曹春华
【摘 要】The air flow distribution in air supply system for the combustion of chemical recovery furnace was reviewed, the current situation and development trend of the air flow distribution were introduced, the interaction of the operation parameters of the air supply system and its impact on the operation of the furnace were discussed.%本文对碱回收炉风量的配比进行了回顾,并介绍目前风量配比的情况,展望了未来风量配比的发展；还对碱回收炉燃烧供风系统的运行参数之间的相互关系以及可能对碱回收炉带来的影响进行了论述和分析.
陈子昂初入京
【期刊名称】《中国造纸》
3gpp
【年(卷),期】2013(032)001
【总页数】7页(P46-52)
【关键词】大型碱回收炉;燃烧供风;风量配比;风压;风温;风速
雅马哈xj600
【作 者】曹春华
【作者单位】中国中轻国际有限公司,北京,100026
禁欲主义
【正文语种】中 文
【中图分类】TS733+.9
制浆造纸的业内人士都知道，大型碱回收炉的燃烧供风系统通常包括一次风、二次风和三次风。一次风氧化垫层中的碳，释放热量，还原芒硝并使垫层保持合理形状;二次风补充氧气，燃烧从垫层上挥发的可燃物，在炉膛焙烧区产生高温，维持炉内适合的干燥和燃烧;三次风封闭炉膛上部，控制飞失及燃尽烟气，减少臭气的排放。燃烧供风系统对于碱回收炉非常重要，直接影响锅炉的燃烧情况，进而会影响烟气排放、锅炉效率、过热蒸汽量、熔融物的芒硝还原率、燃烧飞失及过热器挂灰等［1-2］。 如何保证碱回收炉拥有高效的燃烧供风系统，这需要碱回收炉燃烧供风系统设计合理，生产操作者正确的操作运行，以获得合适的工艺参数，使碱回收炉正常高效燃烧。这些工艺参数包括:与燃料匹配的总风量，各次风的比例和风压，而这些参数又会对垫层燃烧产生影
响。笔者通过分析目前我国运行的主要碱回收炉，尤其是大型碱回收炉，以分析燃烧供风系统的设计理念和趋势，获得良好的运行参数。
1 燃烧供风系统简介
碱回收炉燃烧供风系统的设计理念和操作规程是:在碱回收炉适合的干燥燃烧区域，提供数量、温度和压力都适合的空气，并能获得适合的风吹入方式(即有的风需要必要的扰动或湍流，而有的风则不需要太大的扰动)。为达到这些要求，需要风机吸入口(含消音器、风流量测量装置)、送风机、风加热器、输送风道、碱回收炉环形风道、碱回收炉入风口、风流量调节挡板和风压调节挡板等设备和元器件之间的合理设计配合。
1.1 一次风系统
一次风通常位于炉底以上0.9～1.2 m、黑液喷以下，并在垫层附近从四壁送入碱回收炉，采用热风、适度风压。其作用是提供用以部分氧化垫层中碳的氧气，释放热量还原芒硝并保持炉底垫层合理的大小、形状，维持碱回收炉燃烧所需的温度。徐媛
一次风要求有相对准确的流量，温度不能过低，气流平稳，既要跟垫层表面产生有效的接
触，维持垫层燃烧所需的氧气，与垫层表面的黑灰发生反应;但又不能对垫层产生扰动，影响到垫层的形状。因此，一次风系统的控制是在保证风量的同时，合理调节一次风的风压和温度。典型的一次风系统的风嘴是数量很多、尺寸较小的风嘴，紧密地布置在碱回收炉炉膛的四面墙上。
1.2 二次风系统
二次风位于炉底以上2.5～4.5 m，通常分高位(上)二次风和低位 (下)二次风进入，在黑液喷以下，垫层上方，从前后墙送入碱回收炉，采用热风、高风压。低位二次风的作用是在垫层上方补充氧气，燃烧垫层中的挥发可燃物，起到控制垫层高度的作用;高位二次风的作用是维持焙炉区域燃烧所需要的高温区，利于下降黑液的干燥。
二次风也要求有相对准确的流量，温度不能过低，气流平稳，既要穿透炉膛，与炉膛中的全部可燃物接触，充分混合促进化学反应;又不能扰动垫层或大量增加垫层表面局部的氧气浓度。因此，二次风的设计，应避免在炉膛中心形成高速上升的烟气沟流，以避免产生飞灰。典型的二次风系统的风嘴是数量比较少、尺寸比较大的风嘴，布置在炉膛的前后墙上。
