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熊晨曦
(中国五环工程有限公司，湖北 武汉 430223)
作为热动力机械的热风炉已经在化工、冶金、水泥、制药、纺织等行业广泛应用。在气流干燥、喷雾干燥、流化干燥以及回转干燥等干燥装置中，热风炉也已成为传统电热源和蒸汽热源的换代产品，成为行业里各种干燥装置中不可或缺的主要设备之一。
按照燃烧方式分类，可分为燃油热风炉、燃气热风炉、燃煤热风炉，这3种热风炉在各行业中均有广泛的使用业绩，从经济性上考虑，采用贮存量相对丰富的煤作为燃料的燃煤热风炉应用越来越广泛。根据燃煤形式，燃煤热风炉又可分为水煤浆热风炉、块煤热风炉以及煤粉热风炉。其使用说明见表1。
表1 燃煤热风炉使用说明
根据对煤粉处理方式的不同，可分为两种典型的煤粉热风炉系统。
1.1 直吹式煤粉热风炉系统
直吹式煤粉热风炉系统工艺流程见图1。
图1 直吹式煤粉热风炉系统工艺流程注：1—燃料煤处理系统(包括破碎机、带式输送机、碎煤仓等设备)；
2—称重给煤机；
3—磨煤机；
4—煤粉热风炉；
5—燃油/燃气热风炉；
6—烟气风机；
7—磨煤机密封风机；
8—燃油/燃气热风炉燃烧空气风机；
9—煤粉热风炉燃烧空气风机
1.2 中间贮仓式煤粉热风炉系统
中间贮仓式煤粉热风炉系统工艺流程见图2。
图2 中间贮仓式煤粉风炉系统工艺流程注：1—燃料煤处理系统(包括破碎机、带式输送机、碎煤仓等设备)；
2—称重给煤机；
3—磨煤机；
4—煤粉收集器；
5—煤粉发送；
6—煤粉热风炉；
7—烟气风机；
8—燃油/燃气热风炉；
9—磨煤机密封风机；
10—燃油/燃气热风炉燃烧空气风机；
11—燃煤热风炉燃烧空气风机
两种典型的煤粉热风炉系统均设置一台小型燃油/燃气热风炉，为煤粉制备系统中磨煤干燥提供热烟气。实际上通过工艺计算及调整，可以实现后续干燥装置和磨煤干燥系统共用一台热风炉。
2.1 工艺设计
在中国五环工程有限公司印尼某项目中，采用直吹式煤粉热风炉系统为磷石膏干燥装置提供热烟气，燃料煤为当地褐煤。
本工艺系统中磨煤干燥烟气来自于干燥装置烟气主管道，经过冷却器与空气混合后，由烟气风机送入中速磨煤机用于磨煤干燥。系统中燃煤热风炉中长明灯采用LPG，原始开车采用柴油，当炉膛温度达到400℃时，逐渐通入煤粉作为燃料，当系统运行正常时，切断柴油管线，仅燃烧煤粉。工艺系统正常运行时，燃煤热风炉出风管温度约为800℃，磨煤干燥需要的一次风温度约为200℃，中速磨煤机出口温度约为65℃。在开车之前和停车之后，均通入压缩空气/低压蒸汽对工艺系统进行吹扫，防止系统中煤粉堆积进而产生危险。
2.2 设备选型
(1)燃料煤处理系统。燃料煤处理系统是为了使进入中速磨煤机的燃料煤粒度小于10 mm，其中包括双辊破碎机、带式输送机、褐煤缓冲储仓、褐煤缓冲储仓安全检测装置。
(2)中速磨煤机。根据印尼现场燃料煤的特性，选用对煤种适应较强的中速磨煤机来制得煤粉，采用离心风机对中速磨煤机进行密封。本工艺系统中，中速磨煤机在微正压下运行。
图3 中国五环印尼项目直吹式煤粉热风炉系统工艺设计注：1—燃料煤处理系统(包括破碎机、带式输送机、碎煤仓等设备)；
2—称重给煤机；
3—磨煤机；
4—燃煤热风炉；
5—冷却器；
6—烟气风机；
7—磨煤机密封风机；
8—燃煤热风炉燃烧空气风机
(3)燃煤热风炉。燃煤热风炉为立式炉结构，主炉体分3个室：燃烧室、燃烬室、混合室。热风炉燃烧部分设置3种烧嘴：燃气烧嘴(长明灯用)、燃油烧嘴(开工阶段预热用)、煤粉烧嘴(正常开车使用)。主炉体上设置风道，通过调节稀释空气，确保煤粉燃烧过程中温度不高于灰熔点，防止结垢形成堵塞。燃烧室下方设灰斗，贮存燃烧后的煤灰到一定料位后，联锁打开灰斗下方旋转给料机，自动排灰。
(4)冷却器。选用的冷却器为文丘里结构，高温烟气(约800℃)和空气在冷却器中混合成中温烟气(约200℃)，用于磨煤干燥系统。
(5)高温烟气风机。离心式高温烟气风机，将混合后的中温烟气(约200℃)送至磨煤机。
(6)管道。热风炉主烟气管与冷却器间管道采用碳钢+内衬浇注料；
柴油管线为不锈钢管，其他为碳钢管。
2.3 工艺控制说明
本工艺系统采用先进的DCS控制系统，通过设置流量计、温度仪、压力表、电动控制阀、电动开关阀、CO检测仪等工艺阀门及仪表，所选仪表及控制设备是先进、可靠的，能保证工艺装置的长期、安全生产和操作。
正常运行时，通过燃煤热风炉出口温度反馈来调节给煤量，通过燃煤热风炉自身温度表的温度反馈来控制燃煤热风炉燃烧空气风机出口风量；
通过磨煤机出口温度反馈来控制进入冷却器空气量。DCS控制系统中，各设备之间设有联锁装置，也可解除联锁，单机操作；
整个直吹式燃煤热风炉系统设置有安全联锁，在系统某环节出现问题时，可实现紧急停车以保护其他重要的工艺设备/阀门。
(1)和典型的燃煤热风炉系统相比，本直吹式燃煤热风炉系统中磨煤干燥采用燃煤热风炉，产生的部分热烟气在系统中实现闭路循环。避免单独设置一台小热风炉，冷却器作为一个特殊管件安装在热烟气管上，这种配置减少了投资及占地。
(2)本直吹式燃煤热风炉系统中采用中速磨煤机制取煤粉，磨煤机在正压下运行，减少了中间煤粉收集和中间储仓环节；
系统的正常运行也进一步证明，中速磨正压直吹式制粉系统是较为经济安全的制粉系统。
(3)本直吹式燃煤热风炉系统中燃煤热风炉主炉体分为3部分，使煤粉在热风炉炉体中尽可能地完全燃烧，使热转化率大幅度提高。
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