0 我国是焦炭和硅铁合金生产大国,目前焦炭生 产厂家超过1000家,铁合金生产厂家超过200家, 焦炭年总产能达到8000万吨,硅铁年总产能达到 500万吨。其中20%以上企业将生产过程中产生的 大量高温烟气直接对空排放。随着国家节能减排政 策的大力实施,这些行业的高温烟气余热回收利用 方兴未艾,这样既可大大减少温室气体排放,又可降 低生产过程中的能源成本,可谓一举两得。我公司 及时抓住机遇,研制开发了适合焦炭和硅铁合金行 业余热利用的锅炉产品并陆续投放市场,取得了较 好的业绩。但我们也发现,此类余热锅炉在使用过 程中还存在一些需要改进的方面,为此我们在分析 我公司多台余热锅炉运行使用状况的基础上,总结 经验、教训,提出此类余热锅炉在设计或使用时应予 以重视和注意的事项,供读者参考。 1 焦炉余热锅炉在设计或使用时应注意的 事项 (1)锅炉烟气进出方式 根据焦炉的布置特征,余热锅炉烟气进出口宜 采用下进下出方式,这样可以大大节约锅炉安装时 烟道制作的成本。即:锅炉烟气入口接近于水平 (±0)的位置,这样,原烟道中的烟气贴近地面略微 抬高就可引至锅炉,锅炉出口烟气经除尘器底部直接可接入除尘器,大大降低锅炉烟道的安装成本。 如果锅炉烟气进口位于离地面8~10 m 高度, 烟道必须抬高,增加两个90°弯头。因该烟气温度 达到950 ℃左右,钢制烟道内须绝热、外须保温,又 烟道的截面积较大,并需采用钢架来支撑,这将大大 增加安装成本。 (2)锅炉防磨损措施 清洁型焦炉余热锅炉烟气中粉尘含量虽不高, 但必要的防磨措施还是必须的。 一般方法是:①选 择合理的烟气流速,减少磨损。该类锅炉过热器及 对流段的烟气流速宜选择在6~7 m/s 范围内;省煤 器的烟气流速尽可能不超过12 m/s;② 在锅炉过热 器迎风面管子上加装防磨瓦及在锅炉对流段烟气入 口采用厚壁管,以提高锅炉受热面管寿命。 (3)提高省煤器抵抗SO 低温腐蚀的能力及措 施 经验告诉我们,清洁型焦炉余热锅炉因实际生 产过程中,烟气量波动较大(例如降低产量或者其 它原因),该锅炉入口的烟气量将减少、烟气温度也 会降低。当排烟温度低于165 ℃时,锅炉最后一级 省煤器极易受烟气中 SO 的结露腐蚀,焦炉如长时 间处于压产或减产状态,锅炉最后一级省煤器半年 左右就会烂掉。 比较好的处理办法是末级省煤器采用耐酸腐蚀 钢09CrCuSb(ND 钢)制造,虽增加了一定的成本,但 可防止烟气中SO 低温露点腐蚀。采用该材料,省 煤器的寿命一般可保证在3~5年。 (4)省煤器蛇形管弯头的防腐 目前国内生产该形式余热锅炉的厂家,基本上 将省煤器翅片管的弯头置于烟气传热界面以外(如 图1所示),即省煤器蛇形管直段与弯头由支撑板 隔离,同时将省煤器弯头部分采用硅酸铝纤维板压 实。这样实际运行时, 一小部分烟气会从支撑板窜 出至烟气传热界面以外,并在省煤器蛇形管弯头部 分缓慢流动,产生更低温烟气较长时间停留,而导致 省煤器弯头部分总出现低温腐蚀,甚至发生爆管的 事故。
图1 我公司针对这种情况,对省煤器的结构进行了 优化设计,将蛇形管弯头置于烟气传热界面内,同时 加装防止烟气短路隔板(已申请专利),较好杜绝了 弯头部分因烟气流动太慢而产生的低温腐蚀(见图 2),提高了省煤器的使用寿命。
图2 (5)锅炉整体密封 该锅炉一般为负压运行,锅炉的总漏风系数要 求<3%,这样对密封要求较高,如密封不好,炉外大 量冷风漏入炉内,烟气中余热的传热能力将大大降 低,从而降低锅炉出力及效率。为此应对省煤器和 过热器采用壳体密封,对流段采用膜式壁结构,并采 取必要的措施防止烟道连接处漏风,以提高锅炉的 密封性能。 (6)减温器的设计与调节 因余热锅炉运行时负荷波动很大,经常会出现 低烟量、高烟温、低负荷的运行工况。该种运行方式 常引起高温过热器管超温。为此要求提高喷水减温 器的喷水调节能力,故我公司在喷水减温器上设置 2~3个喷口,以加大喷水减温器的调节范围,防止 过热器管子过热、氧化。 (7)锅炉给水进口前适当增加低压进水加热器 在布置该锅炉时,可以在锅炉给水进口前,适当 增加低压进水加热器,对锅炉给水进行预热(一般 预热温度不超过40℃),从而进一步降低锅炉排烟 温度60 ℃左右,可以提高锅炉系统热效率3%~ 4%,符合国家节能减排的要求。
2 硅铁余热锅炉在设计或使用时应注意的事项 硅铁电炉烟气中的粉尘主要为硅铁冶炼过程中 产生的 SiO气体经氧化产生的 SiO 结晶体,含量在 6~7g/m (标态),平均粒径为200~400 nm, 粉尘 堆积密度为0.18 t/m,粉尘比表面积为20m/g, 具 有极强的粘附力和非常高的阻热、隔热力,且极易产 生静电、极易吸附。 < style="text-indent: 2em;white-space: normal;margin: 0px;padding: 0px;box-sizing: border-box;">该类余热锅炉换热管壁如果粘灰,将大大降低 其换热能力和锅炉出力,这是一个非常棘手的问题。 对硅铁余热锅炉,因其灰分非常特殊,采用一般锅炉 所用的清灰方式如机械钢珠清灰、激波吹灰、蒸汽吹 灰、机械振打、乙炔爆燃等都不能满足要求。
我公司经过反复实验,最终成功地解决了硅铁 余热锅炉的清灰难题。通过采用机械擦刷的方式,将粘附于壁上的粉尘去掉,保证了锅炉的正常运行。 即用圆形刷子或2个半圆装配为一个整圆的刷子 (刷毛用金属丝或金属丝扁线团状材料制造),套装 在传热管外,再将多把刷子连接为一个整体的网架 结构,网架结构与金属网架相连,再由卷扬机、减速 器、电动机系统带动,使多个刷子在电动机的带动下 在传热部件的外壁上来回运动,清除积灰。该系统 设有多种保护和控制装置。 3 结论 以上两种新型余热锅炉系统,在关键技术上已 经得到实践的证实,但实践中暴露出来的问题,经过 分析改进使产品逐渐完善成熟。无论从选型和使用 上基本成熟。 文章来源:工业锅炉
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