關於煤質活性炭先進生產設備—平板爐爐膛結構的報道

關於煤質活性炭先進生產設備——平板爐爐膛結構的報道

(1)爐拱形狀和拱頂中心角:爐拱本身在爐體起著積蓄熱量和反射熱量的作用,使煤在爐排上著火、燃燒,提高爐膛煙氣出口溫度有密切關係。爐拱結構分為兩節,前節爐拱低而短,前低後高;後節爐拱高而長,前高後低。這樣能有效地將煙氣熱量反射到剛進爐的煤層,使其預熱著火;另一方麵可以防止火焰外噴。而後節爐拱前高後低的斜麵式拱形,因為它加長了火焰的燃燒行程,有利未燃物燃盡,同時迫使後部熾熱煙氣逼近煤層前部,對燃燒低揮發分燃料快著火。但爐拱下麵的爐排也不能忽略,爐排要設計成梯形爐排和水平爐排相結合的自燃通風式。拱頂中心角是拱頂的基本參數,采用的拱頂中心角為1200。

(2)爐膛的燃燒熱強度:工業爐能耗的高低與燃燒的結構和燃燒狀況最為密切。爐膛的燃燒熱強度小,呈矮胖形,容積大,使爐膛焰氣出口溫度降低;如選用過大的燃燒熱強度,則爐膛呈瘦高形,容積小,雖出口溫度有一定的提高,但縮短了可燃物在爐內的停留時間,燃燒不充分煙氣黑度增加,同時火頭易於外噴燒壞爐頭。根據實踐選取爐膛截麵積燃燒強度在230~ 290kW/m2,容積燃燒熱強度在175~230kW/m2之間較為適宜。

(3)爐膛形狀:根據燃燒熱強度,確定了爐膛的截麵積和容積之後,再考慮爐膛的形狀和結構尺寸,如形態不合理,爐膛的容積就不能充分利用,導致煙塵在爐膛內停留時間不足。平板爐的結構形狀呈前窄後寬,前室截麵積約為後室截麵積的80%,它對降低燃料消耗量及煙塵發生量,減少煙氣排出阻力,均勻分布火焰等都起著明顯的作用。

(4)增加炭活化受熱麵積提高產量:國內平板爐單爐生產能力一般在25 kg/h左右,年產180t。提高生產能力,增加炭活化受熱麵積是一個途徑。據計算其平板爐上限可達20m2左右,單爐產量可達300t。實踐證明,適當增加爐身長度和寬度,也就是適當增加下火道的總體長度和寬度,並使上火道總體寬度大300/0~35%左右即可滿足工藝要求。但火道麵積不宜過大,易造成煙速過小,降低傳熱效果和增加火道積灰。下火道煙速應比上火道煙速略大一些,而上下火道的平均煙速在0.5—1. 5m/s為合適。

(5)活化室溫度分布:爐頭溫度受爐膛高溫火焰1300℃左右灼燒,活化爐爐板長期工作在這種高溫環境下容易損壞,所以爐頭的活化室底板一般應適當加厚,加厚度量相當於其它各室總厚度的158%,使其壁麵溫度能適應活化要求。

為使前後火道煙氣輻射厚度不等值,將火道分為兩段,前火道截麵呈柱形,後火道截麵略呈方形,前火道空間容積為後火道85%。這樣當高溫煙道氣離開燃燒室後,產生的熱交換也隨著火道加長而增大,前、後煙氣的溫差也隨著增大,一般煙氣溫降在50℃/m左右。通過適當改變前後火道的熱交換空間容積,使其煙道氣輻射厚度不等值,雖然前火道煙氣溫度較高,但由於火道截麵積小,煙速大,綜合傳熱係數就小,熱交換量也就小,活化室壁麵所反映的溫度就相應降低;後火道由於截麵積較大,活化室壁麵所反映的溫度就相應提高。因此活化室可以獲得比較均勻的溫度分布。

活化室隔牆開輻射孔。因為任何形狀的空心體,在其上開一小孔,當內腔的溫度均勻時,這空心體的小孔就具有黑體的性質。實踐證明,活化室隔牆開輻射孔,對於保證各活化室活化時間的一致,協調各活化室的溫度,起了重要作用。據觀察,當進料量一致時,活化室各孔的活化時間基本無差異,這說明各孔溫度分布是均勻的。

為了維提煙氣能量的基本平衡,利用爐後端垂直火道設計了一個蓄熱率為76610 kj/m2的蓄熱室。當蓄熱室獲得熱能後,就能維持著能量的輸入、輸出,保持煙氣溫度穩定在一定的範圍內。

爐溫方麵:炭化、活化溫度是影響生產能力的一個因素,很明顯爐溫低於正常規定的溫度則談不上產量,爐溫高於正常規定的溫度,則炭活化爐板上下溫差大,傳熱效果好,產量增加。從室內試驗說明爐溫高不怕,怕的是活化料溫度高出爐不及時。如能及時出料則鋅耗不大而且產量高。

耐火材料的性能:選用的炭、活化爐板如上所述,要選用導熱係數(入)高的材料,如高鋁耐火磚板的導熱係數一般在1.3~1.1[kCal/(m*h*℃)],若能選用高導熱係數(入)的材料,如碳化矽、合金板材則傳熱效率可大大提高,如碳素鋼50攝氏度(入)= 43~36,中合金50攝氏度(入)=32~ 29,鑄鐵500℃(入)= 67,從以上導熱係數可知材料性能對傳熱、煤質活性炭生產能力影響之大。

爐體的保溫材料:爐體的保溫性能,也直接影響著煤耗和熱效率的高低。爐殼表麵的熱散失,其散熱量與爐殼表麵溫度和車間溫度之差成正比。為了節約能源和築爐投資,一般取爐殼表麵溫度為60攝氏度(散熱量0.4833 kW/m2)作為設計依據。爐體表麵保溫可采用矽酸鋁耐火纖維,作為保溫材料,其厚度約9cm即可。為使車間與爐體溫差小些,可加厚保溫層。

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