余熱鍋爐特點(diǎn)及主要部件的探討

摘 要：在當(dāng)前能源供應(yīng)緊張的形勢下，大力開展回收利用余熱并發(fā)揮其在工業(yè)產(chǎn)業(yè)中的巨大效用是極為重要的。文章將重點(diǎn)對余熱鍋爐在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中的應(yīng)用以及發(fā)展情況進(jìn)行分析，并且將會進(jìn)一步分析余熱鍋爐的特點(diǎn)，并且研究余熱鍋爐各部分主要部件的功用以及相關(guān)的制造技術(shù)。

關(guān)鍵詞：余熱；余熱鍋爐；結(jié)構(gòu)

近年來，我國重工業(yè)產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展，但是隨之而來的便是能源的問題。資源匱乏、能源短缺、新能源研發(fā)周期過長已經(jīng)制約著我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)的再一次躍進(jìn)，節(jié)能增效的問題得到了廣泛的關(guān)注。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，我國節(jié)能降耗的比例仍在20%左右，也就是說還具有較大的壓縮空間，其重點(diǎn)是對于節(jié)能措施的研究。余熱鍋爐能夠利用工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢熱進(jìn)行供暖、發(fā)電，實(shí)現(xiàn)了能源二次回收利用。因而，余熱鍋爐本身得到了廣泛的關(guān)注，有著廣闊的市場前景和應(yīng)用空間。

據(jù)分析，工業(yè)生產(chǎn)過程中能耗的損失重要集中于熱效能的損失，因而余熱鍋爐的研究對于能源節(jié)約以及能效提高具有重要的價值意義。同時，對于能源節(jié)約研究的重要性絲毫不亞于新能源的開發(fā)，隨著國內(nèi)外對于能源節(jié)約問題研究的不斷深入，能夠回收各個工藝過程中余熱的余熱鍋爐隨之產(chǎn)生，且能夠適用于現(xiàn)有的各個工業(yè)領(lǐng)域，但是從節(jié)能效果方面來說，還具有較大的改良空間。因而本文將對余熱鍋爐設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)的研究。進(jìn)而有利于行業(yè)內(nèi)的專業(yè)人員對其進(jìn)行改進(jìn)改良，以實(shí)現(xiàn)能源的高效利用。

1 余熱鍋爐的類型以及特點(diǎn)分析

總的來說，余熱鍋爐是設(shè)置在工業(yè)生產(chǎn)中各個工藝流程中回收余熱以提高設(shè)備的整體熱效率，進(jìn)而能夠有效減少一次能源消耗的理想化設(shè)備，其對于節(jié)約能源以及提高工藝過程質(zhì)量均具有一定的促進(jìn)作用，余熱鍋爐能夠適用于電力、鋼鐵、有色金屬、石油石化、建材等高耗能產(chǎn)業(yè)，因而在國內(nèi)外工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中具有舉足輕重的地位。

1.1 余熱鍋爐的主要類型以及應(yīng)用形式

余熱鍋爐熱回收對象主要為工藝氣體以及煙道氣體中存在的顯性熱效能，同時也能夠回收固體余熱交換后的排氣顯熱，固體輻射熱等。按照原有工藝設(shè)備的性質(zhì)來區(qū)分，余熱鍋爐可以分為兩類：一類為對工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氣體進(jìn)行冷卻，滿足工藝要求也實(shí)現(xiàn)了回收余熱；另一類是為工業(yè)生產(chǎn)節(jié)能進(jìn)行熱回收。根據(jù)余熱鍋爐使用場合不同，可以將余熱鍋爐分為燒結(jié)余熱鍋爐、水泥窯余熱鍋爐、合成氨余熱鍋爐等等。從水循環(huán)方式不同的角度來區(qū)分，可以分為自然循環(huán)余熱鍋爐與強(qiáng)制循環(huán)余熱鍋爐。總之，可以根據(jù)余熱鍋爐本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對不同種類、不同用途的余熱鍋爐進(jìn)行區(qū)分，如也可以根據(jù)余熱鍋爐的氣體通道、熱交換形式、結(jié)構(gòu)形式等特點(diǎn)對余熱鍋爐進(jìn)行合理區(qū)分。一般來說，各個工業(yè)爐窯上所使用的余熱鍋爐均為煙道式，即水管式鍋爐，該鍋爐煙氣側(cè)處于微正壓或負(fù)壓的狀態(tài)，進(jìn)而有利于高壓余熱氣體的回收，適用于高氣壓、高蒸發(fā)率、高傳熱速率的工業(yè)廢氣的回收。對于常壓以及低壓余熱廢氣的回收鍋爐的設(shè)計(jì)時，應(yīng)該設(shè)計(jì)必要的防止空氣漏入的裝置。

