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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.