色素炭黑生產中鍋爐的爐內過程及鍋內過程

色素碳黑鍋爐的爐內過程及鍋內過程

1、爐內過程

   “爐”的部分包括爐膛、燃燒器、煙道、空氣供應系統及炭黑煙氣供應系統。對爐內過程來說，我們要求能給炭黑尾氣創造一個良好的燃燒條件，使炭黑尾氣中的可燃氣體的化學能最大限度地轉化為熱能，并有效地傳遞給工質。要能達到這個要求，就必須是炭黑尾氣能與空氣充分混合，并給它們創造一個良好的燃燒環境。也就是要確定一個合理的燃燒方式及燃燒裝置。這與燃燒器的形式、爐膛的形狀大小和水冷程度有關。另外。為保證較高的傳熱效率，還需考慮合適的煙氣流速及煙道的形狀大小等。

2、鍋內過程

    由于鍋爐是在較高溫度和較高壓力的環境中，所以對于蒸發系統，我們不僅要考慮其傳熱的效率，即經濟形，同時還要保證其工作的安全性。

（1）鍋內的熱交換：炭黑尾氣在爐內燃燒后產生的熱量通過金屬管壁傳遞給鍋內工質的過程稱為傳熱過程。傳熱情況的好壞影響到鍋爐運行的經濟性。如果傳熱效率差，那么煙氣的熱量不能充分地傳給工質，就會使熱損失增加，而降低鍋爐的熱效率；要減少熱損失，就要加大受熱面積，這樣就會造成金屬的浪費。所以在布置鍋爐受熱面時，應使傳熱過程處于較大傳熱系數的條件下進行，以提高效率，節省金屬材料。

   在鍋爐的受熱面中，以輻射換熱方式為主的受熱面稱為輻射受熱面，如爐膛內的水冷壁，而以對流換熱為主的受熱面稱為對流受熱面，如煙道中的對流管、省煤器等。

   輻射受熱面都布置在高溫區，因為輻射放熱的強度是與溫度的四次方成正比的。在高溫區輻射換熱的效率最高。但在爐膛這個高溫區內，要合理布置受熱面，既要有高效的換熱，更需要有保證燃燒的穩定和能燃燒完全的環境。這是因為在爐膛受熱面布置過多，因吸熱量大，使煙溫降低過多，造成燃燒無法繼續，而使燃料燃燒不完全。

   對流受熱面一般布置在煙道內。對流換熱的效率與煙溫、換熱介質的流速、受熱面的結構及布置形式等因素有關。由于通過換熱后煙溫不斷下降，這樣傳熱的效率就越來越差。在這種情況下，提高煙氣速度可以提高傳熱效率，但提高煙氣的流速后增加煙氣流動的阻力。如煙氣對Φ51mm管子做橫向沖刷時，將煙氣流速從4m/s提高到12m/s時。傳熱系數增加2.7倍而煙氣流動的阻力則增加了11倍。如煙氣中含有粉塵的話，還可能加速金屬的磨損。所以，對煙氣流速的大小也需根據設備、燃料等因素，選取一個合理的煙氣流速。對于燃燒氣體的鍋爐來說，普遍選取的煙氣流速可高一些。

    （2）鍋爐水循環：鍋爐的水循環可分為自然循環的強制循環兩種。依靠工質的重度差而使工質循環流動稱為自然循環；而借助水泵的壓力使工質流動的稱之為強制流動。在炭黑尾氣鍋爐中主要是采用自然循環的鍋爐。鍋爐水循環的狀況，不僅關系到受熱面的換熱效果，更重要的是鍋爐運行的安全性，任何鍋爐的水循環故障都可導致鍋爐的事故。

    鍋爐在冷態時，各部分的溫度都處于常溫狀態，里面的水是不流動的。當鍋爐啟動后，爐膛內的高溫煙氣向水冷壁放熱，水冷壁的水被加熱。此時，在爐外的水被加熱。此時，在爐外下降管里的誰則仍處于較低的溫度。因為水被加熱后就會膨脹，其密度變小，此時還有部分水汽化，在水冷壁管內形成密度更小的汽水混合物。這樣由上鍋筒、下集箱、上升管（水冷壁）和下降管組成的封閉系統中，由于上升管和下降管中水的密度不同，就形成重度差，而重度差的存在就導致了系統內水的流動，形成水循環。水的流動帶走了熱量，冷卻了金屬管壁，使鍋爐能長期穩定地運行。影響鍋爐的自然循環的因素有：組成水循環回路的高度，高度越大則形成的重度差也越大；另外，就是上升管和下降管溫度差，也就是兩者之間的受熱的強度差，這個差值越大，則水循環的流速也越大，還有就是組成循環回路的流動阻力。

    由于鍋爐水循環的好壞對鍋爐的運行來說是至關重要的，所以對于鍋爐的水循環應該從設計、制造、安裝及運行個方面均要嚴格地把關，保證鍋爐運行中不出現任何水循環的故障。