废气锅炉设计过程

0 目 录 第一章 前言 1 1 1 废热锅炉在工业生产中的地位 1 1 2 废热锅炉分类 1 1 3 完善废热锅炉的基本要求 1 1 4 废热锅炉的设计内容 2 第二章 设计参数及要求 4 第三章 热力计算 7 3 1 热平衡计算 7 3 2 估算传热面积 8 3 2 1 对数平均温差 8 3 2 2 传热面积 8 3 2 3 传热系数 9 3 2 4 传热面积 12 第四章 流动阻力计算 13 4 1 管侧阻力 13 4 1 1 沿程阻力 13 4 1 2 进出口连接管阻力 14 4 1 3 回弯阻力 14 4 2 壳程阻力 14 第五章 结构设计 16 5 1 管板的结构设计 16 5 1 1 管板尺寸 17 5 1 2 换热管与管板连接 19 5 2 管箱 20 5 3 封头 21 1 5 4 接管 21 5 4 1 壳程接管 21 5 4 2 管程接管 22 第六章 运行及维护 23 6 1 运行及维护 23 6 2 准备工作 24 6 3 开车运行 25 结 论 27 致 谢 29 参 考 文 献 30 0 第一章 前言 废热锅炉是利用工业生产过程中的余热来生产蒸气的锅炉 废热锅炉属于 一种高温高压的换热器 1 1 废热锅炉在工业生产中的地位 废热锅炉较早是用来产生一些低压蒸气 回收的热量有限 只是作为生产 的一般辅助性设备 随着生产技术的发展 废热锅炉的参数逐渐提高 废热锅 炉由生产低压蒸气的工艺锅炉转变为生产高压蒸汽的动力锅炉 废热锅炉在整 个装置中已逐渐成为动力源 其运行状况直接关系到装置中的整个生产过程 因此 在这种情况下 废热锅炉往往成为整个装置不可分割的关键性设备之一 生产过程对于废热锅炉的依赖性也日益增大 人们对废热锅炉的重视程度也相 应地增加 1 2 废热锅炉分类 在废热锅炉中进行的是热量传递的过程 因此 废热锅炉的基本结构也是 一个具有一定传热表面的换热设备 但是由于化工生产中 各种工艺条件和要 求差别很大 因此化工用的废热锅炉结构形式也是多种多样的 1 按照炉管是水平还是垂直放置 废热锅炉可以分为卧式和立式两类 2 按照操作压力的大小 废热锅炉可以分为低压 蒸汽压力在 1 3 以下 中压 蒸汽压力在 1 4 3 9范围内 高压 蒸汽动力在 4 0 10 a MP a MP 范围内 三种 aMP 3 按照锅炉的结构形式不同 废热锅炉可以分为 列管式 U 型管式 刺刀管式 螺旋盘管式 以及双套管式等 4 按照其生产工艺或使用场合不同 废热锅炉可以分为 重油气化废热 锅炉 乙烯生产裂解气急冷废热锅炉 合成氨前置式 中置式或后置式废热锅 炉等 1 1 3 完善废热锅炉的基本要求 1 合理的实现所规定的工艺条件传热量 流体的热力学参数与物理化学 性质是工艺过程所规定的条件 应根据这些条件进行热力学和流体力学的计算 经过反复比较 使所设计的换热设备具有尽可能小的传热面积 在单位时间内 传递尽可能多的热量 为此 具体的做法可以是 增大传热系数 增大平均温 度差 妥善布置传热面 2 安全可靠 最基本的要求 废热锅炉也是压力容器 在进行强度 刚 度 温差应力以及疲劳寿命计算时 应遵守我国 钢制石油化工压力容器设计 规定 与 钢制管壳式换热器设备规定 等有关规定与标准 这对保证设备的 安全可靠起着很大的作用 所以 废热锅炉应具备足够的强度 刚度 稳定性 耐腐蚀性 密封性 3 有利于安装 操作与维修直立设备的安装费往往低于水平的或倾斜的设 备 设备与部件应便于运输与装拆 在厂房中移动时不会受楼梯 梁 柱等的 妨碍 根据需要可添置气 液排放口 检查孔与敷设保温层 4 经济合理设备在进行结构设计时 在安全合理的前提下 应注意节约钢 材 尤其是贵重的不锈钢等材料 以降低设备的材料成本 另外 在制造时 应优化加工工艺 采用简便 省时的加工方法 以降低设备的制造成本 只有 这样 才能降低设备的总成本 取得经济效益 1 4 废热锅炉的设计内容 废热锅炉作为废热回收利用的一种装置 一般均要求承受较高温度下运行 的苛刻条件 由于设备需要长期在高温下运行 所以对其结构的要求和制造材 料的选用都是设计者重点考虑的 1 5 1 设计计算内容 工艺尺寸的设计与计算 零件结构的设计与计算 为达到刚度和强度 要 求设计壳体厚度时的弹性失效准则 考虑到容器宏观强度和致密性 必须采用 耐压试验 设计中 局部应力引起的失效是不允许的 故必须采用开孔补强设 计 1 5 2 具体设计计算步骤 2 在化工企业中列管式换热器的类型很多 如板式 套管式 蜗壳式 列管 式 其中 列管式换热器虽在热效率 紧凑性 金属消耗量等方面均不如板式 换热器 但它却具有结构坚固 可靠性高 适应性强 材料范围广等特点 因 此成为石油化工生产中 尤其是高温高压和大型换热器的主要结构形式 列管式换热器主要有固定管板式换热器 浮头式换热器 填料式换热器和 U 形管式换热器 而其中固定管板式换热器由于结构简单 造价低 因此应用 最普遍 对于本设计 由于壳程与管程压力差比较低 可以克服应力所带来的问题 又本设计壳程所流经的流体为 CH N 混合气体 洁净不易结垢 从而避免了 42 