餘熱鍋爐是指利(lì)用工業過程中的餘熱以產生蒸汽的鍋(guō)爐,其一個重要特點是煙氣條件取決於工藝過程,而且不能將它(tā)向有利於鍋爐的方向做出改變。因此,煙氣(qì)條件會對鍋爐的設計和運行產生重要影響。
1、煙氣條件的特(tè)性及其相對應的適用爐型
“潔淨(jìng)”的煙氣
這裏(lǐ)所謂“潔淨”是指那些大致相當於燃用氣體、液體或優質固體燃料的爐窯或各種內(nèi)燃原(yuán)動機械的(de)排氣,而未受主流程嚴重沾汙者。主流程采用惰性氣體(tǐ)作循環冷卻時,則循環氣體未(wèi)受主流程嚴重沾汙時,也屬於潔淨(jìng)的煙(yān)氣。適用的爐型有:(1)光管熱管或水管餘熱鍋爐、自然循環或強製循環、立式或臥式布;(2)具有部分或全(quán)部螺旋(xuán)鰭(qí)片或(huò)縱(zòng)向鰭片(piàn)等延伸受熱(rè)麵的熱管(guǎn)或水(shuǐ)管(guǎn)餘熱鍋爐、自然循環(huán)或強(qiáng)製循環(huán)、立式或臥式布置;(3)直煙(yān)管鍋筒鍋爐。
帶塵煙氣
煙氣(qì)帶塵可能對受熱麵產生磨(mó)損,又可能產生積灰,以至於堵灰(huī)、搭橋等現象(xiàng)。往往這兩種機理相反的現象又(yòu)可能同時存在於一台鍋爐之中。使用這種煙氣餘熱鍋爐的選型應以防(fáng)止受熱麵磨損(sǔn)和煙道積(jī)灰(huī)、堵灰、搭橋為主要目標。根據帶塵煙氣的級別與煙塵(chén)特性,適用的爐型有:(1)立式布置的強製循環熱管或水管餘熱鍋爐;(2)臥式布置的強製循環(huán)熱管或水管餘熱鍋(guō)爐;(3)雙鍋(guō)筒熱管或水管餘熱鍋爐。
粘結性煙(yān)氣
煙氣的粘結性是指其(qí)在工作煙溫下,所挾帶的煙塵,集升華與氣化物質等,在一定條件下粘(zhān)附在鍋爐受熱(rè)麵或其他部件上的特性。適用這樣煙氣條件的水管鍋爐爐型有:(1)帶輻射冷卻室的臥式布置的強製循環熱管過水管餘熱鍋爐,一般不帶過熱器,懸掛式的蛇形管對流受(shòu)熱麵(miàn),光管或(huò)帶縱向直鰭片(piàn)的管子,采用振打或震動除塵或吹灰設備,煙氣作橫向衝刷,一次(cì)通過鍋爐;(2)帶一個或二個輻射冷卻煙道的多煙道立(lì)式布置強製循環熱管或水管餘熱鍋爐,對流受熱麵一(yī)般采用帶縱向直鰭片管(guǎn)子和振打除灰裝置。
腐蝕性煙氣
腐蝕性煙氣在製酸工業、有色冶(yě)金工業、以及石油化工工業等極為常見。這(zhè)些工業的主流程煙氣中(zhōng)含有SOX、NOX、H2S、S等腐蝕性成份。針對這些成份,相應的鍋爐需要在選型、參數的選用,以及某些結構特點方(fāng)麵加以充分的考慮。但是,對於腐蝕性煙氣(qì),即使采用了理論和實踐上行之有效(xiào)的措施,鍋爐某些(xiē)部件還是需(xū)要定(dìng)期(qī)更換的。因此,鍋爐的結構設計應充分考慮這一特(tè)點。
高壓煙氣
