幾種燃煤熱風爐應用于噴霧干燥塔的分析比較＊

劉繼武 陶曉文 燕 子

（1國家建筑衛生陶瓷質量監督檢驗中心 陜西 咸陽 712000）（2咸陽陶瓷研究設計院 陜西 咸陽 712000）

幾種燃煤熱風爐應用于噴霧干燥塔的分析比較＊

劉繼武1陶曉文2燕 子2

（1國家建筑衛生陶瓷質量監督檢驗中心 陜西 咸陽 712000）（2咸陽陶瓷研究設計院 陜西 咸陽 712000）

介紹了不同燃煤方式的熱風爐的結構，燃燒機理及各自特點。其配套于噴霧干燥塔生產不同工藝陶瓷墻地磚，可替代燃油燃氣熱風爐，提高了熱效率，降低了能耗及生產成本。

煤 熱風爐 燃燒機理 推廣應用

用于為噴霧干燥塔提供熱源的熱風爐，以前普遍采用天燃氣、柴油、重油、煤氣為燃料，但近年來能源價格成倍上漲，增加了企業的生產成本。作為國內資源豐富的煤雖然價格也有上漲，但相對天燃氣、石油而言，其性價優勢顯而易見。以煤為燃料的各種熱風爐技術的成功開發研制，代替燃油、燃氣熱風爐，為噴霧干燥塔提供熱源，既保證了產品質量，又降低了生產成本，其已在陶瓷墻地磚行業得到推廣應用。筆者介紹幾種燃煤熱風爐技術及應用情況。

1 燃煤熱風爐技術

1.1 燃煤氣熱風爐

燃煤氣熱風爐的結構與燃石油液化氣、天然氣、燃油熱風爐的結構相似。然而制作煤氣需要建設一套煤氣發生爐及相關設備。按大約10.0t/h產量的噴霧干燥塔計算煤氣的消耗量，至少需要配套一套直徑3 000mm的兩段式煤氣發生站，造價大約300萬元（含土建費用），一次性投資大，制作煤氣時還要消耗大量的電。另外，煤氣是二次能源，在整個轉化過程中，煤的轉化熱效率大約為80%。加之煤氣站產生的焦油、酚水、硫化物等副產品，污染嚴重。所以燃煤氣熱風爐有逐步被取代的趨勢。

1.2 燃水煤漿熱風爐

水煤漿由煤、水、添加劑混合磨制而成。它是由含55%～60%的煤及40%～45%的水、另加約1%的化學添加劑（配比因煤質而定），在球磨機中研磨到一定細度和粘度的液體，供熱風爐使用。水煤漿流體燃料具有常溫下不氧化，不自燃，無粉塵，無操作危險等優點。

水煤漿熱風爐以水煤漿燃燒方式的不同分為直流燃燒式和旋流燃燒式2種。直流燃燒式爐體龐大，設備復雜，爐膛熱效率低，除塵效果不理想已被性能優越的旋流式熱風爐代替。旋流式水煤漿熱風爐的研制成功，克服了直流燃燒式熱風爐的不足，具有燃燒啟動快捷，燃燒熱效率高，除塵效果佳等特點。

水煤漿旋流式熱風爐主要由燃燒室、除塵室、下灰器以及供漿、供風、供氣系統和電控系統組成，如圖1所示。

圖1 水煤漿旋流式熱風爐結構示圖

爐體由配風室、除塵室、燃燒室和下灰室組成。配風室的作用是給燃燒室產生的高溫氣體適當配入冷風，使進入塔內的熱風達到預定溫度。除塵室是一個多層結構的圓錐體，通過氣流的旋射作用除去爐內的塵粒。旋風燃燒室的特殊結構設計，使各種氣液流（水煤漿被霧化噴入爐內）以不同的參數來控制燃燒所需的助燃、旋流、射流和風堵流的相互平衡，以滿足水煤漿的高效燃燒的工況要求。

