焦化炉余热锅炉的设计与开发.doc

焦化炉余热锅炉的设计与开发
李志宏
（河北宏泽锅炉制造有限公司，饶阳053900）

摘要；本文对焦化炉余热锅炉设计开发过程中遇到的若干问题进行了探讨，并介绍了余热锅炉炉型的选择和锅炉的设计开发情况。
关键词：余热锅炉；设计；开发

DesignandDevelopmentofCokingFurnace-HeatRecoveryBoiler
LiZhi-hong

（HeBeiHongZeBoilerManufactureCO.,Ltd,RaoYang053900）

Abstract:Thispaperdiscussessomeproblemsaboutdesignanddevelopmentofcokingfurnace-heatrecoveryboiler,andintroducesthestyleofchoiceofheatrecoveryboiler，andintroducesdesignanddevelopmentofthisboiler.
Keywords:HeatRecoveryBoiler;Design;Development

1前言
某焦化厂为回收焦化炉产生的大量高温烟气余热，需要四台余热锅炉。我公司接受了余热锅炉的设计与制造任务，并组织技术人员调研，搜集资料，分析论证，确定余热锅炉设计方案，用技术先进、经济性好、安全可靠、满足焦化工艺要求的余热锅炉型，博得了用户的青睐。
有关数据及对余热锅炉的技术要求如下。
⑴烟气成分和特性
烟气成分如表1。
烟气含灰，灰有弱黏结性。
⑵余热锅炉的设计参数如表2。余热锅炉要采用先进技术，优化炉体组合，作到热效率高、体积小、安全可靠、投资少、寿命长。
表1烟气成分含量（α=1.25时）
成分CO2O2N2H2O干烟气2.5%--85%3.5%--4.5%85%--89%20℃时烟气6.5%3.6%69.85%20.6%表2余热锅炉设计参数特性表
项目单位锅壳省煤器额定压力MPa1.01.05饱和蒸汽温度℃184额定蒸发量t/h22烟气流量Nm3/h4400044000烟温入口℃950±50234出口℃234160水温入口℃14020出口℃1402炉型设计方案的确定
按用户的技术要求，我们布置了以下三种余热锅炉炉型设计方案。由于进口烟气温度为950℃，三个方案均为对流换热布置受热面结构；也由于烟气含灰颗粒小，并有弱黏结性，没有必要采用冷却室达到沉降灰粒和进行辐射换热。
(1)第一方案：烟管式（锅壳式）余热锅炉
烟管式余热锅炉结构如图1。采用了新型水火管锅炉技术:采用高效传热元件——螺纹烟管、拱型管板等，锅炉布置成隧道式，结构紧凑,密封性好。

(2)第二方案：光管+翅片管式水管余热锅炉
光管+翅片管式水管余热锅炉结构如图2。950℃--650℃高温烟气部分用光管，≤650℃对流管束和省煤器均用翅片管。

(3)第三方案：全部光管式水管余热锅炉
即全部用光管，结构如图3，目的是防止灰的黏结。

(4)三种余热锅炉方案的比较见表3
根据比较结果，采用了第一方案，即烟管锅壳式余热锅炉，其型号为QF44/950-22-1.0。
焦化过程产生的烟气温度高，含尘量较高，烟气量大，且温度和烟气量波动幅度大。余热锅炉如何适应这一特点是设计者需要考虑的问题。我公司技术人员通过充分调研，本着安全可靠、经济合理、便于制造的原则，突破了多个难关，成功地设计开发出余热锅炉新产品。
3锅炉设计中的几个问题
炉型及总体结构
余热锅炉采用螺纹烟管锅壳式结构型式，锅炉采用隧道式布置:
高温烟气→锅壳（蒸发段）→螺纹烟管省煤器（加热段）→除尘器→引风机→烟囱.

表3三种余热锅炉方案技术经济性比较表
序号项目锅壳式光管+翅片管水管式光管水管式1结构简单、紧凑复杂、体积大复杂、体积大2对流管高效传热元件——螺纹烟管，传热系数大，省钢材翅片管只部分应用，钢材耗量介于三方案中间传统型光管，钢材耗量大3积灰状况锅炉不积灰，不用吹灰器积灰，用吹灰器，但翅片管吹灰困难用吹灰器，但尾部黏结灰也难吹掉4锅炉漏风不漏风漏风漏风5热量回收率高一般一般6安全性好，维修方便一般，维修困难一般，维修困难7出厂方式组装散装散装8安装费用低，时间短费用高，时间长费用高，时间长余热锅炉的总体结构如图4。
炉型和结构的特点是：
⑴用高效传热元件—螺纹烟管，传热效果好，烟气只通过一个回程便可大幅度降低烟温；经优化设计确定烟气最佳流速，可确保烟管内不积灰、不明显磨损，省去了清灰装置，降低了成本，同时可使锅炉永久保持出力与高效率；
⑵对烟气温度和烟气量的波动适应性强。根据试验，只要烟速控制在6-30m/s范围内，均可作到不积灰，不明显磨损，对烟气温度和烟气量的较大幅度波动，适当调整给水量，锅炉均能保持正常工作状态；
⑶拱形管板与单回程螺纹烟管配合