沸騰爐工作原理

1、脫硫石膏沸騰爐工作原理創(chuàng)作：歐陽計(jì)時(shí)間：2021.02. 111脫硫石膏沸騰爐工作原理沸騰爐是脫硫石膏烘干的主要熱源，其燃燒方式介于層狀燃 燒和懸浮燃燒之間。工作原理為：高壓空氣通過均風(fēng)箱由一 次風(fēng)的動(dòng)壓頭變成均勻分布的靜壓頭，從風(fēng)帽上的微孔高速 高壓吹入爐內(nèi)，使其沸騰床形成氣墊層將粒徑010mm、料 層厚度300500mm的煤粒全部吹起并上、下翻動(dòng)。料層由 于高壓氣體增加了煤粒間的空隙膨脹而產(chǎn)生激烈運(yùn)動(dòng)，并在 不停地翻騰、跳動(dòng)中與空氣混合，使原有300500mm的料 層飛騰高度達(dá)到8001400mmo此時(shí)，沸騰料層的燃料與含 碳量為L2%的灼熱灰渣充分混合燃燒，溫度一般可達(dá)950C 高溫，相

2、當(dāng)于一個(gè)大蓄熱池。料層中0.58mm的顆粒不易 被氣體帶出燃燒室，能較長時(shí)間停留在沸騰料層中直到燃 燼，然后由爐底冷渣管排出。沸騰爐由于燃料具有較大的著 火比表面積和在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間較長，所以兼有煤粉爐和 層燃爐的燃燒特點(diǎn)。沸騰爐膛中蓄熱量大，顆粒之間以及顆 粒和空氣之間產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)十分激烈，加之其氣體擴(kuò)散速 度快，可維持在1.05-1.1左右的很低的過量空氣系數(shù)下強(qiáng)烈 燃燒，而且不必預(yù)熱，這就形成了強(qiáng)氧燃燒的條件，因此能 使低熱值劣質(zhì)燃料完全燃燒，燃燒反應(yīng)迅速。沸騰層的傳熱系數(shù)較高，一般可達(dá)220350w/m3C,沸騰 段的容積熱強(qiáng)度高達(dá)1.745xl06w/m3,近于燃粉爐的10倍,

3、鏈條爐的45倍。因而被普遍認(rèn)為是一種熱效率較高的燃燒 方式。脫硫石膏烘干沸騰爐既具有普通沸騰爐的熱效率較高這一 特點(diǎn)，也從爐體結(jié)構(gòu)、耐火材料、系統(tǒng)工藝設(shè)備配套及其自 動(dòng)控制等方面進(jìn)行了改進(jìn)，使沸騰爐的應(yīng)用效果更為顯著， 不僅適用于6000kcav/kg的優(yōu)質(zhì)煙煤、無煙煤，也可全部 燃燒V3000kcav/kg的低熱值燃料如煤肝石、爐渣等。因而 在脫硫石膏烘干系統(tǒng)的應(yīng)用中深受好評(píng)。沸騰烘干系統(tǒng)工藝流程如圖lo2脫硫石膏干燥沸騰爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與效果2.1脫硫石膏干燥沸騰爐結(jié)構(gòu)脫硫石膏干燥沸騰爐結(jié)構(gòu)由爐床、爐膛、混合室等三部分組 成，如圖2所示。圖中，爐床部分包括均風(fēng)箱、布風(fēng)板、風(fēng)帽、出渣孔等; 爐膛部

4、分包括垂直段、擴(kuò)散段、懸浮段及爐門；混合室與烘 干機(jī)相連，設(shè)有排灰門、人孔門、熱電偶等。脫硫石膏干燥沸騰爐的設(shè)計(jì)，從結(jié)構(gòu)上充分滿足了流體力學(xué) 和熱力學(xué)原理。根據(jù)脫硫石膏干燥的特點(diǎn)，沸騰爐的燃料采 用從爐門上方呈正負(fù)壓分界處喂入的新結(jié)構(gòu)，可促使燃料和 熱渣均勻混合及充分燃燒。也有利于熱煙氣在擴(kuò)散段釋放并 由風(fēng)機(jī)抽入混合室。為減少熱氣在運(yùn)動(dòng)過程中的阻力，其過 渡段采用收口式平滑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便于熱風(fēng)順利、迅速地進(jìn)入 烘干機(jī)參與熱交換。其擋火墻采用堆積型結(jié)構(gòu)，有利于熱渣 和飛灰回到垂直段或混合室積灰斗，同時(shí)可為老廠烘干系統(tǒng) 因場地小而方便使用異型沸騰爐提供條件，其長度和高度也 可隨廠房的局限因地制宜地加

