余热锅炉设计和使用过程中的几点建议

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余热锅炉设计和使用过程中的几点建议

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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