餘熱(rè)鍋爐是指利用工業過程中的餘熱以產生(shēng)蒸汽的(de)鍋爐,其一個重要特點是煙氣條件取決於(yú)工(gōng)藝過程,而(ér)且(qiě)不(bú)能將它向有利(lì)於鍋爐的方向做出改變。因此,煙氣條件會對鍋爐的設計和運行產生重要影響。
1、煙氣條件的特性及其相對應的適用爐型
“潔淨”的煙氣
這(zhè)裏所謂“潔淨”是指那些(xiē)大致相當於燃用氣(qì)體、液體或優質固體燃料的爐窯或各(gè)種內燃原動機(jī)械的排氣,而未受主流程嚴重沾汙者。主流程(chéng)采用惰性氣體作循環冷卻時,則循環氣體未(wèi)受主流程嚴重沾汙時,也屬於潔淨的煙氣。適用(yòng)的爐型有:(1)光管熱管或水管餘熱鍋爐、自然循環或(huò)強製循環、立式或臥式布;(2)具(jù)有部分或全部螺旋鰭片或縱向鰭片等延伸受熱麵的熱管或水管餘熱鍋(guō)爐、自然循環或強製循環、立式或臥式布置;(3)直煙管鍋筒(tǒng)鍋爐。
帶塵煙(yān)氣
煙氣(qì)帶塵(chén)可能對受(shòu)熱麵產生磨損,又可能(néng)產(chǎn)生積灰,以至於堵灰、搭橋等現象。往往這兩種(zhǒng)機理相反的現象又可能同(tóng)時存在(zài)於一台鍋爐之中。使用這種煙氣餘熱鍋爐的選型(xíng)應以防止受熱麵磨損和煙道積灰(huī)、堵灰、搭橋為主要目標。根據(jù)帶塵(chén)煙氣的級別與煙塵特性,適用的爐型有:(1)立式布置的(de)強製循環熱管或水管(guǎn)餘熱(rè)鍋爐;(2)臥(wò)式布置的強製循環熱(rè)管或水管餘熱鍋爐;(3)雙鍋筒熱管或(huò)水管餘熱鍋爐。
粘結性(xìng)煙氣
煙氣的粘結性是指(zhǐ)其在工作煙溫下(xià),所挾帶的煙塵,集升華與氣化物質等,在(zài)一定條件下粘附(fù)在鍋爐受熱麵或其他部件上的特性。適用這樣煙氣條件(jiàn)的水管(guǎn)鍋爐爐型有:(1)帶輻射冷卻(què)室的臥式布置的(de)強製循環熱管(guǎn)過水管餘熱鍋爐,一般不帶過熱器,懸掛式的蛇形管對流受熱麵,光管或(huò)帶縱向直鰭片的管子,采用(yòng)振打或震動除塵(chén)或吹灰設備,煙氣作橫向(xiàng)衝刷,一次通過鍋爐;(2)帶一個(gè)或二個(gè)輻射冷卻煙道的多煙道立式布置強製循環熱管或水管餘熱(rè)鍋爐,對流受熱麵一般(bān)采用(yòng)帶縱向直鰭(qí)片管子和振打除灰裝(zhuāng)置。
腐(fǔ)蝕性煙氣
腐蝕性煙(yān)氣在製酸工業、有色冶金工業、以及石油化工工業等極為常見。這些(xiē)工業的主流程煙氣中(zhōng)含有SOX、NOX、H2S、S等(děng)腐蝕性成(chéng)份。針對這些成份,相應的鍋爐需(xū)要在選型、參數的選(xuǎn)用,以及某些結構特(tè)點方麵加以充分的考慮。但是,對(duì)於腐蝕性煙氣,即使采用了理論和實踐上行之有效的措施,鍋爐某些部件還是需要定(dìng)期更換的。因此,鍋爐的(de)結構設計應充分考慮這一特點。
高壓煙氣
