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造气炉吹风新工艺

0 前言
近年来氮肥企业对造气工序的设备作了大量的技术改造工作，如炉膛扩径改造，三气余热回收，半水煤气显热回收，提高蒸汽入炉温度，管线及阀门等改造，同时也提出了优化的操作方法，而造气炉的入炉空气始终没有改变。结合氮肥企业的许多低温余热没有利用的情况，笔者提出了热态空气吹风入炉的工艺。
1 现有吹风工艺
恶劣的太阳在氮肥企业中，煤气发生炉在制取半水煤气时，操作过程一般为吹风、上吹、下吹、二次上吹、吹净五个阶段。在这五个工作阶段中的吹风、吹净是要向煤气发生炉内吹入空气，其途径为：
鼓风机—→空气总管—→空气支管—→煤气发生炉
2 热空气吹风工艺
在现有的风机总管上加设热风器，将空气加热到100～150 ℃，再进入煤气发生炉内。其途径为：
鼓风机—→热风器—→空气总管—→空气支管—→煤气发生炉
在热空气吹风靶板系统设计时，应遵循如下原则：①保证安全稳定运行。②确保系统的阻力在合理范围之内。当安装热风器后，系统阻力增加了30mmH2O（0.294kPa）左右，新增加后的阻力完全在鼓风机所能克服的阻力范围之内。③对煤气发生炉的影响。将空气加热到100～150℃不会影响煤气发生炉的正常制气。
3 热风器的几种加热形式
3.1 吹风气热风器
煤气发生炉制气过程中，在吹风阶段时，有300～400℃的吹风气将从煤气发生炉中排出，有的厂家将部分吹风气进入三废燃烧炉里进行燃烧，回收其余热，有的厂家将这部分吹风气直接排到空气中，即造成能源的浪费又污染环境。
在没有设吹风气余热回收的厂家，可以利用这部分余热作为热风器的热源，将鼓风机来的空气加热到100～150℃，再入煤气发生炉内燃烧（见图1）。

本热风器的特点：
3.1.1 本热风器的工作原理属于气－气换热，为了提高热风器的换热效率，换热管采用翅片管。
3.1.2 吹风气和空气两种介质的换热面，都应加上翅片。在普通的换热管很难达到换热管的两侧都加翅片，而热管就能很好地解决这个问题。
3.1.3 热管的工作原理
热管由管壳、工作介质组成，其工作原理是利用封闭的管内抽成真空，用工作介质的沸腾吸热和冷凝放热来完成热交换的过程（见图2）。

热管的特点：
（1）传热量大，加热段与冷凝段均可设翅片扩大传热面积，并可避免冷热流体之间互相泄漏和污染。
（2）热流密度可调，通过改变蒸发段与冷凝段面积比例可以调整热流密度，避开露点腐蚀。
（3）工作介质循环不需动力消耗。
3.2 热水热风器
在氮肥行业有的厂家有许多工段需要用水降温而产生了热水，热水需要通过晾水塔将热水中的热量散发出去，热水中的这部分热量被白白的浪费掉，本热风器可将热水中的热量回收并产生热空气。
本热风器的特点：
3.2.1 本热风器的工作原理属于气－水换热，其换热效率高于吹风热风器。
3.2.2 热水热风器的结构采用管内走水管外走空气的结构。
3.2.3 为了提高空气侧的换热效率，换热管采用针形翅片管来提高设备的换热效率（见图3）。

针形管特点
（1）针形管强化传热元件为一种三维新型的强化传热元件。
（2）空气无论是横向还是纵向冲刷管束所有针形扩展面都受空气的横向流冲刷，气流在针肋的圆柱背面形成对称的稳态涡流和回流区，热边界层不断被破坏和再形成。
（3）针形管肋是一种悬臂结构，在气流的冲击作用下，针肋产生振动，使空气不断改变流动规律，提高换热效果。
（4）针形管具有较高的传热效率，其制作的热风器结构紧凑，单位换热量金属耗量低。
3.3 蒸汽热风器
在氮肥行业有的厂家有自备电厂，在电厂锅炉产生的蒸汽通过汽轮机发电后变成低压乏蒸汽，这部分蒸汽的热量，可以作为热风器的热源产生热空气（见图4）。

本热风器的特点：
（1话筒驱动）本热风器是属于汽气换热设备，其换热效率高于前两种热风器。
（2）蒸汽热风器的结构可以采用管内蒸汽，管外走空气。
（3）蒸汽的冷凝传热系数是空气的传热系数的几千倍，为了提高热风器的换热效率，将换热管采用轧制铝片钢管，提高空气侧的传热系数。
（4）本热风器较前两种热风器，体积小，设备阻力小，设备换热效果最好。
4 经济效益分析
以氮肥厂常用的D500风机为例：
4.1 风机气量：N＝30000Nm3/h，空气从常温T1＝20℃加热到T2＝光学玻璃加工设备150℃。空气的比热r＝0.312kCal/m3·℃（1.3kJ／m3·℃）
煤气发生炉所用煤采用大同块煤，煤的发热值r2＝6511kCal／kg（27.24MJ／kg）
4.2 空气回收的热量口

Q＝N×r×（T2－T1）＝30000×0.312×（150－20）＝1216800kCal/h（5086.22MJ／h）
4.3 热风器节煤量D1

搜票网D1＝Q/r2＝1216800／6511＝186.8kg
一年按330天、每天24h计算，
人货电梯防护门年节煤量为D＝330×24×D1＝330×24×186.8＝1479456kg
4.4 经济效益
大同块煤入炉价格按0.8元／kg计算，
全年所节省费用为：1479456kg×0.8＝118万元。
一台D500风机配一台热风器所产生的经济效益在理论上能在100万元以上，煤气发生炉的实际用煤量也许与理论上的节煤量有偏差，但我们可以看出热风器给单位企业带来经济效益是肯定的。
5 本系统应该注意的问题
5.1 热风器在空气总管道上安装是应尽量靠近煤气发生炉，这样可减少管道的热损失和管道的保温工作量。
5.2 空气通过热风器后被加热到150℃，空气的体积会增到1.5倍，所以热风器后面的空气总管和各支管的直径也要适当的加大。
5.3 本文所介绍的几种热风器还没有在氮肥企业中应用，但曾有用半水煤气给空气加热的应用先例，使用厂家也确实产生了经济效益。但是由于用半水煤气加热空气有不安全因素，所以没有得到广大的氮肥企业所认可，而本文所介绍的热风器不存在不安全因素，笔者希望通过本文的介绍，能为氮肥企业创造新的经济效益。

本文发布于:2024-09-23 13:17:08，感谢您对本站的认可！

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