1、吹風氣余熱回收原理與操作一、概述通常所說的吹風氣余熱回收，就是固定層間隙氣化技術中通常所稱的吹風氣潛熱回收。因為那是吹風氣通過利用其溫度大于550的全部顯熱來實現燃燒而達到的，所以雖稱為吹風氣潛熱回收，其實吹風氣顯熱回收已自然包括在內。所不同的是，現有合成氨廠的絕大部分吹風氣，僅利用自身的顯熱不能實現燃燒。因為在煤氣爐正常爐況下，吹風氣離爐時的溫度遠低于其可燃氣體組分的自燃點，遇空氣（俗稱二次風或二次空氣）不會自行發火燃燒。這也是合成氨廠的吹風氣余熱回收長期停留在僅回收顯熱的根本原因。二、吹風氣回收的理論基礎（一）、吹風氣的分類及著火1、吹風氣的分類吹風氣可按它是否從煤氣發生爐里獲得高于其著火

2、溫度的溫度，進行分類。凡從煤氣發生爐里獲得的溫度，在經必要的除塵過程后，至遇空氣時仍保持在能自行發火燃燒程度的屬高溫吹風氣，否則，屬低溫吹風氣。生產實踐證明，只有采用優質原料制氣時，才有可能得到高溫吹風氣。除此，正常爐況下得到的，只能是低溫吹風氣。2、著火方法吹風氣的著火方法可歸納為自燃法和點燃法兩大類。自燃法，這是利用高溫吹風氣遇空氣能自行發火燃燒的性能的一種方法。在工程上，只要向其燃燒室（溫度大于550）送入二次風，便可順利著火。回收吹風氣潛熱。點燃法，這是組織低溫吹風氣著火的方法。在工程上事先在其燃燒設備里，設置一個能對其不停地作用的高溫點火源，使其與二次風混合入爐后，隨即能引起著火。這

3、個點火源的高溫，由燃燒其他外來可燃氣來建立。外來的其他可燃氣體，通稱為助燃氣。3、著火溫度，可燃氣體與空氣的混合物發生著火燃燒的最低溫度稱為著火溫度。把握低溫吹風氣的著火溫度或安全運行溫度的尺度，是確定低溫吹風氣燃燒工藝、設計低溫吹風氣燃燒設備、進行低溫吹風氣燃燒操作的關鍵所在。某些氣體與空氣混合物在大氣壓力和通常條件下的著火溫度，不同文獻有不同的數據。下面列出某些氣體的著火溫度。CO 610-658 H2 530-590 CH4 645-800 H2S 290-437低溫吹風氣的的實際著火溫度，將隨各自溫度波動和成分變化等情況的不同而不同。于是要摸索出自己的低溫吹風氣安全燃燒的溫度尺度。4、

4、助燃氣供給高于低溫吹風氣著火溫度的溫度。供給低溫吹風氣實現正常燃燒所需外熱的熱量，是低溫吹風氣的助燃氣。低溫吹風氣的助燃氣既有質的要求（可燃物含量大于50%），又有量的要求（弛放氣量大于250Nm3/h）。（二）、吹風氣的燃燒特性1、斷續性。吹風氣燃燒時最突出的問題是燃燒過程必定要中斷，爾后又需恢復，并按此周而復始地延續下去。斷續的具體情況，隨各廠制氣采用的循環時間和吹風實際所用的百分比，以及實際回收的吹風氣爐數不同而有所區別。2、極易脫火。吹風氣燃燒的另一個問題是極易脫火。脫火是指火焰被吹離噴口，以致后面隨之而流出的吹風氣與空氣的混合物，根本不能著火的現象。這個特性是由吹風氣含可燃氣體特別少

5、、溫度又低，而工程上又不可能采用尺寸特別大的噴口所決定的。3、有火焰但不能自行傳播的情況下，燃氣與空氣并不是在任何混合比例下火焰在其中都能傳播而保持正常燃燒的，只有混合物中的燃氣濃度范圍內方可。這個濃度范圍稱為著火濃度極限，其最低濃度稱為著火濃度下限，最高濃度稱為著火濃度上限。濃度低于或高于這一范圍，都不能正常燃燒（火焰不能傳播）。在密閉空間內的可燃氣體當處于著火濃度極限范圍內的時候，引入點火源，要燃混合物幾乎是在瞬間（每秒可達數千米的可變傳播速度，而不是正常燃燒時的每秒若干厘米至幾米的傳播速度）完成燃燒而形成爆炸。因此，著火濃度極限也稱為爆炸極限。下面列出幾種氣體的著火濃度極限。CO 12.

