沸腾炉工作原理

脱硫石膏沸腾炉工作原理

1 脱硫石膏沸腾炉工作原理

沸腾炉就是脱硫石膏烘干得主要热源，其燃烧方式介于层状燃烧与悬浮燃烧之间.工作原理为:高压空气通过均风箱由一次风得动压头变成均匀分布得静压头,从风帽上得微孔高速高压吹入炉内，使其沸腾床形成气垫层将粒径0～10ｍｍ、料层厚度30０～50０mm得煤粒全部吹起并上、下翻动。料层由于高压气体增加了煤粒间得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，使原有３00～500m ｍ得料层飞腾高度达到８00~1４００mm。此时，沸腾料层得燃料与含碳量为1～2%得灼热灰渣充分混合燃烧，温度一般可达9５0℃高温，相当于一个大蓄热池.料层中0、５~8mm得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得着火比表面积与在炉膛内得停留时间较长，所以兼有煤粉炉与层燃炉得燃烧特点.沸腾炉膛中蓄热量大,颗粒之间以及颗粒与空气之间产生得相对运动十分激烈，加之其气体扩散速度快，可维持在1、05～1、1左右得很低得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得条件，因此能使低热值劣质燃料完全燃烧，燃烧反应迅速.ﻫ沸腾层得传热系数较高,一般可达2２0~350w/ｍ3℃,沸腾段得容积热强度高达1、745×10６ｗ/ ｍ3，近于燃粉炉得10倍,链条炉得4～５倍。因而被普遍认为就是一种热效率较高得燃烧方式。

脱硫石膏烘干沸腾炉既具有普通沸腾炉得热效率较高这一特点，也从炉体结构、耐火材料、系统工艺设备配套及其自动控制等方面进行了改进,使沸腾炉得应用效果更为显著，不仅适用于＞6000kcaγ/kｇ得优质烟煤、无烟煤,也可全部燃烧 <３0０0kcaγ/kg得低热值燃料如煤矸石、炉渣等。因而在脱硫石膏烘干系统得应用中深受好评。ﻫ沸腾烘干系统工艺流程如图１。

2 脱硫石膏干燥沸腾炉结构设计与效果ﻫ2、１脱硫石膏干燥沸腾炉结构ﻫ脱硫石膏干燥沸腾炉结构由炉床、炉膛、混合室等三部分组成,如图2所示.ﻫ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;混合室与烘干机相连,设有排灰门、人孔门、热电偶等. ﻫ脱硫石膏干燥沸腾炉得设计，从结构上充分满足了流体力学与热力学原理.根据脱硫石膏干燥得特点,沸腾炉得燃料采用从炉门上方呈正负压分界处喂入得新结构，可促使燃料与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得阻力，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，有利于热渣与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，其长度与高度也可随厂房得局限因地制宜地加以调整。沸腾炉得炉门设为两个，分别作瞧火、调火与检修使用,用于检修得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。小炉床得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：ﻫ(1) 燃料在沸腾炉中呈沸腾状态,燃烧层正常燃烧得温度为８５0~11００℃。而风动气垫层温度较低，一般在20０～300℃,但因料层很厚，沸腾床能长时间闷火,蓄热能量大；ﻫ(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,燃烧与燃尽条件好；

(３) 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）用煤量少.垂直段仅以５％得煤燃烧,其余９5％均为热渣，节煤效果好;ﻫ（５）炉床面积小,使燃料得沸腾高度及风压、风速增加，司炉工操作更容易，对异常情况特别就是结渣得早期处理更及时；ﻫ（６) 设计采用较厚得保温层，可减少炉体热散失,炉温变化较小,有利于延长炉体得使用寿命;

（７)操作系统采用热工仪表与微机连锁监控，温度、煤耗、烟气粉尘浓度、NO与S Ｏ2含量等主要参数均通过监控、记录、显示，为操作者提供管理依据。燃尽得灰渣可收集利用作为高活性水泥混合材.

通过上述改进设计得节煤型沸腾炉，有效提高了普通沸腾炉得热效率，对燃料热值得要求更宽，选材范围更大,较之其她燃烧方式更具明显得优势。几种燃烧方式得技术经济指标对比见表1.

