热风炉是以提供高温干燥热风为目的炉种,目前在化工、食品等工业中得到了广泛的应用。随着化学工业的迅速发展及对化工产品的深入开发,需要干燥加工的物料不但种类繁多,而且对干燥技术的要求
也更高:热风洁净、温度高、设备运行和维护费用低、效率高、使用寿命长及无污染等。如何更好地解决这几方面的问题,是一个非常重要的课题。
目前,在全国各地有许多热风炉的生产厂家,推出了各具特色的热风炉产品。但我国热风炉技术还没有形成完整的理论体系和统一的标准以及相应的技术规范
。热风炉产品形式多种多样,总体结构上大致分为下列两种形式:
一种是采用管式或板材式的热风炉,热风与加热火源之间利用管壁或一层钢板隔离进行传热。由于火焰和烟气的温度高,金属隔离层处于高温工作状态下,采用普通钢材
不能满足要求。即使采用价格昂贵的耐热钢管或钢板,也很难保证高温下的长期连续使用,寿命也仅为一至三年。
另一种结构是采用热管换热技术。将热管的吸热部分置于高温炉膛内,冷却部分置于温度低的风室内,通过热管在炉膛和高温烟区吸收热量,并在风室部分放出热量
来生产所需热风。热管式热风炉存在的严重不足,主要在于目前对300℃以上工作温度
的热管的研制和使用还不成熟,在高温工作状态下容易出现爆管、灰堵、露点腐蚀等问题,使得热管热风炉在高温状况下出现烧坏的危险性增大,无法实现热管换热的效果,产品的应用受到了限制。
用于烘干行业的热风炉,其炉膛结构不同于普通工业锅炉,热风炉的炉膛一般不敷设任何受热面,燃料处于绝热燃烧状态,产生的高温烟气经沉降除尘后直接进入换热器,去加热干燥介质
-空气。由于空气的放热系数较小,致使运行中经常出现换热器高温段烧坏的现象。为此需要将换热器的入口烟温控制在800℃左右
,通常采用的方法是向炉内加入大量的冷空气来降低烟气温度,避免炉内发生结渣,并确保换热器的工作安全。而这种方式使得锅炉的排烟损失加大,这也是热风炉效率不高的原因
之一。
目前,国内的高温热风炉主要有两类:一是直接燃油、燃气作热源,但是燃料贵,运行费用高,增加了干燥成本;二是用燃煤作热源,虽然燃料费用降下来了,但也存在着如下的问题:
1)热效率低
目前国内大于300℃的高温热风炉热效率一般不足50%,能源浪费严重。究其原因一是燃煤炉燃烧状况差,二是排烟温度高(一般在250℃左右)
。
2)使用寿命短
换热面一侧是温度高达1200~1400℃的烟气,有时还面对高温炉床的直接辐射,换热壁面的温度高达700~800℃。若局部表面的空气冷却条件不好,壁面温度更高。一方面
,这一温度使钢材产生屈服变形,使钢管或钢板烧弯;另一方面,高温氧化和烟尘冲刷可使受热面一层层剥落,很快会使受热面烧穿。
3)体积庞大
烟气和空气的换热系数都较低,这在烟气的低温区尤其明显,因而要求必须有较大的换热面积,结构紧凑性也就差。
针对目前热风炉存在的这一些问题,设计出了以链条炉和循环流化床为燃烧设备的高温热风炉,换热器的布置采用了独特的结构,最终热风温度可达550℃,并且80%以上的材料均采用价格低廉的普通碳钢,只有少数材料采用耐高温的合金钢和不锈钢,这样整个热风炉的造价就很低廉。采用此方案设计的高温热风炉具有热风洁净、温度高、设备运行和维护费用低、效率高、使用寿命长及无污染等。