為確保煙氣不外泄,對於高壓煙(yān)氣(p=3~4MPa),一(yī)般不采用煙道式(shì)鍋爐,因為平麵擴板是無法經濟地加強到足以承(chéng)受如此高的壓力。目前采用較多的有(yǒu):(1)管(guǎn)殼式直煙管鍋爐(lú);(2)雙套管式直煙管鍋爐;(3)雙套管與螺旋管相結合的煙管鍋爐;(4)U形管(guǎn)煙管鍋爐;(5)插入管式水管鍋爐,煙氣用圓柱體筒殼和兩端封頭來(lái)密封。對(duì)於超高壓煙氣(p=32~500?MPa),目前僅有蛇形管水管鍋爐,煙氣用圓柱筒殼和兩端封頭(tóu)密封的各種具體(tǐ)結構形(xíng)式可供選擇。煙(yān)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(jiào)緊湊。這對(duì)於選用筒殼來密封(fēng)煙氣是十分有(yǒu)利的。
需要急冷(lěng)的煙氣(qì)
在化工(gōng)流程中,往往煙氣需要在一個(gè)規定的(de)時間內,冷卻到一個(gè)規定的溫度。由於餘(yú)熱鍋爐熱交換在時間方麵(miàn)的嚴格限製,這在現實(shí)的煙氣通道(dào)長度的結構條件下,規定了煙氣的(de)流速。對於這種煙氣,目前煙管鍋爐與水管鍋爐(lú)皆有所應用。但如果煙氣在受熱麵上積灰結焦的可能性較大時,則往往傾向於采用煙管鍋爐(lú)。為此目的,現代餘熱鍋爐(lú)技術發展了(le)不(bú)少類型的煙管鍋爐(lú),獲得一定的成功,如:(1)雙套(tào)管型直煙管鍋(guō)爐,采用扁圓集管可(kě)以吸收直煙(yān)管的熱膨脹差,和承受高溫煙氣的直接衝刷;(2)雙套管與螺(luó)旋管相結合的煙管鍋(guō)爐,有結(jié)構(gòu)緊湊、可以(yǐ)采用燒焦操作等特色(sè)。
高露點煙氣
對於高露點煙氣,為了防(fáng)止腐蝕、結垢、堵灰等(děng)運行問題,餘熱鍋爐設計的基本要求是避(bì)免受熱麵上的結露。目(mù)前通(tōng)用的辦法是使鍋爐受熱麵的金屬壁溫在任何操作條(tiáo)件下都高於露點溫度,具體的措施有:(1)選擇適當的鍋爐汽水側的工作壓力,使對應的爐水(shuǐ)飽(bǎo)和溫度高於煙氣露點溫度;(2)避免低於飽和溫度的(de)爐水與受(shòu)熱麵接觸,因此要對鍋爐水進行充分的混合與預溫,並且要避免采用相當於燃燒鍋爐的省煤器的那種低溫區段;(3)在操作(zuò)上,為防止鍋(guō)爐在低負荷和停爐時(shí)的結露,往往需要采取適當的保溫措施。除了汽水側壓力參數之外,高(gāo)露點煙氣適應於各種類型的餘熱鍋爐。
含(hán)有特細(xì)粉塵的煙氣
特細粉塵問題有二:(a)疏鬆(sōng)的粉塵(chén)在受熱麵上有強(qiáng)烈的粘附性,形(xíng)成疏(shū)鬆的炱狀(zhuàng)灰層;(b)在適宜的條件下(xià),粉(fěn)塵(chén)有熔融(róng)或與煙氣中其他粘結性成份共同凝結成為難(nán)以(yǐ)清除的致密性積垢的可(kě)能性。因此,適用於含(hán)有特細粉塵的煙氣的鍋爐往往考慮(lǜ)以(yǐ)下措施:(1)采用難以積灰、堵灰(huī)的結構,盡可能避免煙氣衝刷(shuā)不均勻性,特別要避免煙氣流的(de)停滯(zhì)或渦(wō)流區域,所(suǒ)以在可能的條件下盡量采用煙氣一次直通性爐型;(2)煙氣縱向衝(chōng)刷的屏樣強製水循環(huán)受熱(rè)麵有減少粉塵粘附和便於采用振打除灰法的優點,已用於富氧平爐與沸騰焙燒製酸等工藝流(liú)程餘熱鍋爐,取(qǔ)得一定的效果。
