热风炉剖析及热管式热风炉

《热风炉剖析及热管式热风炉》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、热风炉剖析及热管式热风炉哈尔滨工业大学刘纪福曲讳夏新林尚希禹1前言热风炉是燃烧燃料、加热空气、生产热风的设备。作为一种重要的工艺装置，热风炉在各个工业部门得到了广泛的应用。例如，在粮食烘干系统中，热风炉是一个关键设备，由热风炉产生的热风送入粮食烘干塔中，与湿粮进行热虽交换，使粮食的含水量下降，以利于粮食的保管和储藏。目前，热负荷为150万到240万kcal/h（1744.2—2790・7kW）的各种型式的热风炉已彼卫用于大型粮库的旅干系•统屮。又如，矿井的井下送风，精洗煤如烘干需要大功率的热风炉。木材干燥需要不同大小和规格的热风炉。在我国南方诸省，热风炉被广泛应用于纺织品的烘干和定型工业的艺

2、中，所需热风温度比粮食烘干所需温度要高一些。此外，随着汽车工业的发展，热风炉在汽车喷漆烘干工艺中的应用受到重视，目前有几个工厂正在设计制造汽车喷漆车间应用的热风炉。在我国北方地区，热风炉作为大型建筑物及蔬菜大棚的供暖设备有着广泛的应用前景:。总之，热风炉的应用前景广阔，热风炉的研制和生产日益受到重视。本文对目前应用的几种热风炉的型式进行剖析和比较，指出热风炉在设计和应用中的难点和对策，在此医础上，结合多年的研究经验，推荐一种新型的热风炉——热管式热风炉。2热风炉的难题及其对策热风炉不同于一般的换热器°-般的换热器只涉及到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

3、。而热风炉则必须包括两个过程&燃料的燃烧及燃烧产物与空气的换热。所以，热风炉在某些方面更象一般的锅炉，不过它提供的不是热水或蒸汽，而是热风。本文只讨论以煤作燃料的热风炉，而不讨论使用气体或液体作为燃料的热风炉，丙为前者更有工业意义。设计热风炉所遇到的必犬的难题来源于高温烟气与空气间的换热。如图1所示，在图1热风炉传热愿理图①一炉床对壁面的辐射；②一烟气中的粒子辐射〉③一烟气与壁面的对流换热,④一空代与壁而的对流换热。换热面（一般为碳钢管或钢板）的一侧温度高达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.p）；而在换热

4、面的另一侧是被加热的空气，根据流速的不同，其对流换热系数在40-100W/512・七）。在上述换热条件及温度条件下，换热壁面的温度可高达600—7009,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孜受的，一方面，这一温度能使钢材产生屈服变形，使钢管或钢板烧弯；另一方面，高温腐蚀（主要是髙温锐腐蚀）及高温氧化，可使受热而一层层剥落，很快会使受热面烧穿。这就是设计热风炉所面临的主耍难题。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，热风炉比一般的蒸汽锅炉或热水锅炉需要较多的传

5、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1般来说热风炉的积灰状况比一般的锅炉要严重，因而设计时要引起足够的重视。但是，与一般的锅炉比较，热风炉也有其独特的优点，即它不長-个压力容券，因为一般被加热的空气是在•挨近常压下流动的，这给热风炉的设计和制造提供了有利的条件。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，即构成所谓分离式结构，如图2所示。由图2可见，热风炉一般由燃烧设备、换热设备.鼓风机和

6、引风机等组成。燃烧设备通常包括送煤机.煤斗、炉排.燃烧室、鼓风机、除渣机等。在分离式热风炉中，燃烧室中的燃烧表面（炉床）不直接面对换热面，因而滅少了这部分对换热表面的直接辐射，可使换热器壁面的温度有所降低，对换热而有保护作用。（2）•降低换热设备前的烟气温度。即使采用了分离式结构，如图2所示，进入换热设备前的烟气温度仍高达1200-1300乜。而且烟气中含有大疑的辐射颗粒。处于高温区中的受热面仍难以承受这样高的温度，因而应采取措施降低进入换热设备前的烟气温度，主要有四种方法：.①烟气再循环，即将热风炉排出的烟气（温度一般为100—2009）抽取一部分与进入换热设备的髙温烟气混合，混合后的烟气

7、温度降至800-900七，然后再与空气换热。采用这种方案需要对排烟系绞进行仔细的设计并根抑热平衡计算确定合范的掺烟屋。②掺入冷空气，即将适量的冷风掺混到换热器前的爲温烟气中，以使烟气温度下降到所需温度。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收掉烟气的部分热量后，再进入到主换热设备。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，因其内部是水的沸腾,换热强度极