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3 7 燃煤式窑炉的节能途径 葫芦岛 锌 厂 李志坚 提要在烧煤式半煤气炉设计二歇空气预热结构，取得了提高燃烧品度 节 约 能源及减少 捆气污染等效果。间歇式炉采用复合割筑结构和新型碱化硅一高铝复合耐火材料，可使能耗显著 降低 。 我 国燃 煤式窑炉 数量很 多，型式 各异 ， 但 总的来说 不外间歇式 和连续式两类 ，其 中 又 以间歇式燃煤 窑炉 占绝大 多数。 一般的 间 歇式燃煤 窑炉多为方形或 圆形 ，炉温1 3 0 0 l 5 0 0 “C， 烟气离 炉温 度通 常为l 1 0 0 1 3 0 0 C， 烟 气造 成的热损失在热平衡 中占5 O 左右 ， 热 效率仅 为5 ～8 ，较先进 的 也 只 有 l O ～ l 5 。节约能源的潜 力很 大。 但 间歇燃煤 窑 炉具有升温灵活 、易于控制、基建投 资省 、 建设速 度快、适 用于小 批量 特殊材料加 工生 产等特点 ，烧煤炉窑必将在相 当长 时期 内继 续存在。 因此 ，改 进现 有窑炉是很 有现 实意 义 的 。 一 、燃煤窑炉燃烧宣的选鸯。 固体燃 料的燃烧室又称火箱 ，根据燃 烧 方式 不同，可 分为完垒燃烧的燃烧 室 和半煤 气燃烧室。 完全燃 烧室需要较 大的 空气 过剩 系数，所需空气分两次供给，燃 烧 室； 温 度 高，窑炉膛内温度低，适用于低温加热炉。 完 垒燃 烧室 的缺点是温度不 均匀，燃料消 耗 大，燃 烧宣易损坏。半煤气燃 烧室将 半 煤气 引入窑 炉膛 内燃 烧，二次空气又可 以预 热， 所 以窑 炉膛 内燃 烧温度高，火焰 分布均匀 ， 燃料消 耗少 ，加以燃 烧室本 身温 度较低 ，使 用寿命可 以延 长，适用于 间歇高温加 热和连 续加热 要求温 度稳定、 分 布均匀的炉窑 。 半 煤 气燃烧室最好采 用阶 梯炉栅 ，这种炉栅上 下 炉板部 分重叠，不容 易漏煤 ， 可适 用于燃 烧 混合煤 或煤 屑。 每 一个阶 梯是 一 个 燃 烧 雏 元 ，空 气分布比较均匀 ．燃烧稳 定，温度波 动也小，而且 出渣也方便，煤层 比较平稳。 炉板长5 0 0 ～g O 0 m ，宽 l 5 0 3 0 0 m r r l j 厚 2 0 3 0 mm。 I - 下两块板的 间距为7 0 ，1 0 0 或 1 1 1 3 0 n m， 重叠部分占炉板宽度的音～寺I倾 L J 斜 炉栅斜 度为4 0 4 5 。 。为 了保 证 炉板不易 滑掉 ，薄而有强 度，将 炉板设计 为下 T形镶 入 炉板托架 内。 为使入炉煤垒部燃 尽 ，在 倾斜 炉栅最后 放置 一层水平炉 栅，最下 一块 炉板 与水平炉 栅之 向的 垂直 距离 为l O 0 2 0 0 mm。 水 平 炉 栅距地面 约5 0 0 8 0 0 mm。 此种半煤气燃烧室，葫芦岛锌厂在五十 年代初 即设 计成功并 应 用于高 温间歇式 烧成 窑上 ，效果很 好。 现在还广葩 用于燃 煤式精 馏炉等 工业 炉上 。 二、预热二次空 气的效果 利 用余热预 热空气可 以产生 三个效果 一 是提高 理论 温度 如 图 l所示 。提 高 燃 料 的理论燃 烧温度，对 提 高 炉 温有直 接作 用。二是节 约燃料 见 图 2 。 当使 用的烟煤 热值2 7 2 0 0 千 焦／ 公 斤、 离炉烟气 温度I O 0 0 * C、 预 热空气温度4 0 0 5 0 0 C时，燃料节约率 为 2 5 3 0 。