6、5-74.2% H2 4-74.2% CH4 5.3-15.0% H2S 4.3-45.5%需要指出，濃度極限的存在并不意味著當達不到這個界限時，氣體就不會燃燒。實際上，把濃度小于下限的可燃混合物加熱（用外熱）到高溫后，將它們點著也能燃盡。這就是說，著火濃度極限并不是燃氣空氣混合物能否燃燒和燃盡的界限，而是火焰是否會在其中自行傳播的界限。在濃度極限之內和之外燃燒的根本區別，在于前者的火焰在其中能夠自行傳播，而后者不能。4、低溫吹風氣燃燒過程的特性及其影響因素。低溫吹風氣燃燒過程具有以下特性：（1） 、同樣體積的吹風氣可以在下同的燃燒反應時間內燒完；（2） 、可以得到不同長度的火焰（從無焰燃燒一

7、直到擴散燃燒）；（3） 、沿火焰長度上可以得到不同的溫度分布；燃燒過程的上述特性與下列因素有關：（1） 、燃燒前吹風氣和空氣的混合程度；（2） 、吹風氣和空氣的比例；（3） 、吹風氣的發熱值；（4） 、吹風氣的溫度和空氣的預熱程度；（5） 、吹風氣和空氣的流速和擴散速度；（6） 、完全燃燒所需的空氣量和煙氣生成量；（7） 、燃燒空間的形狀和大小；（8） 燃燒器的負荷。（三）、吹風氣、弛放氣、再生氣的主要成分1、吹風氣的主要成分（%V）：CO CO2 O2 H2 N2+Ar CH4 H2S8.0 15.8 0.4 3.0 70.0 0.6 2.22、弛放氣成份（%V）：H2 CH4 N2+Ar

8、NH332.50 19.20 48.30 0.0083、再生氣的主要成分（%V）：CO CO2 H2 N2+Ar CH4 NH3 H2O65.04 8.57 7.29 1.92 0.19 12.16 4.84三、吹風氣回收原理合成吹除氣、弛放氣及造氣吹風氣中含有部分可燃氣體，如甲烷、一氧化碳和氫氣，這些可燃氣體在爐膛內燃燒發生下列放熱反應：CH4+2O2=CO2+2H2O+802.6kJ2H2+O2=2H2O+483.6kJ2CO+ O2=2CO2+567kJ以合成吹除氣、弛放氣為著火源，配以適量的空氣，在上燃式蓄熱型燃燒爐燃燒室內燃燒，熱量貯存于蓄熱層中。要求蓄熱層溫度700。造氣工序送來的

9、低溫吹風氣配以適量空氣，同時進入燃燒爐頂部，在弛放氣明火作用下（或在蓄熱層高溫作用下受熱自燃）燃燒，燃燒后的高溫煙氣經余熱鍋爐進行熱量交換產生蒸汽。四、工藝流程簡述吹風氣分別由各爐的燃燒室出口引出，經吹風氣回收閥、吹風氣總管、旋風除塵器，然后進入燃燒爐，與第二空氣預熱器來的空氣混合后燃燒，產生的高溫煙氣經燃燒爐下部、高溫煙箱、第二空氣預熱器、余熱鍋爐、第一空氣預熱器、軟水加熱器、引風機、煙囪后放空。來自鍋爐除氧器的軟水經入工段總閥、調節閥（或付線閥）、軟水加熱器、鍋爐上汽包。蒸汽由上汽包引出，經總出口閥至1.3Mpa蒸汽管網。弛放氣由合成儲氣罐引出，經總管、入工段總閥、止逆水封分離器、爐前閥、