5、以調(diào)整。沸騰爐的爐門設(shè)為兩 個(gè)，分別作看火、調(diào)火和檢修使用，用于檢修的爐門可方便 耐火磚活砌或出現(xiàn)結(jié)渣時(shí)打開清理，避免操作人員在高溫下 進(jìn)入爐內(nèi)清理結(jié)渣，即方便又安全。小爐床的設(shè)計(jì)保證了節(jié) 煤這一基本要素，其爐床面積比一般沸騰爐減小1/3,單位 時(shí)間加煤量減小30%,因此節(jié)煤效果明顯、操作方便。脫硫石膏干燥沸騰爐具有以下特點(diǎn)：燃料在沸騰爐中呈沸騰狀態(tài)，燃燒層正常燃燒的溫度為 8501100Co而風(fēng)動(dòng)氣墊層溫度較低，一般在200300C, 但因料層很厚，沸騰床能長時(shí)間悶火，蓄熱能量大；由于鼓入高壓空氣，使?fàn)t內(nèi)空氣過量系數(shù)高，形成強(qiáng)氧 燃燒，燃燒和燃盡條件好； 沸騰層內(nèi)受熱面積大，傳熱強(qiáng)烈，易于燃

6、燒。因此爐膛 內(nèi)單位容積熱強(qiáng)度高； 用煤量少。垂直段僅以5%的煤燃燒，其余95%均為熱渣, 節(jié)煤效果好；爐床面積小，使燃料的沸騰高度及風(fēng)壓、風(fēng)速增加，司 爐工操作更容易，對(duì)異常情況特別是結(jié)渣的早期處理更及 時(shí)；設(shè)計(jì)采用較厚的保溫層，可減少爐體熱散失，爐溫變化 較小，有利于延長爐體的使用壽命；（7）操作系統(tǒng)采用熱工儀表和微機(jī)連鎖監(jiān)控，溫度、煤耗、 煙氣粉塵濃度、NO和SO2含量等主要參數(shù)均通過監(jiān)控、記 錄、顯示，為操作者提供管理依據(jù)。燃盡的灰渣可收集利用 作為高活性水泥混合材。通過上述改進(jìn)設(shè)計(jì)的節(jié)煤型沸騰爐，有效提高了普通沸騰爐 的熱效率，對(duì)燃料熱值的要求更寬，選材范圍更大，較之其 他燃燒方式更

7、具明顯的優(yōu)勢。幾種燃燒方式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 對(duì)比見表lo1.2設(shè)備主要參數(shù)的確定爐床布風(fēng)板有效面積F布（m2）的計(jì)算：布二（1）式中：B計(jì)一計(jì)算小時(shí)耗煤量，kg/h；LO理論燃燒空氣消耗量，m3標(biāo) 煤/kg；a沸一沸騰區(qū)過量空氣系數(shù)，取1.15；V垂一垂直段底部冷態(tài)空氣流速取0.8m/so風(fēng)帽的總通風(fēng)面積If帽為單個(gè)風(fēng)帽通風(fēng)面積f帽的總 和。單個(gè)風(fēng)帽通風(fēng)面積f帽 的計(jì)算 如式2：f帽 二 (2)式中：V帽一通過風(fēng)帽小孔的風(fēng)速，m/s；帽一每個(gè)風(fēng)帽小孔的通風(fēng)面積，m2。爐膛擴(kuò)散段截面積F擴(kuò)(m2)的計(jì)算：F擴(kuò)二 (3)式中：Vg-燃燒生成的煙氣量,m3標(biāo)煤/kg；a擴(kuò)一擴(kuò)散段過?？諝庀禂?shù)，取23；