三 是提高燃烧效率。半 煤气 在二 次 空气预热后，还可改善燃烧条 件并减少 排 出的黑烟，有利于环境。葫芦 岛耐火材 料厂 为生产碳 化硅耐 火 材 料，建成2 5 mz 圃窑 ， 烧 煤，没有预 热次 空气 ， 当 窑 内温 度达 维普资讯 ． 8． ■ 叫 蘑 曾 捌 空 t 彻热沮 嚏 t 】 0 ℃ 围 l 空 气预热后几种燃料 的理论 燃烧温度 几 种工业用燃料的发热量 k J ／ N m， ， 1 一焦炉煤 气， 1 6 7 2 0 2 一混 合煤气 ，8 3 5 0 } 3 一 发生炉煤气，5 4 3 0 4 一高炉煤气，4 1 8 o V 窭 蓑 嚣 空气预热温度 f ℃ 瞳 2 空气 预热与节约燃料 的关 系 离 炉 烟 气’ 温 度 c {1 1 蛐0 j 2 1 2 0 0 -3 1 D 0吣4 80 吣5 -- 6 0 0 l 3 o o c c 时 就很难继续上升， 严草 影响产品 质量。1 9 8 4 年 因窑 底下 沉严重，结合检修 在 窑底设计预热二次空气结构 ，结 果缩 短烧窑 时 间2 4 ／ | 时 ．降低煤 耗近三分 之一 。在 此基 础上 ，9 O m。 圆窑 也增加 了 二 次 预热结构， 每 窑次 节约油约n吨 。 总之 ， 半煤气燃 烧室 采 用预热二次 空气 ，具 有许多优点 ① 由于理 论 温度提高，升温快 }② 节约燃料，③排 出 黑烟 减少 ，改善 了环境 ，④倒焰窑窑底 蓄热 被冷空气 吸收，使用寿命延长2 ～3 倍。 三 、筑 炉材 质、 结 构与 节能 问歇式窑炉加热过程 中，砌筑体蔷 热是 主 要热量支出之一 ，在 热平 衡计算 占2 0 左 右 ，它仅次 于烟 气带走热量。 而蓄热量多少 取决于窑炉 的砌 筑材 质 和 厚 度，表 I说 明 不同材质结构炉墙 的蓄热、散 热情况。 内衬 材质是关键 ，选用轻型 、薄 壁结 构可 以减少 蓄 热量和散 热量，窑炉升温速 度 还 可 以 加 快。但内衬都是高温高负荷下工作，一般轻 质耐火砖 或耐 火纤 维毡都难 以满足 要求，我 们在设 计上 采取以下措施 ．以减少 砌筑俸 的 蓄 热量 窑顶2 3 0 毫米立 拱砖外贴1 1 3 毫米轻 粘土 砖 ，再抹5 0 毫米 涂层’窑墙 用高 铝砖与 轻高铝砖 复合 砌筑 结 构 如图 3 ，内衬重 量减少3 5 ， 蓄热 和散 热损失相应降低。表 2是三 种不 同材质及 厚度的窑墙，在窑 内温 围 3 窑墙结构 示意 闺 1 ．S i C 质部分，2 ．高铝砖-3 ．轻 质 高 铝 砖 { ，耐 火纤维 }5 ．保 温砖 窑墙 结构 材料 的t热、做热 量 x 1 0 J ， m 表 I 軎屠蓄热量 材质与厚度 mm 总散熟量 总热支出 1 ． A1 O 3 空心球 2 3 0 ， 4 ． 9 8 2 ． 0 7 o ． o 2 o ． 9 0 7 ． 9 7 轻高铝 2 3 0 ，耐 火纤维毡 5 0 2 ． 刚玉砖 2 3 D ， 1 5 ． 5 1 2 ． 6 3 0 ． o 2 】 ． 3 9 1 9 ． 