燃煤型钢桶烘干炉及涂膜固化炉探讨

西安市机械研究所 马润刚 侯斌

在钢桶制造业内，钢桶在经过清洗、磷化后其表面水分的烘干需在烘干炉内进行，喷漆后其表面漆膜的固化则要在固化炉内进行。制桶行业是一个能耗的大户，其中水分和涂膜固化的烤制成本占总成本的40%-50%左右，其加热多采用电能或燃油。随着国际能源紧缺，电能和油价不断上涨，使得制桶的成本不断的攀高。而且燃油供不应求，已成为许多厂家发展生产的瓶颈。

我国是一个产煤大国，能源结构中煤炭仍然占有十分重要位置。有人测算，国际原油以现有的开采方式仅供人类使用不足百年。而中国的原煤（现已探明）储藏量可供中国人使用600多年，这就确定了煤是我们最经济的燃料结构形式。

近年来，我们在燃煤型钢桶烘干炉及涂膜固化炉方面做了许多研究工作，技术已经成熟，在制桶行业中已经得到应用，效果明显，生产实践证明是可行的，且大大降低了生产成本，并得到了同行业的好评。

一、烘干炉、固化炉结构形式。

烘干炉、固化炉可以认为是一台热风锅炉，燃烧室置于底部，热管(换能器)置于箱内,热气流靠风机循环,同时又是一个烘箱,二者是一个统一的结合体。热管采用薄壁不锈钢管件,导热系数高,散热快,热效率高。按结构形式分为三种：

1、单桥式烘干炉、固化炉（见图一）

钢桶进出均在烘箱同一侧。

图一：为江苏某单桥式固化炉

2、双桥式烘干炉、固化炉（见图二）

钢桶进出在烘箱两侧。

图二：为内蒙古某双桥式固化炉

3、直通式（隧道窑式）烘干炉、固化炉（见图三）

钢桶进出在两侧。

烘干炉、固化炉由箱体、燃煤炉、换能器、引风机、集热除尘器、输送链等部分组成。

二、工作机理

1、桥式炉工作机理：

在工作过程中，燃煤产生的热量通过换能器把桥式烘箱内空气加热，由于热气流比重小，上浮，而两端进出口位置低故热气储于桥箱内，不外溢。当班生产完后，封好火源，第二天开机时，炉内温度尚有100℃左右。

实践证明，桥式烘箱可以不配置循环风机，工作时钢桶在箱内往复运动，搅动气流，使箱内温差趋于均衡，完全可满足生产要求。

2、直通式炉工作机理：

对于直通式烘箱，由于两端进出口在同一基准面，无法储存热量，所以需在顶部设置循环风机，通过风机使热气流在箱内循环。这种烘箱对出风口，进风口，风量，风速，风压有比较严格的要求，两端风幕才能有效，才能达到烘干或固化的效果。其结构也稍为复杂，换能器是双层热管，为顶置式。由于箱内循环的是清洁空气，原有两端排废气烟囱可不用，大大减少了热量损失。

三、箱体

箱体的容积根据生产量的大小确定，设计热功率按2500-2800大卡/m3计算。若生产能力为4件/分，烘干炉、固化炉热功率一般需30--40万大卡。

箱体保温很重要，因为炉体体积较大，其表面积也大，如果保温效果差，热损失也就大。保温材料一般采用岩棉（容重120Kg/m3），厚度120mm即可，高温处可采用硅酸铝板20mm，岩棉100mm的复合保温层。

四、炉体

炉体由炉门、炉排、球形燃烧室、聚火板、二次燃烧室、炉前烟囱等组成。

炉体由耐火砖砌成，炉体要严密，不得漏烟。外保温采用厚度为100mm的岩棉保温层。

二次燃烧室通往箱体内的热管称之为喉管，喉管经过高温区，需用厚壁不锈钢管。

一般热功率30-40万大卡的烘箱宜采用双炉膛结构。煤耗煤约40-50Kg/h。

加煤时要牢记三字要领：勤、薄、匀。即要勤加煤，煤层要薄而匀。

五、换能器

换能器也就是盘在箱内的热管，工作时在引风机作用下，炉膛内被加热的空气迅速通过热管内腔，经热辐射很快加热箱内空气达到工作温度。这就要求热管散热快，导热系数高，所以采用薄壁不锈钢管件。

管径及长度根据箱体容积计算，热管内空气流速一般取8.0m/s左右，最多不得超过10m/s。风速过高排出热量急剧增加，热损失明显增大。风速低着火不旺，炉温则降低。风量控制在8000m3/h,风压不超过900Pa。

管件连接处必须严密、可靠、决不能漏烟。密封件必须耐高温。热管过渡处要圆滑以减少空气阻力。

六、集热箱（余热利用）

如果固化炉箱体内工作温度为180℃，那么排烟温度至少在250℃，若直接排空浪费实在太大。为此，可把烟管通入集热箱内换能器，通过换能器再把箱内水加热（类似热水锅炉），这部分热能可用来加热清洗磷化液。也可用来供餐饮和供工人洗澡。同时排烟温度大大降低，延长了引风机使用寿命。

七、消烟除尘

消烟除尘是一项硬指标，目前使用的方法有两种，一是干式除尘法。其中最有效的方法是二次除尘，即旋风除尘+布袋除尘。但这种方法能耗较高，成本高。在本行业使用有一定局限性，因为煤成份比较复杂，其中含有煤焦油和分子水，在工作过程中，粉尘会粘在布袋上，难于清理，以至于无法工作。

二是湿式除尘法。分为两种：喷淋式和水膜式。喷淋式多采用旋风除尘+喷水雾，难于掌握，二次污染较大，且水耗量也较大。

水膜式除尘是把烟管出口埋入箱内（池内）水面下约10mm，工作时，在引风机作用下，烟管内的高速气流冲入水中，其中气体很快浮出水面通过烟囱排空，而烟尘则沉入水中，进而达到除尘效果，工作时间稍则长箱内（池内）的水会沸腾，产生的蒸汽会有助于除尘，实践证明是可行的，而且无需动力，不耗电能。

八、温度控制

在炉内设置有两个温控显示器和一个温度控制器，用 可编程控制器（PCL）控制烘道风机系统，以实现自动控制。

九、新型粉煤燃烧炉的研制

我们正在开发新型高效煤粉燃烧炉。该燃烧炉具有自主知识产权,采用密闭运行、自动控制、高效燃煤、炉内脱硫、小空气过剩系数等先进技术,运行效率可达86%以上,比传统窑炉节煤30%以上。烟尘排放浓度将低于现行燃煤工业锅炉大气污染物排放标准。

十、结束语

节能降耗是我国社会和经济发展一项长远战略方针，也是当前一项极为紧迫的任务。为推动本行业的节能降耗，缓解行业中能源瓶颈制约，促进行业的可持续发展，我们建议对用电型和燃油型钢桶烘干炉及涂膜固化炉进行技术改造，以达到节约能源，降低成本的目的。

2008年11月