8、V擴(kuò)一擴(kuò)散段冷態(tài)風(fēng)速m/s,取0.45m/so懸浮段截面積F懸(m2)的計(jì)算： TOC o 1-5 h z F懸二式中：a懸一懸浮段過?？諝庀禂?shù)，取1.5；V懸一懸浮段冷態(tài)風(fēng)速，取0.45m/so混合室高度H (m)和長度L (m)確定：H = (5)L= (6)W塵粒的沉降速度m/s,取1.33；V煙氣流速m/s,取1.5?；旌鲜业臋M截面積F (m)的計(jì)算：F= (7)式中：Q煙一煙氣流量(m3/h)能達(dá)到沸騰燃燒狀態(tài)所需的鼓風(fēng)量Q (m3/h)和風(fēng)壓P(PammH2O)的計(jì)算：Q二nf帽V帽-K (8)P = 9.8K(P風(fēng)+ P渣)x(9)式中：門一爐床上實(shí)際風(fēng)帽個(gè)數(shù)P風(fēng)一鼓風(fēng)系統(tǒng)阻力：

9、風(fēng)管阻力取196 Pa(20mmH2O), 風(fēng)帽阻力取 1766 Pa(180 mmH2O)；勸渣 一沸騰爐床的渣層阻力：渣厚500mm時(shí)取3924Pa(400mmH20)；P地一當(dāng)?shù)卮髿鈮?，mpa；K儲(chǔ)備系數(shù)，取13；在選擇風(fēng)機(jī)時(shí)，可根據(jù)計(jì)算求得的風(fēng)量和風(fēng)壓，適當(dāng)增加 20%確定其規(guī)格型號(hào)。2.3最佳沸騰速度的選擇要使燃料在爐內(nèi)保持穩(wěn)定的沸騰狀態(tài)，只有選擇在臨界風(fēng) 速和帶出風(fēng)速之間的沸騰操作速度，而沸騰臨界風(fēng)速和帶出 風(fēng)速取決于燃料的特性和顆粒分布。通常，燃煤的粒度分布 較寬，多為010mm，平均粒徑3mm左右。為使大顆粒能 被吹起和考慮低負(fù)荷時(shí)的正常沸騰，應(yīng)選用較大的沸騰速 度。然而，要盡

10、量減少細(xì)顆粒不被吹走，沸騰速度又不益取 得過大?，F(xiàn)有的燃用10mm以下煤屑的沸騰爐，臨界速度在 lm/s左右，帶出速度大約是臨界速度的曠7倍，而正常沸騰 風(fēng)速為臨界風(fēng)速的23倍。氣流速度有冷態(tài)值和熱態(tài)值之分, 實(shí)踐證明，在同樣的料層厚度和良好的沸騰狀態(tài)下，冷態(tài)值 要求比熱態(tài)值高，兩者的最小風(fēng)量大約相差60-80%o因此, 根據(jù)沸騰爐實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定沸騰狀態(tài)的諸多因素，應(yīng)視爐床面積選 擇臨界風(fēng)速0.7l.lm/s為宜，爐床面積較大，取值相對(duì)偏高。 3操作與應(yīng)用脫硫石膏干燥沸騰爐作為脫硫石膏干燥烘干系統(tǒng)的熱源，其 操作技術(shù)要求較高，特別是在新爐調(diào)試及試運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，若 操作不熟悉或沒有掌握正確的操作方法，例

11、如用風(fēng)、加煤不 當(dāng)，很容易岀現(xiàn)低溫結(jié)小渣，高溫結(jié)大塊和熄火、點(diǎn)火時(shí)間 過長等現(xiàn)象。因此，既要求加強(qiáng)司爐工的操作技術(shù)尤其是在 調(diào)試和試運(yùn)轉(zhuǎn)過程的培訓(xùn)，掌握操作方法，也需根據(jù)工藝及 設(shè)備等生產(chǎn)實(shí)際情況因地制宜的確定操作參數(shù)，制定操作規(guī) 程。著重應(yīng)注意以下幾個(gè)操作壞節(jié)。1快速點(diǎn)火過程脫硫石膏干燥沸騰爐由于爐床面積小，保溫性能好，因此 點(diǎn)火較一般沸騰爐容易。首先將沸騰爐內(nèi)填放部分中粗粒黃 砂或沸騰爐渣，加入少量碎煤拌和均勻，填于爐床，填料厚 度約300400mm,用高壓風(fēng)機(jī)吹起幾次，用大小基本均勻 的木材引火，并在其燃至木炭狀時(shí)加入少量碎煤，同時(shí)迅速 以大風(fēng)量供風(fēng)，繼而改用小風(fēng)適度吹養(yǎng)。如此反復(fù)23次