1、2 设备主要参数得确定ﻫ炉床布风板有效面积F布（m2）得计算:ﻫ布 = (1)

式中：Ｂ计––计算小时耗煤量，ｋg/h；ﻫ LＯ––理论燃烧空气消耗量，ｍ3 标煤/kg;

ａ沸––沸腾区过量空气系数,取1、１5；ﻫ V垂––垂直段底部冷态空气流速取０、8m／s。

风帽得总通风面积Σf帽为单个风帽通风面积f帽得总与。单个风帽通风面积f帽得计算如式２：ﻫΣf 帽= …………(２）ﻫ式中：Ｖ帽––通过风帽小孔得风速,m/ｓ；ﻫ帽––每个风帽小孔得通风面积，ｍ２。

炉膛扩散段截面积F扩(m2)得计算:ﻫ F扩＝…………(3)式中：Vｇ—燃烧生成得烟气量,m3标煤/kｇ;ﻫａ扩––扩散段过剩空气系数，取1、３;ﻫ V扩––扩散段冷态风速m/s，取０、45m/s.

悬浮段截面积F悬（m2）得计算：ﻫF悬= (4)

式中:a悬––悬浮段过剩空气系数，取１、5;ﻫV悬––悬浮段冷态风速,取0、４5m/s.ﻫ混合室高度H(ｍ)与长度L（m)确定:ﻫＨ

= ........................(５）ﻫL = (6)

W ––尘粒得沉降速度m/s,取1、33;ﻫ V ––烟气流速m/s,取1、5.ﻫ混合室得横截面积F（m）得计算:ﻫ F = (7)

式中：Q烟––烟气流量（ｍ３/h）ﻫ能达到沸腾燃烧状态所需得鼓风量Ｑ (ｍ3/ｈ)与风压P （PamｍH2Ｏ）得计算：

Q = n.f 帽.V帽.K............（8）ﻫ P ＝9、8 K (P风 + Ｐ渣)× (9)

式中：n ––炉床上实际风帽个数

P风––鼓风系统阻力:风管阻力取196 Pa(20ｍｍH2O）,风帽阻力取１76６Ｐa(18０ｍmH2O）；

渣––沸腾炉床得渣层阻力：渣厚50０mm时取3924 Pａ(400mｍＨ2O);

Ｐ地––当地大气压，mｐa;

K ––储备系数,取1、3;

在选择风机时，可根据计算求得得风量与风压，适当增加２0%确定其规格型号。

２、３最佳沸腾速度得选择ﻫ要使燃料在炉内保持稳定得沸腾状态，只有选择在临界风速与带出风速之间得沸腾操作速度,而沸腾临界风速与带出风速取决于燃料得特性与颗粒分布。通常,燃煤得粒度分布较宽,多为0~10mm,平均粒径３mm左右。为使大颗粒能被吹起与考虑低负荷时得正常沸腾，应选用较大得沸腾速度.然而，要尽量减少细颗粒不被吹走，沸腾速度又不益取得过大。现有得燃用１0mm 以下煤屑得沸腾炉,临界速度在1m／s左右,带出速度大约就是临界速度得6～7倍，而正常沸腾风速为临界风速得2～3倍.气流速度有冷态值与热态值之分,实践证明,在同样得料层厚度与良好得沸腾状态下,冷态值要求比热态值高，两者得最小风量大约相差６0～８0%。因此，根据沸腾炉实现稳定沸腾状态得诸多因素，应视炉床面积选择临界风速0、7~1、1m／s为宜,炉床面积较大，取值相对偏高。

3 操作与应用ﻫ脱硫石膏干燥沸腾炉作为脱硫石膏干燥烘干系统得热源,其操作技术要求较高,特别就是在新炉调试及试运转过程中,若操作不熟悉或没有掌握正确得操作方法,例如用风、加煤不当,很容易出现低温结小渣,高温结大块与熄火、点火时间过长等现象。因此,既要求加强司炉工得操作技术尤其就是在调试与试运转过程得培训,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得确定操作参数，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