，燃烧反应迅速。沸腾层的传热系数较高，一般可达220350w/m3°C，沸腾段的容积热强度高达 1.745X106w/ m3,近于燃粉炉的10倍，链条炉的45倍。因而被普遍

3、认为是一种 热效率较高的燃烧方式。脱硫石膏烘干沸腾炉既具有普通沸腾炉的热效率较高这一特点，也从炉体结构、耐 火材料、系统工艺设爸配套及其自动控制等方面进行了改进，使沸腾炉的应用效果 更为显著，不仅适用于6000灶叭/煌的优质烟煤、无烟煤，也可全部燃烧3000kcaV/kg的低热值燃料如煤砰石、炉渣等。因而在脱硫石膏烘干系统的应用中深 受好评。沸腾烘干系统工艺流程如图lo2脱硫石膏干燥沸腾炉结构设计与效果2.1脱硫石膏干燥沸腾炉结构脱硫石膏干燥沸腾炉结构由炉床、炉膛、混台室等三部分组成，如图2所示。图中，炉床部分包括均风箱、布风板、风帽、出渣孔等；炉膛部分包括垂直段、 扩散段、悬浮段及炉门；混合

4、室与烘干机相连，设有排灰门、人孔门、热电偶等。 脱硫石膏干燥沸腾炉的设计，从结构上充分满足了流体力学和热力学原理。根据脱 硫石膏干燥的特点，沸腾炉的燃料采用从炉门上方呈正负压分界处喂入的新结构， 可促使燃料和热渣均匀混合及充分燃烧。也有利于热烟气在扩散段释放并由风机抽 入混合室。为减少热气在运动过程中的阻力，其过渡段采用收口式平滑结构设计， 便于热风顺利、迅速地进入烘干机参与热交换。其挡火墙采用堆积型结构，有利于 热渣和飞灰回到垂直段或混合室积灰斗，同时可为老厂烘干系统因场地小而方便使 用异型沸腾炉提供条件，其长度和高度也可随厂房的局限因地制宜地加以调整。沸 腾炉的炉门设为两个，分别作看火、调

5、火和检修便用，用于检修的炉门可方便耐火 砖活砌或出现结渣时打开清理，避免操作人员在高温下进入炉内清理结渣，即方便 又安全。小炉床的设计保证了节煤这一基本要素，其炉床面积比一般沸腾炉减小1/3, 单位时间加煤量减小30%,因此节煤效果明显、操作方便。脱硫石膏干燥沸腾炉具有以下特点：燃料在沸腾炉中呈沸腾状态，燃烧层正常燃烧的温度为850-1100eC o而风动气 垫层温度较低，一般在20030(TC，但因料层很厚，沸腾床能长时间闷火，蓄热能量大;(2)由于鼓入高压空气，使炉内空气过量系数高，形成强氧燃烧，燃烧和燃尽条件好;沸腾层内受热面积大，传热强烈，易于燃烧。因此炉膛内单位容积热强度高；(4)用

6、煤量少。垂直段仅以5%的煤燃烧，其余95%均为热渣，节煤效果好；炉床面积小，使燃料的沸腾高度及风压、风速増加，司炉工操作更容易，对异常 情况特别是结渣的早期处理更及时； 设计采用较厚的保温层，可减少炉体热散失，炉温变化较小，有利于延长炉体的 使用寿命；(7)操作系统采用热工仪表和微机连锁监控，温度、煤耗、烟气粉尘浓度、NO和 SO2含昼等主要参数均通过监控、记录、显示，为操作者提供管理依据。燃尽的灰 渣可收集利用作为高活性水泥混合材。通过上述改进设计的节煤型沸腾炉，有效提高了普通沸腾炉的热效率，对燃料热值 的要求更宽，选材范围更大，较之其他燃烧方式更具明显的优势。几种燃烧方式的 技术经济指标对

7、比见表lo1.2设备主要参数的确定炉床布风板有效面积F布(m2)的计算：布二(1)式中：E计-计算小时耗煤最，kg/h;LO- -理论燃烧空气消耗量，m3标 煤/kg；“弗-沸腾区过星空气系数，取1.15；V垂-垂直段底部冷态空气流速取0.8m/so风帽的总通风面积Ef帽 为单个风帽通风面积F帽 的总和。单个风帽通风面积f 帽的计算如式2:Ef帽式中：V帽 通过风帽小孔的风速，m/s；帽-每个风帽小孔的通风面积，m2o炉膛扩散段截面积F扩(m2)的计算：F扩二 (3)式中：倉一燃烧生成的烟气最，m3标煤/kg；巾扩- -扩散段过剩空气系数，取1.3；V扩 扩散段冷态风速m/s,取0.45m/s

8、o悬浮段截面积F悬(m2)的计算：F 悬二(4)式中：a悬-悬浮段过剩空气系数，取1.5；V悬-悬浮段冷态风速，取0.45m/so混合室高度H (m)和长度L (m)确定：H= (5)L 二(6)W -尘粒的沉降速度m/s,取1.33;V烟气流速m/s,取1.5。混合室的横截面积F (m)的计算：F 二(7)式中：Q烟-烟气流最(m3/h)能达到沸腾燃烧状态所需的鼓风量Q (m3/h)和风压卩(PammH2O)的计算:Q = n f 帽 V 帽 K (8)P = 9.8 K (P 风 +P 渣)X (9)式中：n -炉床上实际风帽个数卩风-鼓风系统阻力：风管阻力取196 Pa(20mmH2O)