5 4 轻 硅砖2 3 0 ，耐 纤毡5 O 维普资讯 3 9 不 同材质 窑墙表 面涠度 裹 2 墙厚 窑温 外壁温度 名 称 材质与厚度 mm mm d 5 m 方窑 高铝1 7 5 ，轻高铝 1 7 5 ，耐钎5 0 矽藻土2 4 0 _ 6 0 1 4 5 D 4 0 9 1 m 圆窑 S i C砖1 1 5 ，高铝2 3 1 ，耐业1 1 5 ，耐纤2 0 ，耐火轻质2 3 5 7 2 0 1 4 5 0 5 7 1 8 m 方窑 高 铝1 7 5 ，粘 土砖] 7 B ， 耐钎 毡 5 0 ，矽 藻土砖 2 4 0 6 4 0 1 4 5 0 6 9 度1 4 5 0 C保温 阶段实 测的表面温 度。 从上表可 以看 出，采用 重质 耐火材料 内 衬，虽墙厚度多8 0 毫 米 ， 表面温度还高l 7 ℃ ， 在 同样墙厚 度其 内衬 采取高铝 与轻高 铝复合 砌筑，其表面温度 相差2 9 ℃，而 蓄热 量差别 就更大 了。窑底结构复 杂，其强 度要 求必 须 采用重质材料．所以窑炉 底砌体蓄热量大 ， 而且难 以降低 。我 们在窑底和烟遘两边 均设 计 了空气预热遘，既减少 了重 质材料 ，降低 了砌体 蓄热量，同时又产 出 了预 热空气。 四、窑炉 内衬新 材料的应用 高温节 能涂料 是国 内外近年研制 的新 型 节 能材料 ，具有热辐射强 度 大 ，使 用 温 度 高，高温性能好等 特点。工业炉窑 内壁 涂敷 这种 涂料 后，能增加炉壁黑度 ，强 化炉 内热 交换，使 问歇式炉节能 约l 5 ％，在连续炉节 能约8 。 碳化硅耐火材 料 具 有 高 辐 射 率 0 ． 8 2 ～0 ． 9 2 、 强 度大、 耐磨耐 蚀和 不结 渣等 特点。 由于我厂 自产碳化硅耐 火制品． 五 十年 代设 计烧成窑火箱 采用高铝砖 内衬 ， 因渣蚀崩裂约3 ～5 个月就需要换修 ，改用碳 化硅 砖内衬后，其检修周期 与窑体 同步。后 因窑体高铝砖 内表受 高温 火焰冲刷 ，常有部 分 崩裂 剥落影 响使 用寿 命，经研 究 改衬 1 1 3 毫 米碳化硅砖 内衬 ，窑体寿命延长 1倍。 但 碳化硅砖价格高 昂， 比一 般耐火材料高l O b 2 0 倍 ，其 他工厂非特殊需 要是不能采用 的， 所 以近年 研 制出了碳化硅一 高铝复合砖 ， 即在 火焰接触 面 生 产工作面具备碳化 硅砖性 能，而在 背面为高 铝质 或粘土 质材料 ， 降低 了炉 窑的造价。葫 芦岛锌厂混锌炉 炉顶 和炉壁采用碳化硅 高 铝 复合 砖，已 连 续使 用 5年 ，河北抚宁造纸厂 煤粉 沸瞎燃烧 炉内 衬使用粘土 砖 1个多月就耍换修 ， 自1 9 8 9 年 采用复合砖 到现 在还在使用。 上接 第3 4 页 好的流动性能，提高炉子 配开率。 三鼓 风炉、烟化炉炉体 水套 采用汽 化冷却 ，增 设余热利用设施。汽 化冷 却能 防 止水套 烧千锅 ，延长炉体 寿命 。 四布袋收 尘采用反吹风袋滤器 ，增 加 机械包装粉尘设备 。以取代现用的简易 清 灰袋 滤器，减轻 劳动强 度，改 善操 作条件。 五配 齐计 量器具 ， 强化 生产 管理 。 目前，生 产基本上 是凭 经验操作 ，原燃料 用 容器计量，炉温 ，风 压、风量 、水流量都未 进行计量 ，不能满足生产需要 。 六鼓 风炉炉 门 及 出 渣 13增设 吸尘 罩。鼓风炉出渣温 度高，渣 13金 属挥 发量 大，作 业点粉尘 浓度高，污染大。炉 门因高 温和机械 作 用而变形，烟 尘在烟 道 中积塞使 阻 力增大 ，部 分烟 尘从炉 门处漏 出。增加吸 尘 系统 可减轻污 染，提高金属 回收 率。 七缩短鼓风炉、烟化炉之间的渣溜 槽。这 育利于提高炉子配开 率，减少 损失。 八 积极研究新工艺 ，包 括该 矿的湿 法处 理和 选矿 工艺。 维普资讯