间接换热热风炉存在的问题及对策

间接换热热风炉存在的问题及对策

间接换热热风炉在热力热工生产中常见，应用在需要高温洁净热风的场合，热风洁净，不会污染物料，热风中不含火星和高温颗粒，安全性高，故应用前景较好。很多用户在使用过程中遇到很多问题，也积累了很多宝贵经验，靖江双正烘干从事该类热风炉设计生产多年，现将一些问题和措施和大家分享：

一、主要问题

热风炉不同于一般的换热器。一般的换热器只涉及冷热两种流体的换热，并不涉及燃料的燃烧及相应的由燃料的化学能向热能的转换。而热风炉则必须包括两个过程，燃烧及燃烧产物与空气的换热。不过它提供的不是热水或蒸汽，而是热风。以生物质燃料（柴、木片、成型颗粒等）作燃料的间接换热式热风炉而言，设计热风炉所遇到的大难题是高温烟气与空气间的换热。在换热面(一般为碳钢管或钢板)的一侧是温度高达1200~1400℃的烟气，有时还面对高温炉床的直接辐射，其包含对流及辐射在内的复合换热系数高达400~500W/(m²·℃)；而在换热面的另一侧是被加热的空气，根据流速的不同，其对流换热系数为40~100W/(m²·℃)，在上述换热及温度条件下，换热壁面的温度可高达600~700℃，若局部表面的空气冷却条件不好，壁温还可能升高。在这样高的温度下，一般的碳钢材料是很难承受的，即使不锈钢材料也不能长久使用（且不锈钢材料的换热系数更低）一方面，这一温度能使钢材产生屈服变形，使钢管或钢板烧；另一方面，高温腐蚀(主要是高温钒腐蚀)及高温氧化，可使受热面一层层剥落，使受热面很快被烧穿，这就是设计热风炉所面临的难题。

设计热风炉的第二个难题是烟气与空气之间的传热系数较低，尤其是在烟气的低温区，因而使传热面积增大，紧凑性下降。在相同的热负荷下，热风炉较一般的蒸汽锅炉或热水锅炉需要较多的传热面积，这就是为什么热风炉的成本或造价一般要高于同等热负荷的锅炉的原因。

设计热风炉的第三个难题是积灰问题，因为传热面积大，管子布置的多，烟气流程较长，因而一般来说热风炉的积灰状况较一般的锅炉要严重。因而设计时要引起足够的重视。

二、主要对策根据上述热风炉的设计和应用难题，可采取以下几方面的对策，

1、将燃烧设备(燃烧器)与换热部分隔离

一般将换热面布置在燃烧设备的后部，即构域所谓的分离式结构。热风炉一般由燃烧设备、换热设备、鼓风机和引风机等组成。燃烧设备通常包括送料机、料斗、炉排、燃烧室、鼓风机、出渣机等。在分离式热风炉中，燃烧室中的烧表面(炉床)不直接面对换热面，因而减少了这部分对换热表面的直接辐射，可使换热器面的温度有所降低，对换热面有保护作用。

2、降低换热设备前的烟气温度即使采用了分离式结构，进人换热设备前的烟气温度仍高达1200~1300℃。而且烟气中含有大量的辐射颗粒岔于高温区中的受热面作以承受这样高的温度，因而应采取措施降低进人换热设备前的烟气温度，主要有以四种方法。

2.1烟气再循环，即将热风炉排出的烟气(温度一般为100~200℃)抽取一部分与进入热设备的高温烟气混合，混合后的烟气温度降至800~900℃，然后再与空气换热。采用这方案需要对排烟系统进行仔细的设计并根据热平衡计算确定适合的掺烟量。

2.2掺人冷空气，即将适量的冷风掺混到换热器前的高温烟气中，以便使烟气温度降低沂需温度。

2.3在炉膛(燃烧室)中加辅助受热面。一般采用耐高温的材料，依靠辅助受热面先吸卓烟气的部分热量后，再进人到主换热设备。

2.4在炉膛中加辅助排管，即在炉膛出口或在炉膛中加一小型蒸汽发生器，因其内部是的沸腾，换热强度极高，不会烧坏管子。由于水的蒸发吸收了高温烟气的部分热量，使烟气降低，然后再进人主换热设备。这种设有蒸汽发生器的热风炉有时又称作热风/蒸汽发生炉既同时能产生热风又能提供蒸汽的设备。应该指出，装设蒸汽发生器是一种迫不得已的方法因为装设蒸汽发生器将使系统变得复杂，降低了热风的热负荷，仅适用于需要有稳定的蒸汽的场合。

2.5强化空气侧的换热一般采用增大空气侧的流速和在空气侧加装翅片(扩展表面)中方法。因为随着空气侧换热的增强，壁面温度将会有所降低。

2.6改变高温烟气和空气的流动方向众所周知，一般的换热设备，冷热流体多采用逆方案，但为了降低管壁温度也可采用顺流方案或部分顺流方案，即高温烟气的入口也是冷风人口。但这种方案会给换热器的结构设计带来一定的复杂性。

2.7采用耐高温的材质在局部高温换热区，采用耐热不锈钢、耐热铸铁或锰钢作为换器的材料。其缺点是增加了换热器的成本，尤其是耐热不锈钢，在国外的高温换热器中时常用，在我国由于其价格昂贵而较少应用。

以上是靖江双正和大家的经验分享，希望能对大家有所帮助。