红液燃烧炉

出处：按学科分类—工业技术 轻工业出版社《制浆造纸手册第五分册酸法制浆》第363页（5261字）

1．燃烧炉的分类和比较

目前国际上采用的红液燃烧炉大致分为两大类：一类是常用的箱式炉和旋风炉，这类燃烧炉的特点是燃烧时间短(红液干燥、燃烧、热分解的时间仅需1秒左右)，因此要求红液喷雾粒度细、液浓和进风温度较高，炉温较高，必要时需用辅助燃料(例如油、煤粉等)，管理上也比较严格。

另一类是近年来发展的流化床式燃烧炉(沸腾炉)。这种炉子的特点是，红液热分解后细粒反应时间短，并随炉气带走，而粗粒则在流化床中沸腾，反应时间长。因此对红液喷雾的细度要求不太严格；又由于流化床的炉料贮存热量较多，炉温和红液浓度可比一般炉子稍低些，而且在正常运行中不需辅助燃料。

几种常用的箱式、旋风式红液燃烧炉的示意图如图6－7－5所示。

图6－7－5 几种箱式、旋风式红液燃烧炉示意图

①Lurgi-Lenzing-Steinmiiller炉(110吨／时)

②Loddby-Tempella-Carlson炉(85吨／时)

③AhlstrÖm-Lamont炉(60吨／时)

④瑞典B & W Gotaverken炉

⑤芬兰Ahlstrom炉

两类红液燃烧炉技术特征比较见表6－7－6。

表6－7－6 红液燃烧炉技术特征比较

在一般常用的箱式炉或旋风式炉内燃烧红液的国外资料见表6－7－7。

表6－7－7 一般常用的红液燃烧炉工艺数据

2．用流化床燃烧红液

(1)美国ausau公司isconsin纸厂流化床燃烧红液

日产未漂浆：140吨(最高180吨)

流化床炉内径：7015毫米，可扩大到7625毫米

流化床面积：38．7米²，可扩大到45．6米²

流化床高：15．25米

流化床总热负荷：30000000千卡／小时

悬浮层热炉气空间速度：0．6～0．9米／秒

空气量：320标准米³／分

空气压力：1．55绝对大气压

鼓风机用汽轮机驱动

空气进口压力：11个绝对大气压

出口压力：2．35绝对大气压

出口蒸汽送Ⅰ效蒸发器

炉内温度：900℃

流化床物料粒度：0．25～2．0毫米

炉气中SO₂浓度约1．5%

喷液速度：0．15～0．2米³／分(86．4吨固形物～121固形物吨／日)

红液浓度：40～42%

根据上述资料，简单计算如下：

①每米²流化床床面燃烧红液量(以产浆表示)140／38．7=3．62(吨浆／米²·日)或0．15吨浆／米²·时

②每小时每米²床面喷液量(0．15～0．2)×60／38．7=0．232～0．31(米³／米²·小时)或0．0928吨～0．13吨固形物／米²·小时。

③浓红液量／吨浆=1．55～2．06米⁸

④空气量320×60=19200标准米³／时，小时产浆140吨／24=5．83吨／时 19200／5．83=3300标准米³／吨浆，或3．3标准米³／公斤浆，或4．27公斤／公斤浆

⑤流化床空气空间线速

空气温度 200℃

空气体积

或 554／60=9．23米³／秒

流化床截面：38．7米²

热空气空间线速：9．23／38．7=0．238米／秒

⑥悬浮层截面与直径

设炉气温度：900℃

炉气与空气的体积比：1．62

炉气量：1．62×320=518(标准米³／分)

热炉气量：

设悬浮层炉气线速为0．9米／秒

93／0．9=103．3(米²)

悬浮层与流化床面积比=2．66

(2)石岘纸厂以流化床试烧红液中间试验

①设备特征：

流化床高2米，布风板直径1．1米，面积0．95米²，扩散悬浮段直径2米，面积3．14米²，高5．5米；悬浮层与布风板面积比3．14／0．95=3．3倍。

对100公斤固形物的用氧量为：

减去固形物中的O² 42．54×22．4／32=29．80(米³)