為確保(bǎo)煙氣不外泄(xiè),對於高壓煙氣(p=3~4MPa),一般不采用煙道式鍋爐,因為平麵擴板是無法經(jīng)濟地加強到(dào)足以承受如此高(gāo)的壓力(lì)。目前采用(yòng)較多的有:(1)管殼式直煙管鍋(guō)爐;(2)雙套管式直煙管鍋爐;(3)雙套管(guǎn)與(yǔ)螺旋管(guǎn)相結合的煙管鍋爐;(4)U形管煙(yān)管鍋爐;(5)插入管(guǎn)式水管鍋爐,煙氣用圓(yuán)柱(zhù)體筒殼和兩端封頭來密封。對於超高壓煙氣(p=32~500?MPa),目前僅有(yǒu)蛇形管水管鍋爐,煙氣用圓柱筒殼和兩端封(fēng)頭密(mì)封的各種具體結構形式可供選擇。煙氣壓力愈高,受熱麵的總傳熱係數也愈高,因而鍋爐可以相對地設計比較緊湊。這對於選用筒殼(ké)來密封煙氣是十分有利(lì)的(de)。
需要急(jí)冷的(de)煙氣
在化(huà)工流程中,往往(wǎng)煙氣需要在一個規定的時(shí)間內,冷卻到一(yī)個(gè)規定的溫度。由於餘熱鍋爐熱交換在時間方麵(miàn)的嚴格限(xiàn)製,這在現實的煙氣通道長度的結構條(tiáo)件下,規(guī)定(dìng)了煙氣(qì)的流速。對於這種煙氣,目前煙管(guǎn)鍋爐與水管鍋爐皆有所應用。但如果煙氣在(zài)受熱麵上積灰結(jié)焦的可能(néng)性較大時,則往(wǎng)往(wǎng)傾向於采用煙管(guǎn)鍋爐。為此目的,現代餘熱鍋爐技術發展了(le)不少類型的煙(yān)管鍋爐,獲得一定的成功,如:(1)雙套管型直(zhí)煙管鍋爐,采用扁圓集管可以吸收(shōu)直煙管的熱膨脹差,和承受(shòu)高溫煙氣的直接衝刷;(2)雙套管與螺(luó)旋管相結合的(de)煙管鍋爐,有結構緊(jǐn)湊、可(kě)以采用燒焦操作等特色。
高露點煙氣
對於高露點煙氣,為了防止(zhǐ)腐蝕、結(jié)垢、堵灰等運行問題,餘熱鍋爐設計的基本要求是避免受熱麵上(shàng)的結露。目前通用的辦法(fǎ)是使鍋爐受熱麵的金屬(shǔ)壁溫(wēn)在任何操(cāo)作條件下都(dōu)高於露點溫度,具體的措施有:(1)選擇適當的鍋爐汽水側的工作壓力,使對應的(de)爐水飽和溫度高於煙氣露點溫度;(2)避免低(dī)於飽和溫度的爐水與受熱麵接觸,因此要對鍋爐水進行充分的混合與預溫,並且要避免采用相(xiàng)當(dāng)於燃燒鍋爐的省煤器的那種(zhǒng)低溫區段;(3)在操(cāo)作上,為防止(zhǐ)鍋爐在(zài)低負荷(hé)和停爐時的結露,往往需(xū)要采取適當的保溫措施。除了汽水側壓力參數之外,高露點煙(yān)氣適應於各種類型的餘熱鍋爐。
含(hán)有特細粉塵的煙氣
特細粉塵問題(tí)有二:(a)疏鬆的粉塵在(zài)受熱(rè)麵上有強烈的粘附性,形成疏(shū)鬆的炱狀灰層;(b)在適宜(yí)的(de)條件下,粉塵有熔融或與煙氣中其他粘結性成份共同凝結成為難以清除的致密性積垢的可(kě)能性。因此,適用於含有特細粉塵的煙氣的鍋爐往(wǎng)往考(kǎo)慮以下(xià)措施:(1)采用難以積灰、堵灰的結構,盡可能避免煙氣(qì)衝刷不均勻性,特別(bié)要避免煙氣流的停滯或渦流區域,所以在可能(néng)的條件下盡量采(cǎi)用煙氣一次直通性爐型;(2)煙氣縱向衝刷的屏樣強製水(shuǐ)循環受熱麵有減少粉塵粘(zhān)附(fù)和便於采用振打除(chú)灰法的優點,已用於富氧平爐與(yǔ)沸騰焙燒製酸等工藝流程(chéng)餘熱鍋爐,取得一定的(de)效果。
參數不穩定的煙氣