1.3 三次风系统
三次风通常位于黑液喷以上2～3.5 m，采用冷风，高风压，其气流必须有强烈的湍流，使空气与炉膛下部产生的烟气密切混合。作用是提供充足的氧气去燃烧上升烟气中残余的可燃有机物 (包括可燃气体及未燃尽黑灰);并烧掉总还原硫化物 (TRS)，减少臭气排放。三次风气流，要控制有少量的过剩空气，以保证烟气中的可燃物 (CO和TRS)完全烧掉;并可控制碱回收炉炉膛出口的烟气温度。
典型的三次风系统的风嘴也是数量比较少、尺寸较大的风嘴，布置在炉膛的前后墙上。
图1所示为碱回收炉炉膛示意图。
2 燃烧供风系统风量比例分配
2.1 初期的碱回收炉风量配比
碱回收炉采用三次供风系统，一次、二次风风嘴是四面墙布置，并位于黑液喷以下的焙炉区，三次风采用两侧墙或前后墙布置，这种方式被碱回收炉的供货商普遍采用。最初的碱回收炉供风比例分配
中，碱回收炉设计者普遍认可采用大风量、低垫层燃烧，即一次风风量大。20世纪七八十年代，国内外的资料认为［3］，一次风量占燃烧总风量60%～70%，二次、三次风风量占30%～40%，来满足大风量、低垫层的燃烧。武汉锅炉厂设计的50～300 t/d(风干)的中小型碱回收炉 (即绝干黑液固形物大约75～450 t/d)时，一次、二次、三次风的比例分配是:一次风占50%，二次风占35%，三次风占15%。对于当时的条件，碱回收炉规模较小，炉膛的炉底面积小，这种风的配比基本上能满足要求［4］。例如吉林造纸厂于1983年12月投入运行的WGZ75/39-9(武汉锅炉厂生产)碱回收炉，其配风比例就是按此设计。
随着碱回收炉的生产运行，业内人士逐渐发现，一次风风量太大时，会使垫层不稳定，并导致飞灰增加，尤其是当碱回收炉负荷比较大时。因此，碱回收炉供货商在设计碱回收炉时，逐渐把风的比例分配调整为典型的4∶5∶1的方式，即一次风占燃烧总风量40%，二次风量占50%，三次风量占10%。例如:武汉锅炉厂在2000年以后供货的300～350 t/d(绝干)缅甸项目和广宁项目，都是采用的这种典型的风分配方式。
2.2 目前的碱回收炉风量配比
2.2.1 一次风
岳城水库
图1 碱回收炉炉膛示意图
近年来，随着制浆造纸单条生产线规模的加大，很多大型碱回收炉 (进口和国产)也随之被建立起来。当业内的碱回收炉设计者试图将中小型碱回收炉的风比例分配方式模型用于大型碱回收炉时，发现这种方式已经不适用。这是因为中小型碱回收炉的一次风比例较大，一次风在垫层附近送入，风量过大，扰动垫层，引起垫层物质的飞溅和飞失过多，在烟气中形成大量飞灰，进而使过热器、省煤器积灰严重，加剧尾部飞失。合理的一次风比例对碱回收炉的正常运行起着至关重要的作用。
进一步可解释为，一次风是在黑液喷下方进入炉膛，并发生氧化还原反应，然后会在炉膛内形成一个上升的烟气沟流，这个烟气沟流在上升过程中带着大量黑液颗粒一起上升。如果上升的烟气流的速度适中时，黑液颗粒在上升过程中会被完全燃烧掉;但如果上升的烟气流速度较快时，就会在烟气中形成大量飞灰。而导致上升烟气流的速度快的主要原因是一次风风量偏大。
笔者列举2台武汉特锅厂生产的碱回收炉来解释这一现象。
缅甸大巴浆厂碱回收炉，设计生产能力360 t/d(绝干)，理论燃烧空气量69000 m3/h，按照4∶5∶1的空气配比方式，可计算一次风量为19.2 m3/s，炉膛尺寸5.2 m ×5.2 m;赤天化浆厂碱回收炉［5］，设计生产能力1500 t/d(绝干)，理论燃烧空气量323000 m3/h，按照4∶5∶1的空气配比方式，可计算一次风量为59.7 m3/s，炉膛尺寸9.76 m ×9.76 m。
计算的假设模型:2台碱回收炉正常燃烧，在炉膛中形成理想垫层，并距水冷壁约1 m，一次风没有扰动垫层，到达垫层后即形成上升的烟气流柱，计算结果见表1。计算结果表明，缅甸大巴浆厂一次风处烟气流速是4.9 m/s，而同样方式计算的赤天化项目一次风处烟气流速则高达7.3 m/s。这个计算数值非常大，从理论假设模型计算肯定会导致飞灰严重，而赤天化浆厂刚开机时也确实如此，后来生产操作调整供风比例为35%左右。这说明一次风量偏大确实是导致飞灰严重的重要原因之一。
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