热风炉技术方案

山西安龙重工有限公司热风炉系统设备

技

术

方

案

湖北神雾热能技术有限公司

2009.12.02

一、前言

该项目是遵循山西安龙重工有限公司所提技术要求设计，所采用的技术核心主要是目前国内外先进的燃气半预混双旋流燃烧技术等。

二、设计基础

1、原始参数及现场条件

1).处理原料

待定

2).处理能力：待定

2 热风炉工况参数

1).最大热负荷：2000×104Kcal/h

2).热风炉出口热风温度：50～300℃

3).热风炉出口热风流量：187000 Nm3/h(在300℃工况下)

4).燃料参数

煤气(具体种类待定)：热值约1000 Kcal/Nm3

压力：6～8 kPa

5).液化气或其它高热值燃气（启炉和长明火燃料）

热值：20000 kcal/Nm3

压力：10kPa

6).煤气吹扫气参数

氮气：压力：～0.2 MPa

三、方案内容

2、耐火材料选型参数

低水泥高铝浇注料：用于炉膛耐火内衬

容重～2.3kg/m3

烧后抗压强度110℃×24h ≥15MPa

1000℃×3h ≥25MPa

烧后线变化率1000℃×2h 0～-0.2％

耐火度＞1700℃

3、热风炉设备特点综述

热风炉是根据终端设备对温度的要求，输出适合温度和一定流量热烟气的设备，在满足此基本要求的基础之上，我们重点考虑了如下方面：

a)热风炉在运行过程中对炉内温度实现检测，满足终

端设备所需要风温及风量。燃烧器调节范围大，火焰长度、

扩散角均能和炉子合理匹配，且配有自动点火和火检，保证

安全稳定运行；

b)炉子采用合理的钢结构来支撑本体；选用性能良好

的耐火材料砌筑，采用二次风冷却的方式，确保炉体表面温

度符合技术要求；

c)合理配置炉子检修口、观察孔，结构设计做到开启灵

活，关闭严密，减少炉气外溢和冷风吸入的现象；

d)配备完善的热工控制系统设备，自动化程度高。确

保严格的空燃比和合理的炉压等控制，使热损失减少到最

小；

e)满足低耗、节能的工艺要求；

f)在环保方面，烟气中有害成分游离碳和NO X通过强化

燃料与空气混合，避免游离碳的生成；同时降低燃烧过剩空

气系数和火焰温度是减少NO X的有效技术措施。实现减少

NO X的生成量。

4、热风炉系统及主要技术说明

4.1、热风炉结构与组成

热风炉主要由热风炉本体、燃烧器、燃烧及控制系统等组成，另外在热风炉后配有混风筒，以使热风炉产生的烟气和循环烟气相混合，最终以需要的温度和流量供住用气设备。

热风炉本体外型为封闭卧式圆筒形整体结构，鞍型支座支撑。整体分两部分，即燃烧室和混合室。燃烧室前端及尾部设置调温风口（掺冷风口），燃烧室外层与炉体外层之间设置旋流支撑，混合室设置调温风进口和热风出口。

根据炉膛内的温度选择耐火衬里的材料为低水泥高铝质耐热材料，并根据传热计算确定耐火衬里厚度，在环境温度下，热风炉外表面的温升应不大于60℃。热风炉的耐火衬里材料必须有出厂合格证且经过第三方权威机构的检验。

本体上还设置检修口、观察孔、防爆口、测压、测温点等附属设备，详细参见“热风炉结构图”。

调温风从炉体侧面切向进入燃烧室外层夹套，再从燃烧室前端面及尾部筒面圆周上均匀分布的孔中（掺冷风孔）进入，和燃烧室的高温烟气进行混合。燃烧室的温度在1050℃左右，调温风的温度约为20℃，当调温风掺混到燃烧室高温烟气中后，可使燃烧室尾部（进入混合室）温度下降到900℃，起到保护内衬的作用。燃烧室外层夹套，能使调温风流动均匀并被预热，同时起到气体层保温作用，达到减薄炉膛内衬，降低炉壳外表面温度的效果。

