沸腾炉工作原理

1、脱硫石膏沸腾炉工作原理创作：欧阳计时间：2021.02. 111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 于高压气体增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，使原有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L2%的灼热灰渣充分混合燃烧，温度一般可达950C 高温，相

2、当于一个大蓄热池。料层中0.58mm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/m3C,沸腾 段的容积热强度高达1.745xl06w/m3,近于燃粉炉的10倍,

3、链条炉的45倍。因而被普遍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、系统工艺设备配套及其自 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6000kcav/kg的优质烟煤、无烟煤，也可全部 燃烧V3000kcav/kg的低热值燃料如煤肝石、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、混合室等三部分组 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

4、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。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

5、以调整。沸腾炉的炉门设为两 个，分别作看火、调火和检修使用，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 8501100Co而风动气垫层温度较低，一般在200300C, 但因料层很厚，沸腾床能长时间闷火，蓄热能量大；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

6、烧。因此炉膛 内单位容积热强度高； 用煤量少。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、风速增加，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

7、具明显的优势。几种燃烧方式的技术经济指标 对比见表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：B计一计算小时耗煤量，kg/h；LO理论燃烧空气消耗量，m3标 煤/kg；a沸一沸腾区过量空气系数，取1.15；V垂一垂直段底部冷态空气流速取0.8m/so风帽的总通风面积If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：f帽 二 (2)式中：V帽一通过风帽小孔的风速，m/s；帽一每个风帽小孔的通风面积，m2。炉膛扩散段截面积F扩(m2)的计算：F扩二 (3)式中：Vg-燃烧生成的烟气量,m3标煤/kg；a扩一扩散段过剩空气系数，取23；

8、V扩一扩散段冷态风速m/s,取0.45m/so悬浮段截面积F悬(m2)的计算： TOC o 1-5 h z F悬二式中：a悬一悬浮段过剩空气系数，取1.5；V悬一悬浮段冷态风速，取0.45m/so混合室高度H (m)和长度L (m)确定：H = (5)L= (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= (7)式中：Q烟一烟气流量(m3/h)能达到沸腾燃烧状态所需的鼓风量Q (m3/h)和风压P(PammH2O)的计算：Q二nf帽V帽-K (8)P = 9.8K(P风+ P渣)x(9)式中：门一炉床上实际风帽个数P风一鼓风系统阻力：

9、风管阻力取196 Pa(20mmH2O), 风帽阻力取 1766 Pa(180 mmH2O)；劝渣 一沸腾炉床的渣层阻力：渣厚500mm时取3924Pa(400mmH20)；P地一当地大气压，mpa；K储备系数，取13；在选择风机时，可根据计算求得的风量和风压，适当增加 20%确定其规格型号。2.3最佳沸腾速度的选择要使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3mm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

10、量减少细颗粒不被吹走，沸腾速度又不益取 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旷7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，两者的最小风量大约相差60-80%o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 操作不熟悉或没有掌握正确的操作方法，例

11、如用风、加煤不 当，很容易岀现低温结小渣，高温结大块和熄火、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坏节。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，加入少量碎煤拌和均匀，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 以大风量供风，继而改用小风适度吹养。如此反复23次

12、, 直到沸腾炉渣逐步呈红色后再加少量碎煤，用中等风量吹至 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 风或加煤量。炉内的炉渣高度应保持在550650mm,风压 应稳定在700800mmH20,炉火呈粉红色，热风温度为 750900Co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，需加大风量并加入冷渣 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彖，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，

13、继续燃烧；高温结渣时，如岀现炉床面不沸腾 或多处小孔喷火，表明已形成高温结大块，此时先停止加煤, 然后加大风量吹冷结渣，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、小风量交替喷吹。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、风量 等操作参数随烘干机的规格不同大致如表2o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。实践证明，脱硫石膏干 燥沸腾炉炉床面