從余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)形式上來分析，管殼式余熱鍋爐的適用介質(zhì)以及操作條件較為廣泛，這是因?yàn)楣軞な接酂徨仩t是由鍋筒、管子及金屬殼體組成，結(jié)構(gòu)緊湊、單位換熱面積內(nèi)的節(jié)約了大量的金屬結(jié)構(gòu)。從本質(zhì)上來說，管殼式余熱鍋爐與熱交換器的結(jié)構(gòu)差別不大。簡單來說，管殼式余熱鍋爐是具有固定管板的列管式換熱器。

1.2 余熱鍋爐的特點(diǎn)

余熱鍋爐與常規(guī)鍋爐最大的差別在于余熱鍋爐缺少相應(yīng)的燃燒裝置，其載熱介質(zhì)以及來源并沒有統(tǒng)一的要求，因而在材料以及受熱面布置上與工業(yè)鍋爐具有較為顯著的差別。余熱鍋爐多作用于某一工業(yè)生產(chǎn)工藝過程的各個部位中，處于較為復(fù)雜的環(huán)境，因而對于余熱鍋爐的安全性以及穩(wěn)定性要求較高。同時，工業(yè)廢氣具有高溫、高壓的特點(diǎn)，有些工業(yè)廢氣也具有一定的易爆性與腐蝕性，這對于余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)與材料具有特殊的要求，如余熱鍋爐需要具有高度的嚴(yán)密性，并且應(yīng)該具有較強(qiáng)的耐腐蝕以及耐高溫的特性。同時，余熱鍋爐的入口處也會受到較強(qiáng)的冷熱沖擊性，因而對于余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)具有一定特點(diǎn)。下面將會對余熱鍋爐的主要結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行分析

1.2.1 余熱鍋爐的過熱器結(jié)構(gòu)研究。余熱鍋爐的過熱器一般是由蛇形盤管、分配集箱集、流集箱以及其他組件等組成。在余熱鍋爐中，過熱器多布置在冷卻室的頂棚，有時也會將過熱器作為煙道個請或者側(cè)墻。根據(jù)過熱蒸汽溫度的高低不同，可以設(shè)置一級或二級過熱器，同時根據(jù)過熱器布置處的溫度區(qū)間，可以分為輻射式過熱器和對流式過熱器。一般來說，余熱鍋爐采用立式過熱器，以應(yīng)對煙氣及煙塵條件惡劣的情況。但是對于在煙氣及煙塵條件極其惡劣的有色冶煉爐余熱鍋爐中，由于煙氣的粘結(jié)性較強(qiáng)，且具有較強(qiáng)的腐蝕性，常常不設(shè)置過熱器。

1.2.2 余熱鍋爐省煤器。省煤器位于余熱鍋爐的尾部，是鍋爐尾部的重要受熱面，鍋爐給水能夠從省煤器上獲得一部分熱量以后在進(jìn)入鍋爐，進(jìn)而有效的減少了煙氣所攜帶的熱量，實(shí)現(xiàn)了能源的高效利用。另外鍋爐給水經(jīng)過預(yù)熱后進(jìn)入汽包，有效的降低了汽包本身所承受的熱應(yīng)力，在一定程度上保證了汽包的可靠性。為了防止低溫腐蝕，提高余熱鍋爐的壽命周期，有些余熱鍋爐不會設(shè)置省煤器，但是這就會導(dǎo)致排煙溫度較高（一般在80℃左右）。

2 對于余熱鍋爐制造中的工藝性要求

余熱鍋爐的主要部件可以分為鍋筒、管子、集箱、膜式壁、管屏、管箱等，這些部件均為余熱鍋爐中具有特定工藝要求的部件。如對于鍋筒來說，應(yīng)該經(jīng)過金屬探傷、熱處理以及水壓試驗(yàn)等工序，進(jìn)而提高余熱鍋爐的穩(wěn)定性，同時由于管箱需要較高的密封性，則需要采用手工焊接，并且需要對焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測。可見，由于余熱鍋爐工作環(huán)境的復(fù)雜性，其對于其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)件均具有一定的特殊要求。在進(jìn)行余熱鍋爐設(shè)計(jì)與制造的過程中，工藝設(shè)計(jì)人員應(yīng)該考慮到各種工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而選擇合理的工藝完成余熱鍋爐的制造，如余熱鍋爐中的蛇形部件無法采用機(jī)器進(jìn)行自動彎管，因而僅能進(jìn)行人工彎管。

3 結(jié)語

綜上，余熱鍋爐在能源高效利用、環(huán)境保護(hù)等方面具有明顯的優(yōu)勢，其本身具有較為廣闊的市場發(fā)展空間，因而在余熱鍋爐設(shè)計(jì)制造過程中，因而對余熱鍋爐作用環(huán)境以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行必要的分析，并且需要進(jìn)行創(chuàng)新升級，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)我國工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展。

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作者簡介：安軍偉（1979- ），男，河北保定人，本科，中材節(jié)能股份有限公司，工程師，主要從事中低溫余熱發(fā)電方面的工作。