大部分调温风从燃烧室外圈壳体均匀地进入混合室，使炉膛出来的烟气与调温风混合，这样一来，不仅保证了热风炉出口烟温的均匀性，也使得热风炉的混合室尺寸有所减小。

4.2、燃烧器结构及性能

燃烧器为空煤气多层相套的结构，并配有点火和火焰检测装置、烧嘴砖等。此烧嘴采用神雾公司的专利产品技术：半预混双旋流燃烧技术。

半预混双旋流湍混燃烧技术采用空气喷出的高速气流形成的负压卷吸低压力的煤气。按一定比例配置的高压空气与煤气的予混合气在负压卷吸作用下就能以一定的高速喷出煤气喷口，这就避免了低压力煤气在喷口处喷射速度低造成回火的危险。该燃烧装置的煤气喷出口附近增设煤气旋流装置，使予混的空煤气以一定的旋流强度与具有一定旋流强度的助燃空气二次掺混，加强了煤气与空气的相互混合，达到了充分燃烧的目的。该技术充分利用了预混式及扩散式燃烧的优点，克服了单纯预混式和单纯扩散式燃烧的不足，经过国内几十家企业的工业应用，得到了一致的好评。

该技术的突出优点如下：

煤气与助燃空气经过两次湍流混合，达到充分燃烧的目的，

燃烧效率可达99.5%以上，节能4%以上。

克服了低压力低热值煤气喷射速度低，易造成回火、脱火的现象。

火焰喷射速度高，火焰刚性强，能实现高强度燃烧。

火焰长度、形状可按用户要求设计。

可根据用户要求设计安装性能可靠的电子点火系统和火焰监测、报警系统。

4.3、热风炉燃烧及控制系统说明

4.3.1、概述

热风炉是一种卧式圆筒炉，配置独立的燃烧及控制系统。本系统根据工艺特殊要求配置一套完善的控制方案，特别从安全上考虑，使燃烧控制操作灵活、安全可靠。

4.3.2、系统组成

本燃烧控制系统采用全套自动控制,整套系统由各种管路(含阀门等)、点火控制箱、各种仪表、控制柜等组成。

其中管路包括主炉煤气管路、点火煤气管路、助燃空气管路、调温风管路、氮气吹扫放散管路等。

主炉煤气管道由安全切断阀、电动盲板阀、压力变送器、流量计、电动调节蝶阀、手阀、管路钢结构等组成。安全切断阀在故障或事故状态下会自动切断主燃气，以确保安全生产。

点火煤气管道由手阀、压力表、管路钢结构等组成，焦炉煤气主要用于启炉和长明火。

助燃风管道由鼓风机、流量计、压力变送器、蝶阀、管路钢结构等组成，并设有变频器来调节风量，鼓风机配有消音器和出口软节，以起到减震和消音的作用。

调温风管道由鼓风机、压力表、管路钢结构等组成，并设有变频器来调节风量，鼓风机配有消音器和出口软节，以起到减震和消音的作用。

另外在热风炉体和出口处分别设置了温度和压力检测装置。

4.3.3、控制功能

热风炉自动化燃烧控制系统是由S7-300PLC控制模块作为控制器，现场总线采用PROFIBUS-DP总线结构将控制器与触摸屏系统相连接，PLC控制器用于生产过程中的逻辑和顺序控制，闭环调节控制，数据采集、计算和过程I／O处理等。德国SIEMENS公司的触摸显示屏（人机界面）用于参数设定、操作和修改、报警和事故显示、过程画面显示、系统状态显示等。并根据用户要求预留通讯接口给DCS。

1）系统启动

系统手动启动。首先吹扫约三分钟，结束后立即启动点火程序。若火检探头检测到稳定的火焰通过火焰控制器发送信号给PLC控制系统，当PLC接收到信号后即认为点火成功；若PLC未接收到火焰信号即认为点火失败，控制系统发出声