10、燒嘴、燃燒爐。助燃空氣由空氣鼓風機送來，經一空（第一空氣預熱器，以下稱一空）后分成二路：一路經過弛放氣配風系統的控制閥進入小燒嘴、燃燒爐。一路經過吹風氣配風系統的控制閥、配風閥進入二空（第二空氣預熱器，以下稱二空）經大燒嘴進入燃燒爐。工藝流程見附圖。 該流程有如下特點：1、吹風氣經旋風除塵后入燃燒爐內燃燒，使入爐吹風氣粉塵含量降低，避免高溫下粉塵在爐內格子磚層融熔粘結及高溫煙氣對換熱設備的沖刷磨損，延長裝置的運行周期。2、增加高溫空氣預熱器，提高空氣配風溫度。由于吹風氣溫度低、可燃成份含量低，氣量極大，著火前吸熱對爐溫影響較大，高溫空氣預熱器的存在，保證了吹風氣的安全燃燒。3、設置引風機，使整

11、個系統在微負壓下運行，降低了吹風系統阻力，提高了造氣吹風強度，對提高單爐發氣量具有明顯作用。4、吹風氣配風閥采用微機集成油壓控制，對穩定爐溫起到了積極作用。五、主要設備及其作用特點（一）、主要設備（見設備一覽表）設備一覽表序號名 稱規 格 型 號1燃燒爐5100/4500×135602鍋爐(兩套)Q49/850-15-1.25 A=1048m23一空3100×3930×2340 A=79.6m24二空5100×1200×2800 A=69m25軟水加熱器3300×3440×2340 A=231.9m26除塵器3300

12、5;145257水封分離器1200×15008煙囪3000/1800×310009引風機Y4-73-11 14D 電機功率55KW10鼓風機9-1911.2D 電機功率75KW（二）、設備作用及特點1、燃燒爐燃燒爐是回收造氣吹風氣和合成二氣潛熱的一種新型設備。上燃式蓄熱型燃燒爐的結構特點為：（1）、燃燒爐內排列足夠數量的蓄熱格子磚。格子磚具有引燃、穩焰和燼燃的作用。操作方便，運行安全可靠。（2）、停車期間可利用熱氣自然上升的特性，借助于蓄熱室積蓄的熱量，使上層格子磚和燃燒道可較長時間維持住高溫，在再度開車時，仍具有引燃功能。（3）、不再存在火焰和夾帶煤屑對承重托拱、拱腳及其

13、周圍爐壁的直接沖刷磨損，可延長其使用壽命。（4）、采用上燃的方式，將燃燒道布置在燃燒爐的上部、蓄熱格子磚體的上方。這樣不僅有利于可燃氣體的燃燒，而且有利于吹風氣中夾帶的煤粉的燃燒。（5）、采用了倒錐底和水封連續排灰，既能連續排灰，又是安全水封。（6）、采用新型耐火保溫材料，降低了熱能損失，因而爐內溫差小，吹風氣中可燃成份基本燃燒完全，從而提高了燃燒爐的使用壽命。（7）、采用專用耐高溫噴頭混燃器，保證爐內高溫氣流的存在，有效地解決了滅火現象，避免了引燃噴頭熄火造成的安全隱患。（8）、采取逐漸變徑的拱形結構，將爐出口與高溫空氣預熱器煙氣進口整體設計，避免高溫煙道坍塌，延長了裝置的運行周期。2、鍋爐

