餘(yú)熱鍋爐是指利用工業過程(chéng)中的餘熱以產生蒸汽(qì)的鍋爐,其一個重要特點是煙氣條件取決於工藝過(guò)程,而且不能將它向有利於鍋爐的方(fāng)向做出改變。因此,煙氣(qì)條件會對鍋爐(lú)的設計和(hé)運行產(chǎn)生重要影響。
1、煙氣條件的特性(xìng)及其相對應的適用(yòng)爐型
“潔淨”的(de)煙氣
這(zhè)裏(lǐ)所謂“潔淨(jìng)”是指那(nà)些大致相當於燃用氣體、液(yè)體或優質固體燃料的爐(lú)窯或各種內燃原動機(jī)械的排氣,而未受主(zhǔ)流(liú)程嚴重沾汙者。主流程采用惰性氣體作循(xún)環冷卻時,則循(xún)環氣體未受主流程嚴重沾汙(wū)時,也屬於(yú)潔淨(jìng)的煙氣(qì)。適(shì)用的爐型有:(1)光管熱管或水(shuǐ)管餘熱鍋爐、自然循環或強製循環、立式或臥式布(bù);(2)具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(huò)水管餘熱(rè)鍋爐、自然循環或(huò)強製循環、立式或臥(wò)式布置;(3)直煙管鍋(guō)筒鍋爐。
帶塵煙(yān)氣
煙氣帶塵可能對受(shòu)熱麵產生磨損,又可能產生積灰,以至於(yú)堵灰、搭橋等現(xiàn)象。往往這兩(liǎng)種機理相反的現(xiàn)象又可能(néng)同時存在於一台鍋爐之中。使用這種煙氣餘熱(rè)鍋爐的選型應以防止受熱麵磨損和煙道積灰、堵灰、搭橋為主要目標。根據帶塵煙氣(qì)的級別與煙塵特性,適用的爐型有:(1)立式布置的強製循環熱管或水(shuǐ)管餘(yú)熱鍋爐(lú);(2)臥式布置的強製循環熱管或水管餘熱鍋爐;(3)雙鍋筒熱管或水管餘熱(rè)鍋爐。
粘結性煙氣
煙氣的粘結性是指其在工(gōng)作煙溫下,所挾帶的煙塵,集升華與氣化(huà)物質(zhì)等,在一(yī)定條件下粘附在(zài)鍋爐受熱麵(miàn)或其他部件上的特(tè)性。適用這樣煙(yān)氣條件的水管鍋爐爐型有:(1)帶(dài)輻射(shè)冷卻室的(de)臥式布(bù)置的(de)強製循環(huán)熱管過水管餘熱鍋爐,一(yī)般不帶過熱(rè)器,懸掛式的蛇形管對流受熱麵,光管或帶縱向直鰭片的管子,采用振打或震動除塵或吹灰(huī)設備,煙氣作橫向衝刷(shuā),一次通過鍋爐;(2)帶一個或二個輻射冷卻煙道(dào)的多煙道立式布置(zhì)強製循環熱管或水管餘熱鍋爐,對(duì)流受熱麵一般采用帶縱向直鰭片管子和振打(dǎ)除灰裝置。
腐蝕性煙氣
腐蝕性煙氣在製酸工業、有色冶金工業、以及石油化工工業(yè)等極(jí)為常見。這些工業的主流程(chéng)煙氣中含有(yǒu)SOX、NOX、H2S、S等腐蝕性成份(fèn)。針對這些(xiē)成份,相應的鍋爐需要在選型、參數的選用,以(yǐ)及某些結構特(tè)點方麵加以充分(fèn)的考慮。但是,對於腐蝕性煙氣,即使采用了理論和實(shí)踐上行之(zhī)有效的措施,鍋(guō)爐某些部件還是需要定期更(gèng)換(huàn)的。因此(cǐ),鍋爐的結構設計應充分考慮這一(yī)特點(diǎn)。
高壓煙氣