餘熱鍋爐煙氣在流(liú)量(liàng)、溫度、成份組成、含塵量等各方(fāng)麵的波動是其特征(zhēng)之一,波動的性質可以是(shì)有規律的、周期性的,也(yě)可以是非規律性、非周期性的;波動的特點可以(yǐ)是(shì)漸進(jìn)性的、也可以是衝擊性的;可以是單一參數的,也可以是多參數的複合性波動。餘(yú)熱鍋爐(lú)的選型必須首先(xiān)分析主工藝流程的整個周期,確定周(zhōu)期中各(gè)個時間區段的煙氣特點,從而在餘(yú)熱鍋爐設計(jì)中逐(zhú)個落實相應(yīng)的措施。其中突出的特點往往是餘熱鍋爐選型的主要根據。
2、煙氣條件的多(duō)“因素(sù)”特(tè)點
上麵九類基本上包括了常(cháng)見的各(gè)種(zhǒng)工藝流程的餘(yú)熱煙氣。但是,在實(shí)際工(gōng)作中,煙氣(qì)條(tiáo)件諸“因素”往往不是單獨(dú)地存在的,而是經常會見到一些多因素的煙氣。多因(yīn)素煙氣條件有下(xià)列幾種類型;
1)“主”、“次”之分,即某一因素為控製爐型選擇的決定性因素,稱為“主因素”;其他因素皆(jiē)稱之為“次因素”。這(zhè)種(zhǒng)煙氣稱為“多因素”煙氣。如果(guǒ)次因素對爐型選擇(zé)產生與主因素的作用類似,則(zé)其作用往(wǎng)往可忽略,或者在選擇具體參數時作一定的參(cān)考。如果次因素的作用與主因素的作用不相關(guān)聯,則爐型選擇(zé)與參數選用時應(yīng)加適(shì)當考慮。在任何(hé)情況下(xià),“主因(yīn)素”是爐型選擇的主要(yào)根據。
2)“複因素”煙氣,即(jí)有二個(gè)或以上因素對爐型的選擇各有其不容忽視的作用(yòng)時,在而(ér)這些對爐型選擇皆產生決定性影響的(de)因素皆稱之為“主(zhǔ)因(yīn)素”。諸“主因素”有以下幾種組合(hé)方式:(a)各因素的作用是並行(háng)不(bú)悖的,此時爐(lú)型選擇類似於單因素煙氣;(b)各因素對爐型選擇的作用是相(xiàng)反的,此時(shí)爐型選擇一般仍以影響較大的一個因素作為依據,以考慮在不利情況下,鍋爐的(de)正常運行;(c)各因素對爐型選(xuǎn)擇作互不幹(gàn)擾,此時應考慮各個因素對鍋爐的要求,按各個因素對爐型進行“篩選”。
關於餘熱鍋爐
餘(yú)熱鍋爐(lú):是利用各種工業過程中(zhōng)的廢氣、廢料或廢液(yè)中的顯熱或(和)其可燃物質燃(rán)燒後產生的(de)熱量的(de)鍋爐。或(huò)在燃油(或燃氣)的聯合循環機組中,利用從燃氣輪(lún)機排出(chū)的高溫煙氣熱量的鍋爐。
主要餘熱鍋爐品種有:燒結機餘熱鍋爐、三廢混燃爐及吹風氣餘熱鍋爐、水泥窯(yáo)餘(yú)熱鍋爐、鋼(gāng)鐵餘熱鍋(guō)爐、危廢餘熱鍋爐、垃圾焚燒(shāo)餘熱鍋爐、焦化餘熱鍋爐、有色金屬冶煉餘熱鍋爐、硫酸餘熱鍋爐、礦熱爐行業餘熱鍋(guō)爐、玻璃窯餘(yú)熱鍋爐、幹熄焦餘熱鍋爐、碳素窯餘熱鍋(guō)爐、燃(rán)氣蒸汽輪機(jī)餘熱鍋爐、煉鋼餘熱鍋(guō)爐等。




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