燃烧时需加O₂ 114．98－29．80=85．18(米³)

折算成空气量 85．18／21%=405米³=522(公斤)

试烧过程中，每小时平均有275公斤的固形物喷入流化床燃烧炉，理论空气量为405×275／100=1115米³／小时

采用过剩空气率为1．1，实际空气量为：

1115×1．1=1228米3／小时=20．4米³／分

④设一次风进风温度为140℃，风量占70%

设二次风进风温度为55℃，风量占30%

一次风量为

布风板小孔空气流速

1300／3600÷0．0183=19．75(米／秒)

布风板空间速度

1300／3600÷0．95=0．38(米／秒)

⑤设红液浓度50%，炉温1000℃：空气湿含量0．01公斤／公斤干空气。随空气进入的水汽量为 4．05×1．1×1．293×0．01=0．0577公斤随红液进入的水量为1公斤。

燃烧每公斤的红液固形物所形成的炉气体积为：

以每小时烧275公斤固形物计，悬浮层气流速度：

275×28．4／1²×π×3600=0．69 米／秒

⑥干炉气SO₂浓度0．0015÷(0．272－0．0804)=0．78%

⑦湿炉气含水0．0804／0．272=29．6%

露点查表 68℃

⑧烧成的MgO

烧成的MgO中Mg·SO₄含量与MgO转化率成反比，设计悬浮层体积时，应适当延长炉气停留时间，以提高MgO的转化率。

烧成的MgO活性(53秒)比商品MgO(338秒)好得多，如在800℃温度下延长加热时间，则活性下降，大约每延长1小时，活性下降2秒。

石岘纸厂试烧红液时，有95%以上的MgO在炉上部出口经旋风分离器分离，MgO的活性好。MgO的粒子是中空，堆积比重仅为64公斤／米³，商品MgO堆积比重为400～700公斤／米³，延长在800℃温度下的煅烧时间到128小时，使堆积比重上升到79公斤／米³。

MgO活性简易试验方法：

取0．5克MgO加入到200毫升蒸馏水中搅拌，使其pH值大约在10．5左右；加入10毫升1NH₂SO₄，pH值立即下降到2．2左右。记录pH值由2．2上升到6的时间作为其活性(以秒为单位)。时间越短则活性越好。

(3)用流化床燃烧浓红液的比较(表6－7－8)

表6－7－8 流化床燃烧红液比较表

(4)流化床工艺设计概要流化床尺寸见图6－7－6。

图6－7－6 流化床外形示意图

流化床一般可分为沸腾层(l_沸=l₁+l₂)和悬浮层l₃两大部分。沸腾段又分为底部垂直段l₁及基本段1₂两部分。

底部垂直段的主要作用是保证在近炉底的一定高度范围内，有足够的气流速度，以保证大颗粒在底部有良好的沸腾。

垂直段l₁经试验确定，一般在300～600毫米之间，也可高达1米或更高一些。

炉料量大则存热多，因故停炉后每日温度仅下降55℃，停炉5天再开，不必用辅助油燃烧提温。但炉料高时，鼓风机动力消耗大。

锥角β一般以44°左右为宜。角过小则炉心气速高，沸腾过于激烈，而四周靠墙部分则是移动层，有腾涌现象，沸腾不均，燃烧不好。角过大，则在折角处由于气流流不到而形成死角。

经验证明，沸腾层l₁+l₂以1．4～1．6米为宜。溢流口截面一般用350×500毫米，或400×300毫米。溢流口下距流化床风帽小孔的高度一般采用1．2～1．4米。溢流口过低，则未燃烧完全的红亮大颗粒从溢流口中溢流出来，使炉内料层保持不住。溢流口过高要加大料层的膨胀比，使鼓风机电耗增大。

悬浮层高度l₃一般在5～6米以上。流化床布风板距地面一般为2米。沸腾层的风速一般为0．2～0．3米／秒。悬浮层的气速一般采用＜1米／秒。