14、 利用燃燒爐燃燒產生的高溫煙氣釋放的熱量，通過換熱面加熱管束內的水，產生飽和蒸汽。 水管余熱鍋爐的特點為：（1）、煙氣進出口及爐體設置擋煙墻，使煙氣折流通過鍋爐，增加了換熱效果。（2）、爐墻外裝焊有外護板，密封性好。（3）、由于雙鍋筒的水容量較大，因此具有較大的熱容量，熱滯后性也大，在進口煙氣量按峰谷波動較大的情況下，保證蒸汽參數穩定，操作方便。（4）、能耐高溫，對流換熱面積大，熱效率高，產汽量大。3、空氣預熱器空氣預熱器是利用煙氣余熱來加熱空氣的一種換熱設備。它一方面吸收煙氣余熱，降低煙氣溫度；另一方面，使冷風變成熱風，與可燃物一起送進爐內燃燒，改善了燃燒條件，提高了燃燒效率。二空為列管式換

15、熱器，管材為1Cr18Ni9Ti，管規格為57X3.5，L=3706；管程為空氣，殼程為高溫煙氣。一空列管式換熱器，管規格為40X1.5，L=2253；管程為煙氣，殼程為空氣。4、軟水加熱器軟水加熱器是利用煙氣余熱來預熱軟水的換熱設備，作用是提高給水溫度，提高鍋爐的熱效率。軟水加熱器為蛇管換熱器，管規格為25X2.5，L=6600；管程為軟水，殼程為煙氣。5、風機風機作用是使空氣進入燃燒爐內與合成二氣、吹風氣混合燃燒，同時連續不斷的將燃燒產生的煙氣排出，以保證可燃氣在爐內穩定燃燒。鼓風機型號為9-19 No11.2D Y280S-4 75kW ，風量為15581-21714m3/h，全壓731

16、6-1500Pa，1450rpm。引風機型號為Y4-73 No14D Y280M-6 55kW ，風量為57326-72534 m3/h，全壓1752-1726Pa，960rpm。6、旋風除塵器 旋風除塵器是將吹風氣中夾帶的粉塵分離出來的一種設備，其作用是凈化吹風氣，防止吹風氣中夾帶的粉塵在爐內高溫作用下堵塞格子磚。7、煙囪煙囪的作用是將煙氣和飛灰排到高空中，減輕對周圍的環境污染。8、水封分離器水封分離器的作用有以下幾點：（1）、防止氣體泄漏，起密封作用。（2）、防止氣體倒流，起止逆作用。（3）、當管路、設備內壓強過大時，起泄壓作用，使防止設備損壞產生事故。六、主要工藝指標主要工藝指標（見下表

17、） 吹風氣回收系統工藝指標一覽表項目指標項目指標項目指標1、溫度2、壓力kPa3、流量Nm3/h燃燒爐1點750-950弛放氣5吹風氣48000燃燒爐出口850吹風氣3軟水16引風機進口160燃燒爐微正壓蒸汽154、氣體成份%5、軟水6、鍋爐水吹風氣（CO+H2）5-7總硬度0.01mg/L堿度1.0-2.0mmol/L弛放氣（CH4+H2）50-52PH值8-10PH值9-11煙氣（CO+H2+CH4）1溶氧30mg/L七、吹風氣回收正常操作要點1、控制燃燒爐溫度，保證合成放空氣、吹風氣燃燒完全。根據生產負荷，吹風氣成分，合成放空氣的壓力、成分、煙氣成分，及時調節合成放空氣入爐量，空氣配比量

18、、引風量，確保燃燒爐溫度在700以上，950以下。2、控制水管鍋爐的水位在水位計的1/2-2/3外，嚴禁副產蒸汽超壓，根據爐水成分定時排污。3、做好燃燒爐高溫煙氣余熱回收，排煙溫度控制在170左右，提高吹風氣回收裝置副產蒸汽量。4、定時測量爐系統各點壓力，密切注意各點壓力變化情況。5、定時排灰，并觀察各水封溢流情況。6、按時巡檢，認真準確地記錄操作報表。八、造氣吹風氣常見故障1、蒸汽產量偏低，余熱鍋爐出力不足此問題是個普遍性的問題，造氣蒸汽產量偏低是由多種因素造成的，主要原因為：（1）在設備方面，水管鍋爐內擋煙墻坍塌，煙氣走近路；系統保溫損壞，熱損失增加；系統密封不嚴，冷空氣進入系統，造成熱損

