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余熱鍋爐的工作原理
余熱鍋爐分為火管式和水管式兩類。
其結(jié)構(gòu)與工業(yè)鍋爐相類似。火管式余熱鍋爐蓄水量大,在煙氣量和用汽量波動(dòng)的條件下汽壓波動(dòng)較小,但其蒸發(fā)量和蒸汽壓力均受鍋筒直徑和運(yùn)行條件的限制。
此外,煙管端和管板由于冷卻不佳和溫度應(yīng)力較大,在煙的溫度高(高于600℃)、管板厚的情況下不宜采用這種鍋爐,而宜采用水管余熱鍋爐。水管余熱鍋爐有輔助循環(huán)和自然循環(huán)兩種循環(huán)方式。
余熱鍋爐是重要的節(jié)能設(shè)備。各種冶煉爐和焙燒窯的排煙溫度為650~1250℃;燃?xì)廨啓C(jī)和柴油機(jī)等動(dòng)力機(jī)械的排氣溫度為370~540℃。安裝余熱鍋爐吸收這些排煙中的部分熱量,全系統(tǒng)的熱能利用率可以顯著提高。例如軋鋼加熱爐安裝余熱鍋爐后,全系統(tǒng)熱能利用率甚至可提高1倍左右。
進(jìn)入余熱鍋爐的煙氣溫度,是決定余熱鍋爐受熱面布置形式的一個(gè)重要因素。如進(jìn)口煙氣溫度為400~900℃時(shí),鍋爐內(nèi)主要設(shè)置對(duì)流管束,不設(shè)置爐室;但煙塵熔化點(diǎn)低時(shí)也有例外,應(yīng)設(shè)置冷卻爐室以控制進(jìn)入對(duì)流煙道的入口煙的溫度,避免灰渣在對(duì)流管排間搭橋。
在化工生產(chǎn)的裂解工藝中,為避免高溫裂解氣體的重新聚合,需要將高溫裂解氣體急速冷卻到裂解反應(yīng)停止的溫度,這時(shí)余熱鍋爐成為不可缺少的急冷工藝設(shè)備。
高溫含塵廢氣通過(guò)余熱鍋爐后,除溫度降低外,還可沉降一部分塵粒,這對(duì)減輕環(huán)境污染和選擇除塵器都是有利的。在化工生產(chǎn)過(guò)程中,余熱鍋爐的排氣溫度取決于下一道工藝的要求。
工業(yè)爐窯用的余熱鍋爐,一般利用引風(fēng)機(jī)將排氣排往大氣;動(dòng)力機(jī)械和化工生產(chǎn)過(guò)程用的余熱鍋爐,則依靠進(jìn)氣自身的壓力使之通過(guò)余熱鍋爐,并排往大氣或進(jìn)入下一道工藝裝置。
當(dāng)進(jìn)口的煙氣溫度或廢氣燃燒溫度在1100℃以上時(shí),其布置形式與一般的工業(yè)鍋爐無(wú)多大區(qū)別。當(dāng)高溫廢氣中含有大量堆積性細(xì)灰時(shí),鍋爐的管排應(yīng)垂直布置,并使煙氣以較高煙速(約20米/秒)縱向沖刷管排。
對(duì)于含有腐蝕性煙塵的高溫廢氣,流速應(yīng)低(約8米/秒)而均勻,并采取其他防磨措施對(duì)于含有二氧化硫(SO2)的腐蝕性高溫廢氣,通常排煙溫度應(yīng)較高,而不采用加熱給水的省煤器,目的是提高金屬壁溫,防止金屬受到硫酸腐蝕。