旋流式水煤漿熱風爐的工作原理為，水煤漿熱風爐在冷爐狀態下采用燃油（燃氣）的方式使爐體升溫，當爐膛溫度達到800℃時，將燃油切換為水煤漿，開始燃燒。水煤漿的燃燒是通過燒嘴將水煤漿霧化并噴射在爐膛的特定位置，由燒嘴的助燃裝置供給其足夠的助燃空氣，在爐膛內形成上升旋轉氣流，霧化后的水煤漿即開始旋轉燃燒，火焰呈高速旋轉狀態。燃燒室中心熱空氣上升至上部射流除塵室，在空氣角向噴射作用下，熱煙氣高速旋轉，灰渣沿爐壁螺旋下滑至下灰口，進入水封池內。中心較潔凈的煙氣進入熱除塵器再次去除粉塵，使潔凈的煙氣進入干燥塔，供干燥用。

由于旋流式水煤漿熱風爐的特殊結構及燃燒方式，爐體結構具有高效燃燒，自動旋流除塵的效果。加之進入爐內的水煤漿經球磨機細磨到一定粒度（過200目篩條約10%），易于充分燃燒。經旋流式水煤漿熱風爐產生的熱煙氣較之前面介紹的直噴式熱風爐和鏈排式熱風爐產生的熱煙氣清潔度大大提高。在旋流式水煤漿熱風爐的基礎上，另外加上多級旋風和箱式除塵器除塵，進入干燥塔內的熱空氣清潔度可與燃氣、燃油熱風爐產生的熱空氣相媲美。生產的粉料除用于施釉墻地磚，也可用于普通拋光磚、聚晶微粉拋光磚?？赏耆嫒加?、燃氣熱風爐，為噴霧干燥塔提供熱源。旋流式水煤漿熱風爐的缺點是需要燃油或燃氣預先加熱到800℃以上，方能開始水煤漿燃燒。爐體升溫慢，制備水煤漿需要另外添加水煤漿制備設備、土建費用。水煤漿中的水在蒸發過程中需要消耗熱能，大約占10%的熱耗。

1.3 燃煤鏈排式熱風爐

燃煤鏈排式熱風爐是直接燃燒煤塊。其優點是投資少，占地小，直接利用一次能源，成本低。缺點是啟動、停車不方便，排渣物中可燃物含量較高，可達10%以上。由于使用一次能源，相對而言燃燒效率高，燃燒成本低。

燃煤鏈排式熱風爐由爐體、加料斗、送煤機構、配風裝置、除塵裝置和控制柜等組成，其示意圖如圖2所示。

圖2 燃煤鏈排式熱風爐結構示意圖

以鏈條爐排鍋爐用煤為燃料，通過供煤斗及送煤機構將定量的煤送人燃燒室，同時由助燃風機送入具有一定壓力的風量，使煤粉充分燃燒產生大量的熱煙氣，熱煙氣經過旋風除塵裝置使高溫氣流與粉塵分離，符合要求的高溫熱氣供噴霧干燥塔使用。

鏈排式燃煤熱風爐各部分功用為，爐體是鏈排式燃煤熱風爐的主要組成部分，由鋼結構焊接而成，堅固耐用，結構合理。燃燒室筑于爐體之內采用獨特的人字型爐形，加之二次吸風助燃，升溫快，密封性好。采用高質量耐火材料砌筑，耐高溫，不易燒裂崩塌。加料斗采用鍋爐用爬式加料機，具有平穩、可靠、安全的特點。溜煤斗具有煤儲倉作用，同時也具有控制煤層厚度的作用。送煤機構采用了原鍋爐鏈排運轉裝置，具有運轉平穩、可靠、故障率低、耐高溫等特點，并配有調整裝置，使煤層均勻，供煤量可調。既保證了燃燒所需的煤量又保證了煤層的充分燃燒，使燃燒值達到最佳狀態。配風機構的風機的風量采用變頻器控制，各風口配有獨立的調節裝置，使風量配比達到最佳狀態。充分燃燒的煤渣經排渣裝置自動排出。除塵系統采用旋風除塵器將高溫氣流中的粉塵分離出來，以保證熱空氣的清潔。控制箱包括溫度調控、助燃風量調控、鏈排速度調控，使其整套設備程序化運行。

