一二代吹风气回收装置燃烧炉利弊比较

(山西兰花科创田悦化肥分公司，山西 阳城 048102)

燃烧炉是吹风气回收装置的重要设备之一，其设计好坏直接决定整个系统的运行状况。笔者观察多年第一、二代吹风气回收装置燃烧炉的运行情况，认为两代燃烧炉在设计方面有各自的优缺点。本文就这两种燃烧炉的结构及其优缺点作一简单的比较，旨在使业内同行对这两种燃烧炉有更为深刻的了解，从而使系统的运行更趋于合理。

1 第一代吹风气回收燃烧炉

1.1 设计特点

上燃式蓄热型燃烧炉是第一代吹风气回收装置中小化肥厂普遍使用的一种燃烧炉，其构造特点如下。

(1)炉顶部为平顶结构，外壳由直筒体和下锥体组成，均由一定厚度的钢板焊制而成。炉顶部及下锥体内壁先衬一定厚度的硅酸铝保温材料，再用高铝水泥混凝土浇注。直筒体内壁衬同效保温材料、硅酸铝纤维板后，再用特制耐火砖垒砌而成，其内部结构自上而下可分为三部分：上部空间称为燃烧室，中间用耐火砖垒砌的部分为格子砖蓄热层，通常有方格形、“井”字形及西门子形。其中西门子形格子砖的蓄热能力最大。格子砖体下面的空间为下部。

(2)在燃烧炉上部的合成二气进口侧设有喷燃器，可燃气体由中心管进入，预热后的空气进入喷燃器蜗壳。由于蜗壳具有导向作用，故进入蜗壳的热空气螺旋前进，与来自中心管的可燃气呈锥形扩散混合，沿炉体切线方向进入燃烧室燃烧。燃烧炉上部还设有吹风气入口，供吹风气与热空气混合后进入燃烧炉燃烧。另外，燃烧炉顶部也有点火孔，点火孔上方设有视火孔，其孔顶端安装视镜，点火孔作为正常开车点火用，视镜用来观察炉内的燃烧情况。

(3)下锥体底部焊接有水封管，正常生产时部分用水封住，用以沉降吹风气中夹带的较大颗粒粉尘，还能起到防爆泄压作用。

(4)在燃烧炉顶端及下侧各设有一个防爆孔，防爆孔兼作人孔，正常生产时用防爆板封住，当燃烧炉发生爆炸时防爆板由于承压低而先行炸开，自动泄压保护炉体，同时在检修或开车前也可作为入炉检查人孔用。

1.2 原理及作用

(1)借助合成二气的燃烧热，将热量积蓄在格子砖体内，维持高于吹风气的安全燃烧温度，使造气送来的低温吹风气在配以空气的情况下能够受热自燃，然后释放出化学反应热，在后面的各换热设备中回收热量。

(2)在蓄热格子砖体设计方面，充分考虑了检修或处理事故时需要较长时间的停车后仍具备点火的功能，无需人工重新点火，只要直接送入可燃气，便可安全自如地恢复燃烧运行。

(3)立式、上燃、倒锥带水封结构，既保证了吹风气燃烧时的安全性和稳定性，又有利于除尘和排灰，还起到了防爆泄压作用。

1.3 不足之处

(1)由于采用明火喷燃器，导致送吹风气燃烧过程中合成二气喷头灭火，致使炉温大幅度下降，每送一次吹风气，炉温要下降60～100 ℃。为了维持炉温，不得不减送吹风气，甚至还需要补充一定量的半水煤气来维持炉温，客观上增加了原料煤消耗。

(2)由于蓄热的西门子格子砖占据了炉内的燃烧空间，导致吹风气燃烧时的停留时间短，使吹风气不能得到充分燃烧。另外，西门子格子砖还容易结焦，堵塞空隙，造成炉内阻力增大。

