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余热锅炉内的火焰温度可达800C以上(以煤为燃料),导热油在炉内的温度分布是不均的,而出口温度计所显示的只是导热油被加热混合后的温度。余热锅炉的结焦速度与它承受的温度有关,目前最好的导热油可承受的最高使用温度是400C。
余热锅炉是利用生产过程中的气体或废气、废液,以及某些动力机械排气的热量产生蒸汽或热水的锅炉。余热锅炉是重要的节能设备各种冶炼炉和焙烧窑的排烟温度为650~1250℃;燃气轮机和柴油机等动力机械的排气温度为370~540℃。安装余热锅炉吸收这些排烟中的部分热量,全系统的热能利用率可以显著提高。例如轧钢加热炉安装余热锅炉后,全系统热能利用率甚至可提高 1倍左右。在化工生产的裂解工艺中,为避免高温裂解气体的重新聚合,需要将高温裂解气体急速冷却到裂解反应停止的温度,这时余热锅炉就成为不可缺少的急冷工艺设备。高温含尘废气通过余热锅炉后,除温度降低外,还可沉降一部分尘粒,这对减轻环境污染和选择除尘器都是有利的。
余热锅炉分为火管式和水管式两类。其结构与工业锅炉相类似。火管式余热锅炉蓄水量大,在烟气量和用汽量波动的条件下汽压波动较小,但其蒸发量和蒸汽压力均受锅筒直径和运行条件的限制。此外,烟管端和管板由于冷却不佳和温度应力较大,在烟的温度高(高于600℃)、管板厚的情况下不宜采用这种锅炉,而宜采用水管余热锅炉。
一、余热锅炉的构成
余热锅炉由锅筒、活动烟罩、加料管槽、氧枪口、炉口段烟道、斜1段烟道、斜2段烟道、末1段烟道、末2段烟道、氮封装置及氮封塞、人孔、微差压取压装置、烟道的支座和吊架等组成。
余热锅炉和常规锅炉不同,不发生燃烧过程,也没有燃烧相关的设备,从本质上讲,它只是一个燃气—水/蒸汽的换热器。余热锅炉共分为六个循环回路,每个循环回路由下降管和上升管组成,各段烟道给水从锅筒通过下降管引入到各个烟道的下集箱后进入各受热面,水通过受热面后产生蒸汽进入进口集箱,再由上升管引入锅筒。
二、余热锅炉主要类型:
1、炼化催化、制(加)氢、硫磺回收余热锅炉;
2、油田注汽锅炉、锻烧焦余热锅炉;
3、甲醇、甲醛、合成氨等工艺废气(液)焚烧炉、余热锅炉;
4、焦炉煤气余热锅炉;
三、余热锅炉的特点
1、结构紧凑、热效率高 单位长度的针形管换热面积是光管的6~8倍,针形管之间用小半径推制弯头联接,焊缝全部采用氩弧焊焊接,其焊接质量比手工焊接质量大大提高;设备的体积、重量大幅度降低,因而,在相同换热面积下,设备投资大大降低,在设备布置安装方面,却为用户提供了较大空间。
2、耐震消音 由于设备结构设计和针形管自身结构特点,使其具有消声器的结构特征,因此设备能起到消声器的作用。
3、安全可靠、运行寿命长 每一受热元件在整体组装时,无任何强制组装现象,因而不会产生组装应力;每一针形管组,只有一端焊接在钢结构上,另一端呈自由状态,这样设备在运行过程中,无热应力产生。另外设备的联箱上设计有安全阀、放空阀、排污(泄放)阀、温度计等仪表阀门,当设备出现超压、干烧等问题时,上述仪表阀门能起到保护作用。
4、安装、使用、维修方便 设备是根据燃气发电机组配套设计,设备外表用耐高温的硅酸铝陶瓷纤维保温,外包2mm铁板,表面涂附耐高温油漆;安装时只需将设备联接到发动机的排烟出口上,将热水系统联接到设备的进、出口联箱上,设备即可投入正常运行;设备在进出口烟、箱设有用不锈钢螺栓联接的检查门,打开检查门即可对设备的受热面进行检查和维护;另外,设备的针形管组设计成模块式,当需要更换加热管组时,可单组抽出进行更换,不必全部将管组取出。
四、余热锅炉应用
在有高温燃气的地方,如:水泥厂、玻璃厂、铝厂、发电站等,通过余热锅炉回收余热能量为客户提供生产或生活用热水、蒸汽。
1、油田:a加热原油、b取暖、c洗浴
2、煤矿:a取暖、b洗浴
3、焦化厂:a为炼焦、化产提供蒸汽、b取暖、c洗浴
4、沼气站:a加热沼气池
5、其他:所有有高温燃气处,如:水泥厂、玻璃厂、铝厂等,为生产、生活提供热水、蒸汽。