沸腾炉工作原理

2021年3月3日发(作者：abed)

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

0

～

10mm

、料层厚度

300

～

500mm

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

< p>
300

～

500mm

的料 层飞腾高度达到

800

～

1400mm

。此时，沸腾料层的燃料与含碳量为

1~2%

< br>的灼热

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< /p>

～

8mm

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

220~350w/m3℃，沸腾段的容积热强度高达< /p>

1.745×106w/ m3，近于燃粉炉的

10

倍，链条炉的

4~5

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

＞

6000kca

γ

/kg

的优质烟煤、无烟煤，也可全部燃烧

< br>

＜

3000kca

γ

/kg

的低热值燃料如煤矸石、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

1

。

2

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

< p>
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

< br>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：

(1)

燃料在沸腾炉中呈沸腾状态，燃烧层正常燃烧的温度为

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；

(2) < /p>

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；

(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%< /p>

的煤燃烧，其余

95%

均为热渣，节煤效 果好；

(5)

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；

(6)

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；

< br>

（

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具明显的优势。几种燃烧方式的

技术经济指标对比见表

1

。

1.2

设备主要参数的确定

< /p>

炉床布风板有效面积

F

布

（

m2

）的计算：

布

=

……………（

1

）

式中：

B

计

––

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

< br>––沸腾区过量空气系数，取

1.15

；

V

垂

––垂直段底部冷态空气流速取

0.8m/s

< br>。

风帽的总通风面积

Σ

f

帽

为

单个风帽通风面积

f

帽

的总和。

< p>
单个风帽通风面积

f

帽

的计算

如式

2

：

Σ

f

帽

=

…………（

2

）

式中：

V

帽

––

通过风帽小孔的风速，

m/s

；

帽

––

< /p>

每个风帽小孔的通风面积，

m2

。