(3)炉内的耐火材料以粘土砖和矾土水泥为主，易燃穿，使用寿命短，且保温材料采用单一的硅酸铝纤维板，由于炉径小致使保温层较薄，导致燃烧炉外壳温升高，热量损失大。

(4)由于炉体采用平顶结构，正常生产时炉顶的内衬极易塌落，造成炉顶钢板容易烧坏，故增加了炉顶的维修费用。

2 第二代吹风气回收燃烧炉

2.1 设计特点及原理

内旋中燃式燃烧炉是第二代吹风气回收装置中应用最普遍的一种新型燃烧炉，除顶部采用锥形结构外，直筒体及下部形状与第一代吹风气回收装置中的上燃式蓄热型燃烧炉相同，但炉膛的直径和高度，有较大的变化，燃烧形式也由单一的上燃式发展到内旋中燃式。内部结构自上而下也分为燃烧室、蓄热层和下部三部分，与第一代燃烧炉相比，有以下三个方面的特点。

(1)在燃烧炉直筒体的上部，根据不同规模，设有不同数量的合成二气混燃器及吹风气混燃器，且合成二气混燃器采用了内置式高温快速喷头，内设气体导向装置，这种喷头的设计原理类似防风打火机，能有效解决送吹风气时燃烧炉喷头灭火的问题，不但防止了炉温下降现象，而且也降低了合成二气的消耗量，还能使可燃气燃烧完全，消除爆炸、爆鸣现象。

(2)合成二气及吹风气分别经各自的混燃器后进入燃烧炉上部的燃烧室内燃烧，释放出化学反应热，热量一部分被中部的蓄热砖体吸收储存，以保持炉内温度，燃烧炉内的蓄热砖体中设有折流板，高温烟气在蓄热砖体内曲折流动，充分混合燃烧，同时强化蓄热效果，其余热量由燃烧炉出口烟气带出经后面的各换热设备回收。

(3)炉内的蓄热层采用新型蓄热砖体排列方式，烟气流向为折流式，不但延长了吹风气在炉内的停留时间，为完全燃烧创造了有利条件，避免吹风气中的煤灰堵塞烟道空隙，而且还采用混合燃烧区、高温燃烧区和煤粉燃烧区的分区燃烧方法，使吹风气中夹带的煤粉、焦油、挥发分等90%以上的可燃物得到了充分的燃烧。

2.2 优、缺点

2.2.1优点

(1)通过增大燃烧炉的直径和高度，不仅增大了炉内的燃烧空间，延长了吹风气在炉内燃烧的停留时间，而且还降低了炉内的阻力。

(2)燃烧炉采用锥顶及锥底结构，具有其独到之处。锥顶与相同直径、相同筒体高度的平顶结构燃烧炉相比，其燃烧空间和停留时间增加20%以上，负荷也就相应提高20%以上。锥顶结构燃烧炉，能将炉顶钢板及炉顶内衬的重力落入筒体的钢壳来支承，再传到基础，因此炉顶和炉墙都不容易倒塌或出现裂缝，十分安全可靠。另外，锥底结构燃烧炉与相同直径、相同筒体高度的平底结构燃烧炉相比，有更大的燃烧空间，在整体结构上燃烧炉的重力能全部落在筒底周边的环形混凝土梁上，使得锥底不受重力，因此大大节省了炉底和基础的材料，而且安全可靠。

(3)燃烧炉直筒体内衬采用了防冲刷层、防穿透层及保温层等多层复合保温结构和独特的筑炉工艺，且采用预留膨胀缝措施，有效地避免了热量从缝中传到炉外的现象，从而大大提高了保温效果和安全性能。

(4)炉内的蓄热层采用新型蓄热砖体排列方式，既保证了可燃气体和助燃空气多次反复混合接触着火燃烧和烧烬，又消除了积灰堵塞，从而达到长周期运行的良好效果。

(5)采用内置式高温喷头的新型结构燃烧器，不仅降低了合成二气的消耗量，有效解决了燃烧炉喷头灭火及温度大幅度下降问题，而且燃烧器本身也经久耐用不易烧坏。

2.2.2缺点

(1)燃烧炉的体积设计得过于庞大，客观上增加了设备的投资费用。

(2)燃烧炉采用上进下出结构，不利于粒状可燃物的悬浮燃烧。

(3)燃烧炉出口烟气中氧含量的指标控制得较高，在一定程度上增加了合成二气的消耗量。

(4)当燃烧炉的温度超标时，其内的蓄热砖极易结焦，堵塞烟道，一方面增加了炉内阻力，另一方面也缩短了其检修周期。

(5)此种燃烧炉不能使用造气的废灰、废渣作为燃料，综合利用热量的效果差。