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摘 要：针对焦化生产工艺过程中对产生的烟气的余热利用，设计开发了一种用于焦化余热回收的热管余热锅炉，并介绍并分析了该热管余热锅炉的一些结构及主要特点。
关键词：焦炉余热回收；热管余热锅炉；结构特点
前言
山东某焦化生产企业，为了对焦炉型号为ZHGL555-2D型的焦炉产生的烟气余热充分回收利用，拟配备一台余热锅炉，对经过总烟道进入烟囱的热烟气进行余热回收，我公司在深入分析相关数据后，结合本锅炉烟气温度相对较低，同时考虑烟气的组成成分及用户要求的锅炉压力档次，决定采用热管式余热锅炉。热管是一种具有极高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。由于其特殊的传热特性，因而可控制管壁温度，避免露点腐蚀。目前已广泛应用于炭素、冶金、化工、炼油、锅炉、陶瓷、交通、轻纺、机械等行业，进行热回收以及综合利用工艺过程中的热能，为企业获取了显著的经济效益。
1.锅炉主要设计参数
1.1烟气参数
（1）、沸腾炉出口烟气量：16000Nm3/h
（2）、锅炉进口烟气成分：
CO2 12.6%
O2 1.2%
N2 75.6%
H2O 10.6%
1.2热管余热锅炉参数
（1）、锅炉型号 Q160/300-15-0.6
（2）、锅炉蒸发量 ～15t/h
（3）、锅炉额定蒸汽压力 0.6MPa
（4）、锅炉出口蒸汽温度 164.8℃
（5）、給水温度 104℃
（6）、烟气进口温度 300℃
（7）、烟气出口温度 165℃±20℃
（8）、锅炉效率 46.2%
（9）、受热面积
本体受热面积 4554.24m2
省煤器受热面积 396.02 m2
2.锅炉结构布置及分析
热管余热锅炉结构包括进口烟道、蒸发管束受热面、锅筒、省煤器、出口烟道、平台扶梯、顶棚等。由焦炉工序出来的大量低温烟气，经进口烟道汇集后，经过多组蒸发管束放热后，再经过省煤器进一步放热后，通过出口烟道，由引风机抽至烟囱排出。
2.1蒸发管束受热面
蒸发管束受热面的原理为：热流体的热量由热管传给水套管内的水（水由下降管输入），并使其汽化，所产汽、水混合物经蒸汽上升管到达汽包，经集中分离以后再经蒸汽主控阀输出。这样由于热管不断将热量输入水套管内的水，并通过外部汽——水管道的上升及下降完成基本的汽——水循环，达到将热流体降温，并转化为蒸汽的目的。蒸发管束受热面部分由热管、管子及集箱在厂内组装完，做成若干个模块，现场组合在一起即可，省去了常规水管余热锅炉现场安装的工序，保证了锅炉的整体性能。
2.2锅筒
锅筒采用单锅筒横置式布置，布置在烟道外。由下降管及管子与蒸发受热面集箱相连。锅筒内设有水下孔板及匀汽孔板，顶部还装有波型板加匀汽孔板二次分离元件，使蒸汽中的水滴通过波型板及匀汽板被分离出来，进一步提高蒸汽的品质。在锅筒内还装有布水装置、表面排污装置、炉水取样装置等，以保证炉水符合国家规定的标准。
2.3省煤器
烟气最低温段采用水加热器受热面，烟气温度低于175℃，多数热管壁温较高，高于露点腐蚀温度，但少数热管壁温较低，低于露点腐蚀温度，为设备运行可靠考虑，整个省煤器受热面采用ND钢。
2.4钢架及平台扶梯
受热面及锅筒全部由两侧钢架支撑及固定，钢架设计牢固，由矩形空心钢及槽钢组成，各立柱间合理地设置了连接横梁，保证了锅炉的整体刚性。锅炉外围采用紧身封闭式结构。本锅炉在运行操作及检修所需的各部位均布置了平台