19、失；系統積灰過多，影響系統熱效率。（2）在操作方面，可燃氣與助燃空氣配比不當、過剩空氣系數選擇不好，空氣量過小使燃料與空氣混全不均，燃燒不完全；或空氣量太大，大量冷空氣降低了燃燒溫度。不論是空氣是偏小或空氣量過大，都影響到燃燒效率的充分發揮，不能發揮應有的生產能力。最為明顯的是配合成放空氣空氣量偏小，使合成放空氣燃燒不完全，蓄熱層溫度低，導致吹風氣不能全部投送，影響了設備能力的充分發揮。（3）配吹風氣液壓閥不開或閥頭脫落，使吹風氣燃燒不好。配風調整方法一般可以通過煙氣分析或調整試驗，取得經驗數據。2、合成放空氣壓力升高而燃燒爐溫度下降。 作為著火源的合成二氣中含有大量的氫和甲烷，這些成分都是熱

20、值很高的氣體燃料。在適當的配風條件下，一般是氣體壓力升高，燃燒溫度也升高。但在生產中也偶而出現合成壓力升高而燃燒溫度卻下降的現象，為主要是因為合成放空氣中含有大量的氨所致。因為從2NH3+3O2=2N2+6H2O看出，氨與氧氣反應后，生成了水，使燃燒爐溫度下降。九、吹風氣回收系統的常見事故及其預防 在吹風氣回收系統中，物理性爆炸和化學性爆炸都易于發生。爆炸主要是由于設備故障、操作失誤（如誤送煤氣，開爐時直接送風送氣）、配風不當、違章點火、工藝指標控制不嚴等原因造成的。因此，我們應當樹立安全第一的思想，努力學習安全技術和業務知識，以確保生產安全。1、鍋爐爆炸事故鍋爐爆炸事故是指鍋爐在使用過程中或

21、試壓時發生破裂，使壓力瞬間降至外界大氣壓力的事故。鍋爐爆炸時，大量的汽水從爆破口急速沖出，由于具有很高的速度，與空氣或地面接觸后便產生了巨大的反作用力，使鍋爐朝著反作用力的方向運行。其一般屬于物理性爆炸。其爆炸原因，一是超壓運行引起，當運行壓力超過鍋爐最高許可值，加上安全閥失靈，不能自動排汽卸壓；二是過熱引起鋼板（管）的工作溫度，超過極限值，不能承受額定壓力而破裂，這主要是由于嚴重缺水或受熱面水垢太厚造成的；三是腐蝕引起，鋼板（管）內外表面腐蝕或減薄，強度顯著下降，不能承受額定壓力而破裂。為了防止鍋爐發生爆炸事故，在操作中要做好以下工作。（1）防止超壓運行，確保鍋爐工作負荷穩定。在運行中經常檢

22、查壓力表、溫度計、安全閥，確保靈敏好用；（2）防止過熱和缺水。每班沖洗水位計，檢查所顯示的水位是否正確，定期清理旋塞及連通管，防止堵塞。維護好水位報警器和超溫超壓報警器，保持水位表、報警器靈敏可靠；（3）按時分析爐水水質，根據分析情況定期排污，保持在工藝要求范圍內，防止結垢和腐蝕。2、燃燒爐、吹風氣總管、煙道、煙囟等爆炸事故此類爆炸一般屬于化學性爆炸。化學性爆炸只有在同時具備如下3個條件才能形成。其3個條件為：（1）具有可燃可爆物質；（2）與氧或空氣混全達到一定濃度范圍（即達到爆炸范圍）；（3）達到爆炸范圍的爆炸性混合物在一定的溫度或明火的作用下發生爆炸。只要排除其中之一，爆炸即可避免。但從事

