1、基于炭黑尾气燃料的特点分析锅炉的设计要点及保证锅炉安全运行的措施摘 要：笔者通过对于炭黑尾气燃料的特点进行分析，在此基础上对锅炉设计要点进行阐述，并对锅炉运行稳定与安全提出相关建设，以供读者参考。 关键词：炭黑尾气；锅炉设计；安全运行；措施 1 炭黑尾气燃料特点 炭黑尾气锅炉是指以炭黑尾气为燃料的动力锅炉，作为一种热值较低，且存在一定污染的燃料，炭黑尾气锅炉的应用不仅能有效提高能源的利用率，而且可以起到保护环境，充分利用资源的作用。但作为燃料来说，由于炭黑尾气的可燃烧物含量少，点火困难，同时还含有大量水蒸气，特别是由于其自身的气体压力较低且波动率大，燃烧时所需要的炉温和压力要求较高，燃料困难且
2、容易脱火。另一方面，作为一种混合性气体，炭黑尾气是由多条化工线尾气汇集而成，不仅其流量变化区间大，且压力不稳定，其平均热值也只有 2550KJ/m3。从理论的角度来说，炭黑尾气的燃烧温度在 1100T 左右，实际着火温度为 700，燃烧时其火焰短小，焰心温度较低，再加上中所含的 CO、H2 气体容易引发爆炸。这些特点都是进行炭黑尾气燃料锅炉设计时的难点与重点，如何保证着火与稳定安全燃料是利用炭黑尾气作为锅炉燃烧动力的主要问题，所以炭黑尾气锅炉的燃烧器设计与选择对于整个锅炉的安全稳定运行非常重要。2 基于炭黑尾气燃料的特点进行锅炉设计的重点 在进行炭黑尾气锅炉设计时，首先要解决的是对于炭黑尾气的
3、气体浓度控制，只有做好炭黑尾气与空气的混合与浓度控制，才能保证炭黑混合气在加热作用下迅速达到着火温度。一般来说，有效的混合与扰动是保证炭黑尾气与空气混合的重要措施。而在这一过程中，对于整个炭黑混合气的等温加热也非常关键，燃烧区的温度水平必须保持在稳定范围内，炭黑尾气与空气的气流供给与流通及时而稳定，再结合温度较高的热风，才能保证炭黑尾气的顺利点燃与持续燃烧，从而避免出现火焰跳动、脉动、脱火等情况的发生。所以以炭黑尾气为燃料的锅炉在设计时，对于炉膛的空间设计很重要，保证炭黑尾气有足够的燃烧空间与时间，才能提高炭黑尾气的热值利用率。目前来说，在这方面我国已经出现了专业性的炭黑尾气燃烧器，有效地提高
4、了炭黑尾气锅炉的应用与推广。 一般来说，考虑到炭黑尾气的燃料特点，在进行锅炉设计时，应根据不同要求，对锅炉进行容量与参数上的相关调研，设计时，应充分考虑到锅炉使用单位当地的炭黑尾气品质与热值，结合锅炉设计目标，对锅炉所需炉料消耗量进行测算，再来得出相应的炉排面积，进而确定最佳的炭黑尾气燃烧空间，即锅炉的炉膛结构与体积。在这一过程中，对于炉内传热方式的设计决定了整个炭黑尾气锅炉的构造与热交换形式，在传热方面，对流受热面的计算决定了锅炉受热面的设计材料选择、设计管径与锅炉壁厚。为了保证锅炉使用的安全性，对于下降管与汽水循环系统的设计是基于对流受热面的设计数据的，应保证下降管的截面充分，提高锅炉运行
5、的安全性。接下来，根据锅炉设计的热力计算数据，对锅炉的受压元件与壁温进行极限计算，强调安全的前提下，计算出水循环的设计数据。再结合空气动力学原理，对炭黑尾气锅炉进行烟道与风道的流动阻力计算。最后根据炉内传热数据、对流面热力计算数据、水循环数据与烟、风道空气流动阻力数据来进行炭黑尾气的整体结构设计，实验数据合理性后，经过精调与微调，才能最终确定炭黑尾气锅炉的设计方案。 随着信息科技的不断发展，在进行炭黑尾气锅炉设计时，专业的计算机设计软件的应用也越来越多。但在实际应用中，相关的锅炉设计计算基本原理水平还有一定差距，很多锅炉企业在进行自身产品的设计时抄袭与依样画葫芦居多，在增强自身设计技术水平的同
