石灰窑余热锅炉.doc

一、概述一、概述钢铁冶金企业是国家支柱产业，在现代化建设中起着重要作用，同时这些企业也是耗能大户，能耗占产品成本比例较大。因此企业的节能降耗显得尤其重要。回转窑工序是高炉矿料入炉前的准备工序。回转窑工序能耗在钢铁企业中仅次于炼铁而居第二位，在回转窑总能耗中，烟道废气带走的显热约占总能耗的2028，而其排放的余热约占总能耗热能的30%，回收和利用这些余热，显然极为重要。目前余热回收技术主要应用在回转窑尾部烟道上。回转窑生产时，烟气引风机引出烟气温度可达200350，最高可达400左右。这部分的热量都可以利用其余热。XXXXX有限公司有一条年产能力400万吨回转窑。烟气没有余热回收，排烟温度305左右，并且没有烟道保温，全部通过引风机经过电除尘器排出，既是一种热污染又白白浪费了能源，而且温度越高对除尘器的使用寿命影响越大。现在很多的钢铁冶金企业对此余热都非常重视，并进行了废气回收。我公司就是专门设计制造此类余热回收设备的厂家，并设计了一套余热回收系统为回转窑尾部烟气进行余热回收。产出的蒸汽可以用于生活用汽，还可以公司并网。达到既节能又环保的目的，还创造了可观的经济效益。二、余热回收设计方案结合现场的实际情况和以往我公司生产的同类产品经验，提出的整套系统工程的技术方案如下：在回转窑尾部烟道上设置一套余热回收装置，将主烟气管道隔开，将设备插入其中，不影响其它系统，烟气通过换热器后入除尘器经引风机引到烟囱排空。余热回收装置系统由蒸气发生器、省煤器、蒸汽聚集器、上升下降管、支撑钢架、水处理系统、水泵、自动控制系统和系统保温等组成。1、设计方案（1）、概述：XXXXX有限公司现场情况，将余热回收装置安装在尾部烟道上，锅筒布置在装置上方，由钢架支撑，水处理系统旁置，并配控制系统和控制室。（2）、工艺流程（1）、烟气系统来自回转窑的烟气经过烟道进入换热器，烟气温度从305降到160以下，进入除尘器，经引风机排入大气。（2）、水汽系统外来20水经过软化水处理系统，到软化水箱，由软化水箱经水泵进入除氧器；除氧后，由补水泵进入蒸汽聚集器，蒸汽发生器和蒸汽聚集器自然循环；在蒸汽聚集器内蒸汽与水分离产生0.6Mpa过热蒸汽。、水系统的供水量每小时5.1吨/单套，供水压力0.8MPa，水源由软水总管供给软化水处理系统，然后经软化水箱进入除氧器，除氧器提供补水管，将处理后的水补给汽包。、系统软化水采用全自动软水器，他可将软水器运行及再生的每一个步骤实现自动控制并采用流量感应器来启动再生。、从软化水箱到除氧器和汽包的给水系统均配两台电动给水泵（均为一开一备），水泵扬程除满足系统压力外，还要克服水柱爬升高度及沿程阻力，型号为IR和DG型锅炉给水泵。、蒸汽发生器、蒸汽聚集器、软化水系统、除氧器均设有排污出水口，可定期清除内部残留污物及水垢。2、设计参数（1）设计参数：名 称废烟气侧蒸汽侧工作压力MPa按零压0.6流量Nm3/h650004.8t/h左右入口温度305常温（20）出口温度160200阻力Pa800注： （2）、蒸汽发生器的性能参数（见下表）蒸汽发生器的原理为：热流体的热量由热管传给水套管内的水(水由下降管输入)，并使其汽化，所产汽、水混合物经蒸汽上升管到达汽包，经集中分离以后再经蒸汽主控阀输出。这样由于热管不断将热量输入水套管内的水，并通过外部汽水管道的上升及下降完成基本的汽水循环，达到将热流体降温，并转化为蒸汽的目的。（表）蒸汽发生器的技术性能参数(设计工况)一、技术参数表技术参数名称指标烟气侧软水侧设计压力MPa常压0.7工作压力MPa常压0.8介质名称烟气脱盐水流量Nm3/h650005.1t/h入口温度305出口温度160阻力Pa二、主要数据表序号名称单位数据1设计脱盐水进口温度2设计脱盐水出口温度3出口烟气流速m/s4管排列方式叉排叉排5换热管外径mm6换热管内径mm7换热管横向节矩mm8换热管纵向节距mm9换热管材质20#10换热管的防磨设施第一排换热管加设防冲刷护板3、结构设计所考虑的问题（1）空间问题考虑设备占地与安装方便，热管余热锅炉安装在水平烟道上。（2）蒸汽余热锅炉耐压问题为了保证蒸汽余热锅炉耐压性能好，热管与水接触处采用套管式连接，在蒸汽侧产生很多小单元，这样增加了水的流速，提高了热换效率，又增加了整体的受压效果，保证蒸汽锅炉的正常使用，每根热管又是一个独立的整体，即使有几根热管损坏也不会影响整个锅炉的使用。（3）换热问题提起预热器人们首先考虑的是换热问题，我们公司研制开发热管比普通钢管传热强千倍，而且有较好的等温性，采用的主要部件翅片管焊着力均在90以上，在管材选型上充分考虑了影响热管换热的四大极限，有效的发挥热管的优势。（4）积灰问题积灰问题严重的影响余热锅炉的换热及寿命，在设计过程，我们充分的考虑到这一点，积灰问题来源于几个方面：灰尘较大又有粘性。