23、造氣吹風氣與合成放空氣回收工作，要排除爆炸性氣體與氧（空氣）混合以及明火，實際上是不可能的。根據燃燒原理，維持燃燒必不可少的條件是供給足夠的空氣（或氧）與明火。另外，我們回收可燃氣體進行燃燒，產生一定壓力和溫度的蒸汽。故可以說燃燒和爆炸的條件同時具備，那么如何使爆炸“三要素”同時存在而雙不發生爆炸？預防化學性爆炸的關鍵在于控制可燃可爆氣體與氧混合的濃度和保持使氣體燃料燃燒的最低溫度（即著火溫度）。當配有助燃空氣的可燃氣體，進入高溫燃燒室后，立即被連續燃燒的“長明火焰”點燃。即使入爐燃氣壓力很低，甚至在合成氣中斷的情況下，可燃吹風氣進入燃燒爐后，在高溫燃燒室蓄熱格子磚的高溫作用下，立刻受熱自燃。

24、燃燒后的高溫煙氣進入余熱鍋爐與爐水換熱后，由煙囪排入大氣。但如果燃燒室溫度低于可燃氣體的燃點，在失去明火作用不能將可燃氣點燃的情況下，當可燃氣與氧混全達到爆炸濃度后，則必然會發生爆炸。為了使氣體燃料盡可能地完全燃燒，一般給定的空氣量大于理論空氣量，空氣過剩系數一般選取1.05-1.15。空氣過剩系數過小，不利于燃料的混合，燃燒不完全。空氣過剩系數過大不僅會降低燃燒溫度，不利于受熱面的傳熱，還會增加排煙熱損失。另外，空氣過剩系數選擇過大，當造氣出現設備故障送來大量煤氣時，也易引起爆炸。由于氣體燃料與配風量調節不當，二次風供給不足、燃燒爐溫度低等原因，使氣體燃料在燃燒爐內未能完全燃燒，被帶入余熱鍋

25、爐或煙道中，加上由于爐體各部可能漏風，在引風機作用下，一旦抽進空氣，也有可能發生燃燒或爆炸。十、吹風氣回系統事故案例及原因分析1、某廠造氣吹風氣回收系統開車時，余熱鍋爐本體發生爆炸，爐墻炸塌，各防爆膜全部炸開。原因分析：在燃燒爐點火烘爐至一定溫度時，合成氣源中斷，自行熄火，當班操作人員卻沒有發現；待發現燃燒爐溫度大幅下降時，未采取正確的處理辦法，為圖省事，用點燃的棉紗向爐內投放，以點燃氣源，在投放的瞬間即發生爆炸。2、某廠空氣預熱器發生爆炸。原因分析：在停車處理時，沒有按規程處理，使部分可燃可爆氣體倒進入空氣預熱器中。準備開車時又未對空氣預熱器進行吹除，待升溫至一定溫度后，開空氣鼓內機配風時造

26、成空氣預熱器發生爆炸。3、某廠造氣吹風氣回收總管發生爆炸。原因分析：該廠造氣崗位采用人工加煤，在停爐加煤時，上行煤氣沒有吹凈。打開爐蓋后又未引燃，即迅速將煤加上，立即蓋上爐蓋開爐。開爐時未作上吹，即送風提高爐溫，且沒向煙囪放空，直接送回收系統，造成總管爆炸。4、某廠吹風氣回收系統尚未開車的余熱鍋爐本體爆炸。事故發生前新建的吹風氣回收系統安裝工作已近尾聲，準備開車，總管已與造氣連接，并將各防爆膜安裝齊備。但余熱鍋爐外保溫層未焊完，在焊接余熱鍋爐本體時發生爆炸，將防爆膜炸開，余熱鍋爐本體損壞，兩端爐墻炸塌。其原因是總管與造氣系統連接后，僅靠回收閥與造氣系統隔絕。因閥門內漏，制氣時上行煤氣漏入回收系統，并且燃燒爐、上下人孔全部封住，整個回收系統充滿可爆炸性混合氣體，在焊接動火時爆炸。5、某廠吹風氣回收開車時燃燒爐爐頂防爆口發生爆炸。原因分析：燃燒爐開車升溫即將結束，準備試送吹風氣，在拆卸回收閥盲板發生爆炸。該廠安裝時為防止回