12、, 直到沸騰爐渣逐步呈紅色后再加少量碎煤，用中等風(fēng)量吹至 其完全沸騰燃燒，打開引風(fēng)機(jī)即進(jìn)入正常燃燒狀態(tài)。3.2穩(wěn)定燃燒過程正常燃燒過程中，可依據(jù)爐內(nèi)火焰的顏色來決定是否調(diào)整加 風(fēng)或加煤量。爐內(nèi)的爐渣高度應(yīng)保持在550650mm,風(fēng)壓 應(yīng)穩(wěn)定在700800mmH20,爐火呈粉紅色，熱風(fēng)溫度為 750900Co若爐內(nèi)熱渣呈暗紅色，說明溫度偏低，需加入 燃料，熱渣呈白色時(shí)，則溫度過高，需加大風(fēng)量并加入冷渣 降溫。3.3結(jié)渣的處理結(jié)渣類型分為低溫結(jié)渣和高溫結(jié)渣，其處理方法各不相同。 低溫結(jié)渣，在點(diǎn)火或悶火時(shí)易出現(xiàn)低溫結(jié)小塊現(xiàn)彖，此時(shí)應(yīng) 首先急吹幾次，將其沖散，然后人工清除較大塊結(jié)渣，加少 量煤養(yǎng)火后，

13、繼續(xù)燃燒；高溫結(jié)渣時(shí)，如岀現(xiàn)爐床面不沸騰 或多處小孔噴火，表明已形成高溫結(jié)大塊，此時(shí)先停止加煤, 然后加大風(fēng)量吹冷結(jié)渣，打開下層爐門，將大塊爐渣清除， 填渣后利用爐溫重新起火。3.4悶火與起火悶火前首先關(guān)閉喂煤機(jī)，高壓風(fēng)機(jī)送風(fēng)吹動(dòng)爐內(nèi)熱渣翻騰， 同時(shí)觀察爐膛渣粒表層或煤粒的顏色。若呈白色狀應(yīng)繼續(xù)吹 風(fēng)至冷，使其變?yōu)榘导t色時(shí)停止高壓風(fēng)機(jī)、關(guān)閉調(diào)風(fēng)閥，保 持爐渣高度約500600mm,最后關(guān)閉引風(fēng)機(jī)。起火前先加少量煤，再開高壓風(fēng)機(jī)，用大風(fēng)將爐渣完全沸騰 后，立即換小風(fēng)噴吹，若沸騰渣呈暗黑色，即加大喂煤量， 同時(shí)用大、小風(fēng)量交替噴吹。也可用交替開閉高壓風(fēng)機(jī)風(fēng)閥 的方法來控制起火狀態(tài)，開則吹風(fēng)，閉則養(yǎng)火，這樣反復(fù)幾 次，至到爐膛內(nèi)的爐渣呈紅色，即轉(zhuǎn)入正常燃燒階段。正常 運(yùn)行中，脫硫石膏干燥沸騰爐烘干系統(tǒng)的風(fēng)溫、風(fēng)壓、風(fēng)量 等操作參數(shù)隨烘干機(jī)的規(guī)格不同大致如表2o由于沸騰爐能夠強(qiáng)化燃燒，其燃燒熱負(fù)荷和傳熱系數(shù)較 高，因而，根據(jù)熱力學(xué)和流體力學(xué)原理將其爐膛尺寸大大縮 減，可達(dá)到大幅度降低煤耗的目的。實(shí)踐證明，脫硫石膏干 燥沸騰爐爐床面