流速低。在管壁产生露点。在设计过程中：在阻力允许的情况下，增大流速。因热管可以调整壁温，因此可以防止积灰。烧结的烟气灰尘无粘性。（5）阻力问题阻力大小直接影响整个系统的工作，设计过程中考虑，在不积灰的情况下尽量减小流速，增大管间距和片距。（6）、新工艺使用余热锅炉设备的主要目的因素就是：换热效率和使用寿命。影响寿命的因素主要是材质的选择，介质的冲刷，露点的腐蚀，在材质上，我们选用低中压锅炉管，翅片选用08Al。另在此设备技术方案的设计中，向贵公司推荐一种新的基管保护技术镍基钎焊翅片管技术。现在的同行业中使用的都是高频焊热管技术，而镍基钎焊翅片管技术是一种新型翅片管焊接工艺，是我公司1999年引进的美国技术。它由酸、碱钝化、绕片、喷粉、高温钎焊、充工质、封口、抽真空、再钝化、检验等十多道工序组成，利用镍粉在950时熔化使其渗入翅片与基管间隙中，并焊接在一起，形成合金连接。管片焊着率100%，接触热阻接近零。同时镍粉也渗入碳钢表面，在翅片管表面形成一层厚度0.05mm左右的致密、光滑的合金保护层，使普通碳钢材料具有不锈钢的性能，其表面硬度高，能在高温、高流速和腐蚀性介质的冲刷下工作，耐低温酸露点腐蚀，较同类产品寿命可提高35倍，表面光滑可减缓积灰。采用该技术的热管换热设备，其使用寿命较普通翅片热管提高了23倍，使设备的经济回报率大大提高。二、设备特点提到设备的特点，就要先介绍一下热管技术和特点：1、热管（1）、工作原理 热管是一种独立、密封的管子，内部抽成真空后，充入工质，工质以蒸发冷凝的循环过程将热量从管的一端传到管子的另一端。由于蒸发冷凝过程，内部工质多处于饱和状态，因此热管几乎是在等温下传递热量，具有“热超导体”之称。（2）、特点、极高的传热性能 随管内工质的不同，传热系数达107W/m2.,是普通碳钢的数万倍。、低温差下高传输热量能力 一根直径12.7mm，长1000mm的紫铜棒，两端温差100时传输30W的热量；而一根直径、长度的热管传输100W的热量，两端温差只需几度；、换热两流体均走管外，可以翅片化以强化传热；、单管作业性 由热管组成的换热设备单根热管损坏对设备的换热影响不大，即使部分热管损坏也不会影响的政正常运行；、热源分汇 在设计可以随意调整热管冷却段和蒸汽段的换热长度，以控制热管的壁温，因此可以使热管换热器避开露点。这样就可避开露点腐蚀、不易积灰； 、热管与换热器单支点焊接，避免由热帐冷缩造成的应力。2、根据热管的这些特点，从而决定了热管余热锅炉的特点；（1）、传热系数高。废气和水及水蒸气的换热均在热管的外表面进行，而且废气热管外侧为翅片，这样换热面积增大，传热得到强化，因而使换热系数得到了很大的提高。（2）、彻底解决泄漏问题：由于热管是单管作业，冷热流体完全隔开，有效防止水汽系统的泄漏。在运行时，废气的大量冲刷，即使管子一端被腐蚀传，只能使该热管失效，而管子另一端是完好的，不会造成冷侧的气水泄漏到热侧，确保了系统的安全运行，彻底解决了设备泄漏问题。（2）、减轻露点腐蚀：热管余热锅炉每一根管子的壁温是一个值，这就使相当一批热管在酸露点以上工作，当壁温比酸露点高1以上时，就可以避免露点腐蚀。通过调节热管冷热段受热表面的比例来调整管壁温度，避开最大腐蚀区。（3）、减轻积灰、堵灰及解决灰堵问题：热管余热锅炉避开了露点，管壁不结露，就大大减少了灰的附着力，而且热管余热锅炉从设计上更科学合理，使其本身就具有一定的自吹灰能力。（4）、阻力损失小，可以适用于老机组的改造。一般情况下，增加了余热回收设备，热废气的阻力增加在350Pa左右。（5）、单根或多根热管的损坏不影响设备整体使用。（6）、如果采用新型镍基钎焊管技术：表面增加了硬度，而且光滑，大大减少了积灰、磨损和腐蚀，延长了设备的使用寿命。3、采用热管余热锅炉安全可靠：由于热管余热锅炉解决管子的磨损、腐蚀，设备的积灰、灰堵，延长了设备使用寿命，所以选用此设备安全可靠。三、水处理系统1、设计依据结合余热锅炉的设计参数，经过计算石灰窑生产线的总产汽量为4.8t/h。考虑到锅炉的运行安全性，其软化、除氧能力应留有余量。2、工艺流程由于锅炉用水水质应满足工业锅炉水质要求，工业用水应进行软化除氧后方可用于锅炉。工业用水先靠自身压力通过全自动软水器软化后进入软化水箱，再经过常温过滤除氧器进入除氧水箱，锅炉给水泵采用变频控制，每台锅炉有两台水泵供水（一用一备）。若水质太差应考虑增设过滤装置。3、水处理系统组成序号设备名称设备参数数量备注1全自动软水器4t/h12软化水箱4m313锅炉给水泵4t/h4一用一备四、余热回收装置电控系统方案该方案本着安全实用、经济可靠的原则进行设计。本系统过程控制采用智能仪表，给水系统采用变频自动连续供水，由PLC系统实时控