參(cān)數(shù)不穩定的煙氣
餘熱(rè)鍋爐煙氣在流量、溫度、成份組成、含(hán)塵量等各方麵的(de)波(bō)動是其特征之(zhī)一,波動的性質可以是(shì)有規律的、周期性的,也可以是非規律性、非周期性的(de);波動的特點可以是漸進性的、也可以(yǐ)是衝擊性的;可以是(shì)單一參數的,也可以是多參數的複合性波動。餘熱鍋爐(lú)的選型必須首先分析主工(gōng)藝(yì)流程的(de)整個(gè)周期(qī),確定周期中各個時間區段的煙氣特(tè)點,從而在餘熱鍋爐設計中逐個落實相(xiàng)應的措施。其中(zhōng)突出的特點往往是餘熱鍋爐選型的主要(yào)根據。
2、煙氣條件的(de)多“因素”特點
上麵九類基本上包括了常見的各種工藝流程的餘熱煙氣。但是,在(zài)實際工作中,煙氣條件諸“因素”往往不是單獨地存在的,而是經常會見到一些多因素的煙氣。多因(yīn)素煙氣條件有下列幾種類型;
1)“主”、“次”之分,即某一(yī)因素為控製爐型選擇的決定性因素,稱為“主因素”;其他因素皆稱之為“次因素”。這種煙氣稱為“多(duō)因素”煙氣。如果次因素對爐型選擇產生與主因素的作用類似,則其作用往往可忽略,或者在選擇具體參數時作一定的參考(kǎo)。如果次因素的作用與主因素的(de)作用不相關聯,則爐(lú)型選擇與參數選用時應(yīng)加適當考慮。在任何情況下,“主因(yīn)素”是爐型選擇的主要根據。
2)“複因素”煙氣,即有二個或(huò)以上因素對爐型的選擇各(gè)有其不容(róng)忽視的作用時,在而這些對(duì)爐型選擇皆產生決定性影響的因素皆稱(chēng)之為“主因素”。諸“主因(yīn)素”有以下幾種組合方式:(a)各因素的作用是並行不悖的,此時爐型選擇(zé)類似(sì)於單因素煙氣;(b)各因素對爐型選擇的作用是(shì)相反(fǎn)的,此時爐型選(xuǎn)擇一般仍以影響較(jiào)大的一個因素作為依據,以考慮在不利(lì)情況下,鍋爐的正常運行;(c)各因素對爐型選擇作互不幹擾,此時應考慮各個因素對(duì)鍋爐的要求,按各個因素(sù)對爐型進行“篩選”。
關於餘熱鍋爐
餘(yú)熱鍋爐: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(qí)可燃物質燃燒後產(chǎn)生的熱量的鍋爐。或在燃油(或燃氣)的聯合(hé)循環機組中,利用從燃氣(qì)輪機排出的高溫煙氣熱量的鍋爐。
主要餘(yú)熱鍋爐品種有:燒結(jié)機餘熱鍋爐、三廢混燃爐及吹風氣餘熱鍋爐(lú)、水泥窯(yáo)餘熱鍋爐、鋼鐵餘熱鍋爐、危廢餘熱鍋爐、垃圾焚燒餘熱鍋爐、焦化餘熱鍋爐、有色金屬冶煉餘熱鍋(guō)爐、硫酸(suān)餘熱鍋(guō)爐、礦熱爐(lú)行業餘熱鍋爐、玻璃窯餘熱鍋爐、幹熄焦餘熱(rè)鍋爐、碳素窯餘熱鍋爐、燃氣蒸汽輪機餘熱(rè)鍋爐、煉(liàn)鋼餘熱(rè)鍋爐等。