玻纤窑炉余热锅炉的设计

l 余热 锅 炉2 0 0 3 4 玻纤窑炉余热锅炉的设计 杭州杭锅工业锅炉有限公司 吴海 燕 摘 要为提 高玻 纤窑炉余热利 用率 ，减轻 污染 ，在 窑后 装置 了余热锅 炉。本 文 介绍 了玻 纤 窑炉余热锅 炉的结构设计 ，探讨 了其 热力计 算方法。 关键词玻纤 窑炉余 热锅 炉设计 l 前 言 = ，厶 经济复苏带来 了各行各业酌迅猛发展。 玻璃纤维工业作为后起之秀，正以前所未有 的速度迅速发展 。它涉及 化工 、通讯 、电子 和环保等领域 ，遍及世界各地，在国民经济 中发挥着重要作用 ， 成为当今社会发展不可 或缺 的重要组成部 分。然而玻璃纤 维工业具 有其 自身的特殊性 ：玻璃纤维生产线窑炉排 烟温度较高 ，且含有大量的有毒和腐蚀性气 体。这些高温腐蚀性烟气若不经处理就直接 排人大气 ，不仅污染环境 ，而且会造成大量 的能源浪费和热量损失。为了解决环境污染 问题 ，并 回收 烟气 中 的热 能 ，必 须处 理 尾 气，使其温度降至 2 5 0 C以下。为此我们悉 心研制了玻璃纤维生产线专用余热锅炉 ，获 得了环保和节能的双重效果。以下就此专用 余热锅炉的设计理念，主要参数及使用效果 作一简单介绍。 2 玻 纤窑炉废气 的特 点及设 计参数 2 1 废气特点 玻纤窑炉废气含有大量有害成分，如 ： S O 2 ，I -I F ，S i F 4等 ，具 有较 强 的腐 蚀性 和粘 结 性 ；烟 气 含 灰 量 很 高 ，约 为 0 3 g m 3 ( 标 ) ；窑 炉 烟 气 出 口处 的 烟温 较 高 ，约 为 8 0 0 C；烟气 排 放 量 较 大 ，年 产量 为 1 2 0 0 0 t 的 玻 纤 窑 炉 所 排 放 的 废 气 约 为 1 8 0 0 0 m 3 ( 标 ) h 。 2 2 余热锅炉设计参数 进入烟气量 1 8 0 0 0 m 3 ( 标 ) h 进入烟气温度 7 5 Q _ 8 5 6 o C 额定蒸发量 34 t h 额定蒸汽温度 ( 饱 和 ) 1 9 4 o C 额定蒸汽压力 1 2 7 MP a 受热面积 辐射冷却室 5 0 9 m 2 锅炉本体 1 9 5 5 m 2 给水温 度 2 0 3 余热锅 炉结构 设计简介 设 置余热 锅炉的 目的是沉降玻纤 窑炉烟 气 中的大部分 烟尘 ，并 回收热量产生饱 和蒸 汽 。 3 1 结构设计 一 般的玻璃窑用余热锅炉 多采用 纯对流 式锅壳烟管形式。通常这一类玻璃窑的排烟 温度在 5 0 05 5 0 C，而其 积灰 的性质与玻璃 纤维窑 炉稍 有 区别 。玻纤 窑 的废 气 温 度 较 高，且因废气中含氟多呈黄绿色而具有粘性 和腐 蚀性。 因此 ，应尽可能在进 入余 热锅炉 烟管前将其含有的炉料成份从烟气中分离出 来 ，且任何玻纤窑余热锅 炉都 必须 以保证 锅 炉积灰不致于影 响窑压为原则 来确定人工通 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 余 热 锅 炉2 0 0 3 4 灰 的周期 。 如图 1 所示 ，本余 热锅炉由大容积辐射 冷却室 和传 统 的烟管锅壳式锅炉本体两部分 构 成。辐射冷却室 由全膜式水冷壁构成 ，由 上下各 4根 1 0 8的管 子 与本体 相连 ，形成 全 自然循 环系统 。冷却室上下左右均设 置有 舛 5 0的检 查 门。该 结 构试 图在 降 温 的过 程 中使一部分 气态 炉料 因冷却 而凝 结成 固态 ， 在烟气 由 8 0 0 m m的进 口进入到辐射 冷却 室 时 因突然减速 而沉降 。为 了加强其沉降 的效 果 ，在冷却室 内增加 了耐高温 的中隔板 ，强 迫烟气 走 u形 路 线 ，增 加烟 气 流 程 ，使 沉 降效果更好 。这样进 入烟管再冷却 的烟气 中 含尘浓 度下 降 ，从而延 长余 热炉对流部 分烟 管中人工通 灰的周期 。同时 ，烟温也从 进 口 处的 8 0 0 C左右 ，降低到 6 0 0 o C左右。 图 1 玻纤 窑余热锅炉结构示意 图 从冷却室出来的烟气进入锅炉本体通过 对流 烟管 ，对 给 水加热 ，最终 在 。 2 5 0 左右 由引风机送 入尾部 的后处理装 置中。