鏈排式燃煤熱風爐具有點火容易、升溫速度快、封火性能好、供熱穩定、熱效率高、操作方便、運行安全、使用壽命長、維護成本低的優點。由于采用了鍋爐用燃煤及燃燒系統，要求煤質熱值高（熱值大于22 990kJ/kg煤）。由于鍋爐鏈排尺寸限制了熱量供用的調節范圍，在設計選型時要留有一定的余地，以防煤質變化而影響所供熱量。由于燃燒的煤分為塊煤和粉煤，燃燒產生的熱空氣中夾雜著未燃燒的煤粉及灰粉，必須經過熱旋風除去灰粉后方可送入噴霧干燥塔。由于產生的熱煙氣的清潔性受到限制，目前配套鏈排式燃煤熱風爐的噴霧干燥塔生產的粉料，不僅用于生產施釉墻地磚，也可用于生產滲花拋光磚。

1.4 直噴式燃煤粉熱風爐

直噴式燃煤粉熱風爐廣泛應用于發電廠，近幾年開始應用于陶瓷墻地磚行業。直噴式燃煤粉熱風爐結構示意圖如圖3所示。

圖3 直噴式燃煤粉熱風爐結構示意圖

直噴式燃煤粉熱風爐工藝流程為，直徑小于20mm，水分小于6%的原煤，經斗式提升機送到自動粉煤機料斗內，料斗下安裝有盤式自動供煤裝置（由變頻器控制）將煤定時定量送入粉煤機磨腔內。磨腔內特殊結構的風扇式粉碎盤將煤粉粉碎到一定細度（細度可調節），并依自身產生的風力將磨腔內達到細度要求的煤粉風送到熱風爐的燒嘴，特殊結構的燒嘴將煤粉與來自助燃風機的助燃風混合，噴射進熱風爐內燃燒?？紤]到煤粉在爐內燃燒需要一定時間，燃燒后的灰粉能自動下沉到排渣口，以減少對粉料的污染，熱風爐體采用特殊的結構設計，并設置不同部位的檔灰墻，延長火焰的燃燒時間，阻擋沉積燃燒后的灰粉。爐體后部設置有配風門，保證進入干燥塔的熱空氣達到預定溫度，供干燥用。直噴式燃煤粉熱風爐具有燃燒穩定，熱容量大，溫度調節方便，供熱量大等優點。適用于煤質熱值較低（熱值約16 720kJ/kg煤）的地區使用。由于直噴式燃煤粉熱風爐采用煤粉直接進入爐膛燃燒，不可避免會有一些未完全燃燒的煤粉及灰粉由熱空氣帶入干燥塔內，對粉料產生污染。筆者建議由直噴式燃煤粉熱風爐配套的噴霧干燥塔制備的粉料應用于二次燒成的施釉墻地磚的生產線，或西瓦生產線。

2 結語

燃煤熱風爐的開發研制，可代替燃油、燃氣熱風爐。用其配套的噴霧干燥塔制備的粉料，不僅可生產施釉墻地磚，也可滿足拋光磚的生產需要。其單位能耗比燃油、燃氣的能耗大大降低。在目前能源價格不斷上漲，市場競爭日趨激烈的情況下，進一步研究和完善以煤代油的各種燃煤熱風爐將是今后的發展趨勢。

1 段強.推廣“油改煤”狠抓節能降耗.佛山陶瓷，2010（4）：10～12

2 張玉兵.綠色燃料——水煤漿在陶瓷工業中的應用前景.商場現代化，2007（12）：12～14

TQ174.5

A

1002－2872（2012）07－0030－02

劉繼武（1971－），本科，工程師；主要從事建筑衛生陶瓷產品檢測及生產工藝研究、設計等。