2.5炉墙及保温
炉墙采用轻型炉墙，内部为全封焊的密封板，中间为岩棉或硅酸铝纤维毡，外部为彩色瓦楞板，保证炉墙的保温效果及外在美观。
3.锅炉结构特点：
（1）该锅炉换热面采用热管，大大提高了换热面壁温，降低低温腐蚀几率，提高锅炉使用寿命，同时避免水汽的凝结，就大大减少了灰的附着力，减少烟尘沉积几率，减轻积灰、堵灰及解决灰堵问题。
（2）该锅炉换热面采用热管，提高换热面的换热系数，减少换热面，降低锅炉成本，减少锅炉外形尺寸，使锅炉紧凑，同时烟气流通阻力小，降低了引风动力，保证锅炉正常运行；
（3）该锅炉换热面采用热管，换热面壁温稳定，锅炉运行负荷适应能力强；
（4）该锅炉换热面采用热管，即使有少量热管损坏，也不影响锅炉运行，减少企业损失；
（5）锅炉所有受热面全部在厂内制作完成，质量容易得到保证，现场安装工作量小；
（6）锅筒置于烟道外，不受热，且能自由膨胀，锅炉所有连接采用焊接，提高了锅炉的安全性能；
（7）锅炉分组件制造安装，便于更换检修。
4.结束语
随着近几年低温余热回收技术的突飞猛进，钢铁、焦化行业的余热回收项目造价大幅度降低，同时余热回收效率大幅度提高，项目实施后，可以充分利用焦化废气的大部分热能，降低能耗，创造可观的节能效益和经济效益，同时改变了焦化炉高温废气排入大气而污染环境的状态，减排大量的烟尘、CO2、SO2等，创造巨大的环境效益，实现节能减排的最佳效果。
参考文献：
[1]庄骏、张红等.热管技术及工程应用[M].北京：化学工业出版社，2001.
[2]杜秋萍，等.热管式余热锅炉的优化设计与实践[J]. 锅炉技术，2003（6）：15-18.
[3]芩可发，池作秋，等.锅炉和热交换的积灰，结渣，磨损和腐蚀的防止原理与计算[M].北京；科学出版社，1994.
关键词：焦炉余热回收；热管余热锅炉；结构特点
前言
山东某焦化生产企业，为了对焦炉型号为ZHGL555-2D型的焦炉产生的烟气余热充分回收利用，拟配备一台余热锅炉，对经过总烟道进入烟囱的热烟气进行余热回收，我公司在深入分析相关数据后，结合本锅炉烟气温度相对较低，同时考虑烟气的组成成分及用户要求的锅炉压力档次，决定采用热管式余热锅炉。热管是一种具有极高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。由于其特殊的传热特性，因而可控制管壁温度，避免露点腐蚀。目前已广泛应用于炭素、冶金、化工、炼油、锅炉、陶瓷、交通、轻纺、机械等行业，进行热回收以及综合利用工艺过程中的热能，为企业获取了显著的经济效益。
1.锅炉主要设计参数
1.1烟气参数
（1）、沸腾炉出口烟气量：16000Nm3/h
（2）、锅炉进口烟气成分：
CO2 12.6%
O2 1.2%
N2 75.6%
H2O 10.6%
1.2热管余热锅炉参数
（1）、锅炉型号 Q160/300-15-0.6
（2）、锅炉蒸发量 ～15t/h
（3）、锅炉额定蒸汽压力 0.6MPa
（4）、锅炉出口蒸汽温度 164.8℃
（5）、給水温度 104℃
（6）、烟气进口温度 300℃
（7）、烟气出口温度 165℃±20℃
（8）、锅炉效率 46.2%
（9）、受热面积
本体受热面积 4554.24m2
省煤器受热面积 396.02 m2
2.锅炉结构布置及分析