而在这 过 程 中所得到 的蒸 汽可 为生产所用 ，这样 就 大大地节约 了能源 ，并 为烟气净化后 的处理 提供 了条件 。 然而 由于烟 气 的含尘量较高 ，尽管在辐 射冷却室中已沉降了大部分烟尘 ，但余下的 烟尘在烟管 内壁必然还要形成积灰 ，对流烟 管不 能因逐渐堵灰使阻力增大而影 响窑压 的 稳定 ，因此需要定期清灰 。人工 清灰是 一项 C 工作条件恶劣 的体 力劳动 。为减轻工人 的劳 动强度及保证余热蒸汽锅炉能够在不停炉清 灰 的前提下连续运 行 ，本设计 在炉尾设置 了 烟箱 ，在烟箱 盖板上对 应锅炉烟管位置开孔 并加装管塞，同时配备了 9 m电动软轴洗管 机 。在锅炉运行过程 中 ，可逐根将粘性 的积 灰从烟管中刮下，由高速烟气带至后烟箱灰 斗 中排 出 ，以保证前方窑炉 的正常生产 。 3 2 热力计算 由于本锅 炉结构 的特 殊性 ，目前 尚无合 适 的模 式来 进行电算化计 算 。为了确保计 算 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 余 热 锅 炉2 0 0 3 4 3 的准确性 ，在设计计算中，根据锅炉设计的 基本原理 ，把 冷却 室看成为高温气室 ，主要 考虑辐射传热进行计算。 ( 1 )冷却室 的热力计算 在冷却室的热力计算过程中，主要考虑 辐射传热 ，同时综合考虑 了对流效应 。根据 传热学 基本 定律斯第芬 一波 尔兹曼定律 进行计算；确保了计算的合理性及准确性。 计算过程简述如下：假定烟气量 V r 为 1 8 0 0 0 m 3( 标) h ，进 入大辐射冷却室 的烟 气原始温 度 为 8 5 0 o C，考虑烟气成份 ，计 算所 得大辐 射 冷却 室 的 系统 黑 度 a 为 0 3 5 5 ，冷却室的面积 A f 为 5 0 9 m 2 。根据斯 第 芬 一波尔兹曼定律 ，计算 辐射 室冷却 室的 吸热 量 ： 一 Q m=a I A f a o x 3 6 0 00 2 4 ( T Y 一 砭 ) - ： O i 3 5 550 95 6 71 0 1 1 3 6 0 0 0 2 4 ( 8 5 0 + 2 7 3 ) ( 2 5 4 + 2 7 3 ) = 5 6,1 0 6 L l h ( 1 3 41 0 6 k c a l h ) 查温焓表得烟气在 8 5 0 C时的焓值 I 为 2 5 5 k c a l m 3( 标) ，从而根据公式 ： Q m=lV ( I 一 ) 可算得 2 5 5 一 ：l 8 0 5 k c a l m3 ( 标 ) 查温焓表并确定此时的烟温 为 6 0 0 o C， 且辐射冷却室的热量释放与吸收基本平衡。 ( 2 )锅炉本体热力计算 通过计算得到锅炉本体受热面积 ，H= 1 9 5 5 m2 ，根 据 烟管 纵 向烟 气 流 速 ，求 得传 热 系 数 K 为 4 9 7 k c a l m2 h C，从 而 得 传 热 ! ； 、 0、 、 ! ； ： l ! ： 量 ： Q =H At K=1 9 5 51 7 6 74 9 7= 7 2 71 0 6 k J h ( 1 7 31 0 6 k c a l h ) 根 据经 验 选 取保 热 系 数 ( p为 0 9 4 ，查 温焓表得 6 0 0 C时烟气焓 值 I 为 1 8 0 k c a l m 3 ( 标 ) ，根据公 式 Q =( P V ，( I 一I ” ) 计算 可得 I ”= l 8 0一 丽 1 7 3 x 1 0 6 = 7 7 8 k c a l m3 ( 标 ) 查 焓 温 表 并 确 定 最 终 的 排 烟 温 度 为 2 5 0 (2 。锅炉本 体的 热量 释放 与 吸 收也 基 本 达到了平衡。经计算可知 ：辐射与对流的计 算误差均在允许值 范围 之内 。 一 从而可 以看 出，本设计的热力计算是合理的， 正确的。 4 结束语 目前 ，已经有两台玻纤窑炉余热锅炉在 广州 中信世 纪玻纤 公司投入运行 ，运行 状况 良好 ，用户非常满意。 实践证明，本设计使人工通灰的周期由 4 5天延长到 l 0 l 5天，效果明显。而余 热锅炉生产所得蒸汽恰好可作为玻纤生产所 需用 汽 ，大 大节 约 了成 本 ，经 济 效 益很 可 观 ，本 设 备 的 投资 在 半 年 内 即可 收 回。 同 时，经过玻纤窑炉余热锅炉