9、,风帽阻力取1766 Pa(180mmH2O);渣 - -沸腾炉床的渣层阻力：渣厚500mm时取3924 Pa(400mmH20);卩地- -当地大气压，mpa；K -储笛系数，取1.3;在选择风机时，可根据计算求得的风最和风压，适当增加20%确定其规格型号。 2.3最佳沸腾速度的选择要便燃料在炉内保持稳定的沸腾状态，只有选择在临界风速和带出风速之间的沸 腾操作速度，而沸腾临界风速和带出风速取决于燃料的特性和颗粒分布。通常，燃 煤的粒度分布较宽，多为010mm,平均粒径3n佃左右。为使大颗粒能被吹起和考 虑低负荷时的正常沸腾，应选用较大的沸腾速度。然而，要尽昼减少细颗粒不被吹 走，沸腾速度又不

10、益取得过大。现有的燃用10mm以下煤屑的沸腾炉，临界速度在 lm/s左右，带出速度大约是临界速度的67倍，而正常沸腾风速为临界风速的23 倍。气流速度有冷态值和热态值之分，实践证明，在同样的料层厚度和良好的沸腾 状态下，冷态值要求比热态值高，两者的最小风長大约相差6080%。因此，根据 沸腾炉实现稳定沸腾状态的诸多因素,应视炉床面积选择临界风速0.7l.lm/s为宜, 炉床面积较大，取值相对偏高。3操作与应用脱硫石膏干燥沸腾炉作为脱硫石膏干燥烘干系统的热源，其操作技术要求较高，特 别是在新炉调试及试运转过程中，若操作不熟悉或没有拿握正确的操作方法，例如 用风、加煤不当，很容易出现低温结小渣，高

11、温结大块和熄火、点火时间过长等现 象。因此，既要求加强司炉工的操作技术尤其是在调试和试运转过程的培训，掌握 操作方法，也需根据工艺及设备等生产实际情况因地制宜的确定操作参数，制定操 作规程。着重应注意以下几个操作环节。1快速点火过程脱硫石膏干燥沸腾炉由于炉床面积小，保温性能好，因此点火较一般沸腾炉容易。 首先将沸腾炉内填放部分中粗粒黄砂或沸腾炉渣，加入少長碎煤拌和均匀，填于炉 床，填料厚度约300400mm,用高压风机吹起几次，用大小基本均匀的木材引火, 并在其燃至木炭状时加入少量碎煤，同时迅速以大风最供风，继而改用小风适度吹 养。如此反复23次，直到沸腾炉渣逐步呈红色后再加少量碎煤，用中等风

12、量吹至 其完全沸腾燃烧，打开引风机即进入正常燃烧状态。3.2稳定燃烧过程正常燃烧过程中，可依据炉内火焰的颜色来决定是否调整加风或加煤最。炉内的炉 渣高度应保持在550-650mm,风压应稳定在700800mmH20,炉火呈粉红色，热 风温度为750900°C。若炉内热渣呈暗红色，说明温度偏低，需加入燃料，热渣呈 白色时，则温度过高，需加大风長并加入冷渣降温。-3.3结渣的处理结渣类型分为低温结渣和高温结渣，其处理方法各不相同。低温结渣，在点火或闷 火时易出现低温结小块现象，此时应首先急吹几次，将其冲散，然后人工清除较大 块结渣，加少量煤养火后，继续燃烧；高温结渣时，如出现炉床面不沸腾

13、或多处小 孔喷火，表明巳形成高温结大块，此时先停止加煤，然后加大风長吹冷结渣，打开 下层炉门，将大块炉渣清除，填渣后利用炉温重新起火。3.4闷火与起火闷火前首先关闭喂煤机，高压风机送风吹动炉内热渣翻腾，同时观察炉膛渣粒表层 或煤粒的颜色。若呈白色状应继续吹风至冷，使其变为暗红色时停止高压风机、关 闭调风阀，保持炉渣高度约500600mm,最后关闭引风机。起火前先加少量煤，再开高压风机，用大风将炉渣完全沸腾后，立即换小风喷吹， 若沸腾渣呈暗黑色，即加大喂煤量，同时用大、小风最交替喷吹。也可用交替开闭 高压风机风阀的方法来控制起火状态，开则吹风，闭则养火，这样反复几次，至到 炉膛内的炉渣呈红色，即转入正常燃烧阶段。正常运行中，脱硫石膏干燥沸腾炉烘 干系统的风温、风压、风長等操作参数随烘干机的规格不同大致如表2。由于沸腾炉能够强化燃烧，其燃烧热负荷和传热系数较高，因而，根据热力学 和流体力学原理将其炉膛尺寸大大缩减，可达到大幅度降低煤耗的目的