热管余热锅炉结构包括进口烟道、蒸发管束受热面、锅筒、省煤器、出口烟道、平台扶梯、顶棚等。由焦炉工序出来的大量低温烟气，经进口烟道汇集后，经过多组蒸发管束放热后，再经过省煤器进一步放热后，通过出口烟道，由引风机抽至烟囱排出。
2.1蒸发管束受热面
蒸发管束受热面的原理为：热流体的热量由热管传给水套管内的水（水由下降管输入），并使其汽化，所产汽、水混合物经蒸汽上升管到达汽包，经集中分离以后再经蒸汽主控阀输出。这样由于热管不断将热量输入水套管内的水，并通过外部汽——水管道的上升及下降完成基本的汽——水循环，达到将热流体降温，并转化为蒸汽的目的。蒸发管束受热面部分由热管、管子及集箱在厂内组装完，做成若干个模块，现场组合在一起即可，省去了常规水管余热锅炉现场安装的工序，保证了锅炉的整体性能。
2.2锅筒
锅筒采用单锅筒横置式布置，布置在烟道外。由下降管及管子与蒸发受热面集箱相连。锅筒内设有水下孔板及匀汽孔板，顶部还装有波型板加匀汽孔板二次分离元件，使蒸汽中的水滴通过波型板及匀汽板被分离出来，进一步提高蒸汽的品质。在锅筒内还装有布水装置、表面排污装置、炉水取样装置等，以保证炉水符合国家规定的标准。
2.3省煤器
烟气最低温段采用水加热器受热面，烟气温度低于175℃，多数热管壁温较高，高于露点腐蚀温度，但少数热管壁温较低，低于露点腐蚀温度，为设备运行可靠考虑，整个省煤器受热面采用ND钢。
2.4钢架及平台扶梯
受热面及锅筒全部由两侧钢架支撑及固定，钢架设计牢固，由矩形空心钢及槽钢组成，各立柱间合理地设置了连接横梁，保证了锅炉的整体刚性。锅炉外围采用紧身封闭式结构。本锅炉在运行操作及检修所需的各部位均布置了平台
2.5炉墙及保温
炉墙采用轻型炉墙，内部为全封焊的密封板，中间为岩棉或硅酸铝纤维毡，外部为彩色瓦楞板，保证炉墙的保温效果及外在美观。
3.锅炉结构特点：
（1）该锅炉换热面采用热管，大大提高了换热面壁温，降低低温腐蚀几率，提高锅炉使用寿命，同时避免水汽的凝结，就大大减少了灰的附着力，减少烟尘沉积几率，减轻积灰、堵灰及解决灰堵问题。
（2）该锅炉换热面采用热管，提高换热面的换热系数，减少换热面，降低锅炉成本，减少锅炉外形尺寸，使锅炉紧凑，同时烟气流通阻力小，降低了引风动力，保证锅炉正常运行；
（3）该锅炉换热面采用热管，换热面壁温稳定，锅炉运行负荷适应能力强；
（4）该锅炉换热面采用热管，即使有少量热管损坏，也不影响锅炉运行，减少企业损失；
（5）锅炉所有受热面全部在厂内制作完成，质量容易得到保证，现场安装工作量小；
（6）锅筒置于烟道外，不受热，且能自由膨胀，锅炉所有连接采用焊接，提高了锅炉的安全性能；
（7）锅炉分组件制造安装，便于更换检修。
4.结束语
随着近几年低温余热回收技术的突飞猛进，钢铁、焦化行业的余热回收项目造价大幅度降低，同时余热回收效率大幅度提高，项目实施后，可以充分利用焦化废气的大部分热能，降低能耗，创造可观的节能效益和经济效益，同时改变了焦化炉高温废气排入大气而污染环境的状态，减排大量的烟尘、CO2、SO2等，创造巨大的环境效益，实现节能减排的最佳效果。
参考文献：
[1]庄骏、张红等.热管技术及工程应用[M].北京：化学工业出版社，2001.
[2]杜秋萍，等.热管式余热锅炉的优化设计与实践[J]. 锅炉技术，2003（6）：15-18.
[3]芩可发，池作秋，等.锅炉和热交换的积灰，结渣，磨损和腐蚀的防止原理与计算[M].北京；科学出版社，1994.