為確保煙(yān)氣不外泄,對於高壓(yā)煙(yān)氣(p=3~4MPa),一般不采用煙(yān)道式鍋爐,因為平麵擴板是無法經濟地加強到足以承受如此高的壓力。目前采用較多的有:(1)管殼式直煙(yān)管鍋爐;(2)雙套(tào)管式(shì)直煙管鍋(guō)爐(lú);(3)雙套管與螺旋管相結合的煙管鍋爐;(4)U形管煙管鍋爐;(5)插入管式水管鍋爐,煙氣用圓柱體(tǐ)筒(tǒng)殼和兩端封頭來密封。對於超高壓煙氣(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密封(fēng)的各種具體結構形式可供選擇。煙(yān)氣壓力愈高,受熱麵(miàn)的總傳熱係數也愈高,因而(ér)鍋爐可(kě)以相對地(dì)設計比較緊湊。這對於選用筒殼來密封煙氣是十分有利的。
需要急冷的煙氣
在(zài)化工流程中,往往煙氣需要在一個規定的時間內,冷卻到一個規定(dìng)的溫度(dù)。由於餘(yú)熱鍋爐熱交換在時間方麵的嚴格限製,這在現(xiàn)實的煙氣通(tōng)道長度的結構條件(jiàn)下,規定了煙氣的(de)流速。對於這(zhè)種煙氣,目前煙管鍋爐與水管鍋爐皆有所應用。但如果(guǒ)煙氣(qì)在受(shòu)熱麵上積灰(huī)結焦的可能性較大時,則往往傾向於采用煙管鍋爐。為此目的,現代餘熱鍋爐技術發展了不少類型的煙管鍋爐,獲得一定的成功,如:(1)雙套管型直煙管鍋爐(lú),采用扁圓集管可以吸收直煙管(guǎn)的熱膨脹差,和承受高溫煙氣的直接衝刷(shuā);(2)雙套管與螺旋(xuán)管相結(jié)合的煙管鍋爐,有結構(gòu)緊湊、可(kě)以采用燒焦操(cāo)作(zuò)等特色。
高露點煙氣
對於高露點煙氣,為了防止腐蝕、結(jié)垢、堵灰(huī)等運行(háng)問題,餘熱鍋(guō)爐設計的基(jī)本要求是避(bì)免受熱麵上的結露。目前通用的辦法是使鍋爐受熱麵的金屬壁溫在任何操作條件下都高於露(lù)點溫度,具體的措施有:(1)選擇(zé)適當的鍋爐汽水側(cè)的工作壓力,使對應(yīng)的爐水飽和溫度高於煙氣露點溫度;(2)避免低於飽和溫度的爐水與受熱麵接觸,因此要對鍋爐水(shuǐ)進行充分的混合與預溫,並且要避免采用相當於燃燒(shāo)鍋爐的省煤器的那種低(dī)溫區(qū)段;(3)在操作上,為防止鍋爐在低(dī)負荷和停爐時的結露(lù),往(wǎng)往需要采取適當(dāng)的保溫(wēn)措施。除了汽水側壓力參數之外,高露(lù)點煙氣適(shì)應於各種類型的餘(yú)熱鍋爐。
含有特細粉塵的煙氣
特細粉塵問題有二:(a)疏鬆的粉塵在受熱麵上有強烈的粘附性,形成(chéng)疏(shū)鬆的炱狀灰層;(b)在(zài)適宜的條件下,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能性。因此,適用於(yú)含(hán)有特細粉塵的煙氣的鍋爐往往考慮以下措施:(1)采用(yòng)難以積灰、堵灰的結構,盡可能避免煙(yān)氣衝刷不均勻性,特別要避免煙氣流的停滯(zhì)或渦流區域,所以在可能的條件下盡(jìn)量采用煙氣一次直(zhí)通性爐型;(2)煙(yān)氣縱向衝刷的屏樣強製水循(xún)環受熱麵有減少粉塵粘附和便於采用振打除灰(huī)法的(de)優點,已用於富氧平爐與沸騰焙燒製酸等工藝流程(chéng)餘熱鍋爐(lú),取得一定的效(xiào)果。
