浅谈沸腾炉的设计

浅谈沸腾炉的设计、使用要点

工业原、燃材料、半成品、成品为了下道工序的更好制备、储存，大多要进行烘干，大规模的工业生产，必然采用烘干设备。

烘干系统使用效果的好坏，不仅体现在本体设计上的周密、统盘考虑，比如较低的热损失、料气的充分交换；还要考虑系统中的众多因素，使之达到最佳结合。热风炉的选择、设计、使用就是很重要的环节。

一、热风炉的选择

热风炉是烘干系统的热量来源。热风炉热效率高低取决于热烟气的输入量和介质温度，实际应用中热风炉有多种形式。

手烧炉：由人工手动喂煤，可直接燃烧 50mm 以下的粒状煤，需不断的进煤、清渣，工人劳动强度大，大量冷风带入炉内，燃烧过程不稳定、炉内烟气温度低、不完全燃烧损失大，造成煤耗高、热效率低、供热量小。

喷煤炉：对火烟深度控制要求严格，火焰过深，则容易烧坏烘干机内部筒体及扬料板，甚至改变物料的物性；过短，则烟气进入烘干机的温度不足，烘干能力变差。此外，对煤质及细度要求严格，燃烧不稳定，操作难度大。

燃油(气)炉：利用油、气作为燃料，优点是燃尽率高，易于操作。缺点是对操作的要求，优其是对安全的要求极高，严禁泄漏,，以防爆炸。

沸腾炉：它介于层燃和悬浮状燃烧之间，燃烧时呈沸腾状态，具有强化燃烧、传热效果好、结构简单、可燃烧劣质燃料等优点。但传统沸腾炉由于局部结构设计不合理，直角部分多，使用寿命短，炉内易结渣，涡流现象严重，煤耗较高，燃烧温度偏低。

节煤型高温沸腾炉：是我所在传统沸腾炉的基础上进行整体改型和优化设计的一种KF新炉型。其采用小炉床整体框架结构，炉床容积较常规缩小，炉体结构更加稳固，大大提高了炉体的使用寿命和单位容积热强度；减少了尖锐直角，降低了结渣频率，能够在原有沸腾炉的基础上节煤 40 ～ 60% ，炉温大幅度提升并可自由控制，进一步放宽了对劣质煤的适应程度。几种炉型的技术经济指标对比见表 1 ，单位容积热强度对比见表 2 。

表 1 不同燃烧方式的技术经济指标比较

炉型

煤低位

热值 /

c aγ/ kg

燃烧

温度

℃

灰渣含

碳量

%

煤耗

kg/t

投资 /

万元

层燃式手烧炉5000 600 18 40 8 喷燃式煤粉炉6000 900 12 30 12 普通沸腾炉4500 700 8 28 16 节煤型沸腾炉3000 1100 4 18 16

表 2 几种炉型炉膛容积热强度比较

炉型q v ( kW/m 3 )

煤粉炉175～233

抛煤机炉233～291

普通沸腾炉930～1170

节煤型沸腾炉1350～1861

燃油炉291～349

高炉煤气燃气炉233～349

节煤型高温沸腾炉因对燃煤的适应性强，能燃烧劣质煤，操作简单，节煤显著而为众多企业所选用。

二、参数的选取

燃烧室的大小，即炉蓖面积、炉膛容积的计算选取。

1、热耗和耗煤量

热耗和耗煤量按下列公式计算：

q=lc1t1/η

g= lc1t1/ηQ DW

g c= lc1t1W1-W2/ηQ DW100－W1

G C=Wg 或 G C=1000Ggc

式中 l----蒸发1 kg水需要的热气体量，Nm3/ kg水;

c1---- 进烘干机热气体平均比热，kJ/( Nm3。℃)；

t1---进烘干机热气体的温度，℃；

W1---进烘干机物料的初水份，%

W2---出烘干机物料的终水份，%

q----烘干机的热耗，kJ/kg水；

g----烘干机的煤耗，kg煤/kg水；

g c-----烘干机的煤耗，kg煤/kg烘干物料

G C ---燃烧室耗煤量， kg煤/h;

Q DW-----煤的低位热值，kJ/kg煤

2、燃烧室炉篦面积

F= G C Q DW/q F

式中F----燃烧室炉篦面积包括炉条及通风孔隙面积在内，并按其在水平面上的投影面积计算，m2;

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3、燃烧室炉膛容积

V= G C Q DW/q V

式中V--燃烧室炉膛空间容积，m3；

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4、沸腾炉的一般技术参数：冷态沸腾风速约1m/s；布风板开孔率为2.2%~3%；风帽的小孔风速约30~45 m/s；各帽头之间的间隙中断面风速约为2~2.5 m/s；悬浮段的热态风速约为0.8~1.2 m/s；布风板下的断面风速小于或等于为1.5 m/s；风箱进口处的风速小于5 m/s。

5、沸腾炉的鼓风机压力为6000—8000Pa较为适宜。

三、结构设计的注意点

1、为便于操作,炉篦深度不宜超过2mm；沿炉篦宽度1-1.5m设一个炉门。

2、炉膛高度以易于操作为原则。

3、炉膛长宽比宜选用3:1。

4、炉膛应成断面放大式，与垂直面成22°。

5、炉膛内最边壁的风帽与炉内壁距离为20-30mm。

6、筑砌内、外层耐火砖、红砖时砖缝要错开，且之间要有搭接砖。

7、外层砖筑砌完后，外圈要用钢架拉起来，以增加其钢性、整体牢固性。

8、当用煤量大于180kg/h时，加煤应采用机械加煤、出渣。

9、合理、合适的挡火墙高度有利于控制进入烘干机的热气体温度，避免烧坏烘干机筒体前端。

10、穿过沸腾炉的喂料管，要外敷耐热混凝土或选用耐高温的耐热不锈钢，并做好之间的密封。

11、沸腾炉出气口附近要装设测温热电偶，以利于控制出气烟气温度。

四、使用中应注意的问题

1、进炉煤粒径的控制

为满足沸腾炉沸腾的要求，应控制进炉煤碳的粒径在3 mm左右，最大的不超过8 m m。2、生产组织、热风炉的操作对煤耗影响较大。

煤耗的高低不仅受出口烟气的温度、系统的保温减少热散失、煤炭的燃尽度等有关，而且与生产组织、热风炉的操作有关。后者易忽略，有的厂家库容小，经常断续生产，烘一个班停几天，经常熄炉、生炉导致煤耗高；也有的厂家对热风炉的操作掌握不得要领，要针对不同炉型(沸腾炉、喷煤炉、燃油炉等)采用不同的方法，抓住要点、尽量闭炉操作，提高煤炭的燃尽率，减少漏风。

3、合理用风，勤于操作，防止结焦。

操作人员要经过严格培训，认别火焰的颜色，以判断炉内的温度，进行针对性地调整，以保证炉内正常煅烧。