6、时，设计时还应多考虑到使用锅炉企业的具体需要，以提高炭黑尾气锅炉设计的科学性。目前来说，实践中对于传热技术与等流速技术的重视可以有效提高整个锅炉的使用性能与安全性，特别是蓄热强化燃烧技术的优化不仅可以有效提高锅炉对于炭黑尾气的热值利用率，同时还可以提高锅炉的安全性能，提高了整个炭黑尾气锅炉设计的科学性与设计水平。在进行炭黑尾气锅炉的设计时，应强调对于工艺标准与数据的精确执行，设计与安装时应严格监督，对可能出现的例如烟气短路、烟气走廊，保温层设计不合理等情况进行有效排查，以保证锅炉能效的充分发挥。 为了提高炭黑尾气锅炉对于燃料的适应性，同时考虑到现下煤质供应的特点，链条炉排锅炉可以利用分层成型给
7、煤装置来进行设计。而分层给煤装置目前有：单辊分层给煤斗、双辊分层给煤斗、三辊分层给煤斗和多辊分层给煤斗几种。在实际设计中，这些分层给煤装置都是起到筛分作用的，选择时应充分结合锅炉的实际应用需求来考虑。而循环流化床锅炉虽然有着其自身的运行优点，但由于其缺少炉内脱硫的功能，实际应用中还存在着局限性。相关的设计人员可以在这方面进行改善与强化。另外，考虑到炭黑尾气锅炉其燃料热值较低，可以适当采用混烧技术提高燃烧效率，如煤与气的混烧、油与气混烧好煤与差煤混烧、气与气混烧等都可以起到提高炭黑尾气锅炉的运行效率，取长补短，提高安全性的作用。 3 基于炭黑尾气燃料的特点保证锅炉安全运行的措施 目前来说，炭黑尾
8、气锅炉长期的低负荷运行是其主要现状。由于大多数人不懂得锅炉的低负荷运行即“大马拉小车”的方式其实是一种能源的浪费，甚至本来一台锅炉可以完成的供热需求，为了表面上的煤渣烧得干净，宁可选择开两台锅炉各负责 50%的方式来生产。实际上，一台锅炉其燃料容量越小，运行负荷越小，则其燃料的燃烧难度就越大，散热损失也更大。特别是对于炭黑尾气锅炉来说，燃料气体的浓度决定了其整个锅炉运行的整体效益，越是低负荷，则炭黑尾气锅炉的运行效率越低，热值损失越大。只有强调大容量、强调提升锅炉运行负荷，才能真正做到节能与降耗，进而提升整体经济效益。 另一方面，实际应用中炭黑尾气锅炉还存在着排烟温度过低的现象。炭黑尾气锅炉的
9、排烟温度体现了锅炉内部的受热面与燃烧情况。如果其排烟温度未达标，则应考虑是否锅炉内部受热面不足，隔烟墙是否未密封，是否烟气流通管道产生了烟气走廊或者烟气短路，进而导致受热面失效等。还有一种则是炭黑尾气锅炉排烟温度过高，这可能是由于锅炉在设计初没有进行尾部对流受热面的“节能器”设计，导致整个受热面积达标，但温差不达标，排烟时其温度过高。这两种情况都不利于炭黑尾气锅炉的安全稳定运行，应进行锅炉受热面的多方面调试，控制锅炉生产工序的标准化操作。 4 结语 炭黑工业生产在当下汽车工业发展的大前提下，作为一种必备的汽车轮胎添加剂也得到了快速的发展。相应的炭黑尾气作为一种衍生物，应用到锅炉生产中来，不仅是一种变废为宝的绿色环保能源利用范例，同时也解决了尾气排放对于环境的污染。从提高炭黑尾气锅炉对于燃料的适应性做起，优化锅炉设计，提高锅炉生产效率与安全稳定性，不仅可以取得良好的经济效益，拥有广阔的市场应用空间，也是建设能源节约型社会与环境友好型社会的良好途径。 参考文献 1 于海东.炭黑生产环保新工艺项目在乌海投产N.内蒙古日报（汉） ，2009. 2 许秦荣.一台炭黑尾气锅炉运行中存在问题分析及处理措施J.工业锅炉，2011（01）.