參數不穩定的煙氣
餘(yú)熱鍋爐煙氣在(zài)流量、溫度、成份組成、含塵量等各方麵的波動是其特征(zhēng)之一,波動的性質可以是有規律的、周期性的,也可以是非規律性(xìng)、非周期性的;波動的(de)特點可以是漸進性的(de)、也可(kě)以是衝擊性的(de);可以是單一參數的,也可以是多參(cān)數的(de)複合性波動。餘熱鍋爐的選型必須首先分析主工藝流程的整(zhěng)個(gè)周期(qī),確定周期中各個時(shí)間區段的煙氣特點,從而在餘熱鍋爐設計中(zhōng)逐個落實相應的措施。其中突出的特點往往是(shì)餘熱鍋(guō)爐選型的主要根據。
2、煙氣條件(jiàn)的多“因素”特點
上麵九類基本(běn)上包括了常見的各種工藝流程的餘熱煙氣。但是,在實際工作中,煙氣條件諸“因(yīn)素”往往不是單獨地存在的,而是經常會(huì)見到一些多因素的煙氣。多因素煙(yān)氣條件有下列幾種類型;
1)“主”、“次”之分,即(jí)某一因素為控製爐型選擇的決定性因(yīn)素,稱為“主因素”;其他因素皆稱之(zhī)為“次因素(sù)”。這(zhè)種煙氣稱為“多因素”煙氣。如果次因素(sù)對爐型選擇產生與主因素的作用類(lèi)似,則其作(zuò)用(yòng)往往可忽略,或者在選擇具體參數時作一定的參考。如果次因素的作用與主因(yīn)素的作(zuò)用不相關聯,則爐型(xíng)選擇(zé)與參數選用時應加適當考(kǎo)慮。在(zài)任何情況下,“主因素(sù)”是爐型選擇的主(zhǔ)要根據。
2)“複(fù)因素”煙氣,即有二個或以上因素對爐型的選擇各有其不(bú)容忽視的作用時,在而這些對爐型選擇皆產生決定性影響的因素皆稱之為“主因素”。諸“主因素”有以下幾種組合方式:(a)各因素的作用是並行不(bú)悖的(de),此時爐型選擇類(lèi)似於單因素煙氣;(b)各因素對爐型(xíng)選擇的作用是相反的(de),此時爐型選擇一般仍以(yǐ)影響較大的一個因(yīn)素作為依據,以考慮在不利情況下,鍋爐的正常運行(háng);(c)各因素對爐型選擇作互不(bú)幹擾,此(cǐ)時應考慮各個因素對(duì)鍋爐的要求,按各個因素對爐型進行“篩選”。
關於餘熱鍋爐
餘熱鍋(guō)爐:是利用各種(zhǒng)工業過程中的廢氣、廢料或廢液中的顯熱或(和)其可燃物質燃(rán)燒後產生的熱量的鍋爐。或在燃油(或燃氣)的聯(lián)合循環機組中(zhōng),利用從燃氣輪機排出的高溫煙氣熱量的鍋(guō)爐。
主要餘熱鍋爐品種有:燒結機餘熱鍋爐、三(sān)廢混燃爐及吹風氣餘熱鍋(guō)爐(lú)、水泥窯餘熱鍋(guō)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爐(lú)、硫酸餘熱鍋爐(lú)、礦熱爐行業(yè)餘熱鍋爐、玻璃(lí)窯餘熱鍋爐、幹(gàn)熄焦餘熱鍋爐、碳素窯餘熱鍋爐、燃氣蒸汽輪機餘熱鍋爐、煉鋼餘熱鍋爐(lú)等。