固定管板式换热器壳程难清洗和检修困难的问题 列管式换热器机械设计包括 1 壳体直径的决定和壳体壁厚的计算 2 换热器封头选择 3 压力容器法兰选择 4 管板尺寸确定 5 管板拉脱力的计算 6 折流板的选择与计算 7 温差应力的计算 8 接管 接管法兰选择及开孔补强等 9 绘制主要零部件图和装配图 3 第二章 设计参数及要求 在石油 化工以及冶金及其他工业部门中 废热锅炉已被广泛应用 由于 各种工业生产的载热气体性质以及对所产生蒸汽的利用与要求的不同 因而所 选废热锅炉的种类和结构也不同 选择结构形式 是设计者首先要解决的问题 废热锅炉必须满足工艺生产的需要 能够最大限度地回收热能 本设计中增加 了很多折流板 一方面使得流体在壳程充分与管壁接触 另一方面增强了流体 的扰动 产生蒸汽的压力和质量可以满足使用对象的要求 对废热锅炉系统则 要求操作稳定 调节方便 结构简单 材料易得 造价便宜 加工造价便宜 加工制造容易 安装检修方便 使用寿命长 运转安全可靠等 上述各项要求 要同时都能满足是困难的 故在设计之前要全面进行分析 综合考虑 找出主 要的 起决定性作用的要求 然后兼顾一般 选着一种比较合理的高效率的结 构形式 表 2 1 分别给出了一些流体的物性参数和设计条件 表 2 1 设计所给参数 名称壳程管程 设计压力 MPa 11 操作压力 MPa 0 5700 588 设计温度C 700200 操作温度C 469 3158 介质CH N 42 锅炉给水 换热面积 m 2 96 6 根据所给设计参数查相关零件的材料如表 2 2 所示 4 表 2 2 主要零件材料及规格 名称材料规格 mm 椭圆形封头 1Cr5Mo EHB6006 管箱 Q235 B6600 法兰 Q235 B DN 600 6 管板 1Cr5Mo DN 600 52 管束 1Cr5MoD 2 525 管箱接管法兰 Q235 BDN 450 壳程接管法兰 1Cr5MoDN 300 设备的使用条件如表 2 3 所示 表 2 3 主要设计参数 冷侧热侧 介质锅炉给水CH N 气体 44 流量 kg h 5539 139119 入口温度C 158 锅炉给水 620 9 出口温度C 158 蒸汽 469 3 5 续表 2 3 入口压力 bar 5 885 7 出口压力 bar 5 685 5 热负荷 kw 5681 根据相关物性参数表所查得介质的物性参数如表 2 4 所示 表 2 4 流体的物性参数 参数 壳程 CH N 42 管程 锅炉给水 普兰德数 Pr 0 691 1 粘度 m s 2 6 1096 89 4 85 6 10 密度 kg m 3 0 717428 55 比热 kJ kg p c 3 56252 08 6 第三章 热力计算 由于废热锅炉所回收的废热能源不同 废热锅炉的结构形式也不尽相同 废 热能源可以分为两大类 即 1 热气体的显热 2 废燃料或其中含有可燃气 体的废气 其中回收热气体显热的废热锅炉 它与汽液热交换器差不多 不过 液体则是沸腾状态 在废热动力锅炉往往还附有蒸汽过热器 而蒸汽过热器则 是典型的高温气 气热交换器 有的场合把回收较低温度的热气体的显热 用来 预热给水 而这种给水预热器就是气 液热交换器 所以在利用热气体显热的废 热锅炉系统中 热力计算基本上与热交换器差不多 化工 炼油工业中的废热 锅炉大多利用高中温气体显热 本章主要介绍这类废热锅炉的热力计算 3 1 热平衡计算 废热锅炉热气体所放出的热量等于管程介质所吸收的热量 考虑周围环境 的热损失 可得 3 1 111 tMcQ 式中 传热量 kw Q c 壳程流体的比热 kj kg 1 壳程流体的质量流量 kg s 1 M 热损失系数 取 0 98 利用热平衡方程确定传热量 即 111 tMcQ 0 98 620 9 469 3 3600 39119 625 53 5868 665kw 7 3 2 估算传热面积 换热器壳程流动高温气体 管程流动饱和水和蒸汽 其传热系数可以初步 选择在 100 至 300W m 之间 设计中初选传热系数为 163W m 2 C 2 C 3 2 1 对数平均温差 考虑到增强传热效果 一般选用逆流的方式 对于有相变的情况有 3 2 m t min max minmax ln t t tt 其中 21max ttt 43min ttt 式中 对数平均温差 max t C 壳程进口温度 1 tC 管程进口温度 2 tC 壳程出口温度 3 tC 管程出口温度 4 tC 从而 381 9 m t 9 311 9 462 ln 3 3119 462 C 3 2 2 传热面积 估算换热面积 可按传热基本方程进行 3 3 m tKFQ 式中 F 估算的传热面积 m 2 Q 传热量 kJ K 初选传热系数 W m 2 C 从而 F 2 94 276197 381 9163 10005868 665 m 8 3 2 3 传热系数 在设计热交换器时 主要困难在于确定传热系数 困难的原因是由于热交 换器传热面积几何形状的复杂 冲刷传热面的条件多种多样 流体温度沿传热 面变化很多以及传热面的非等温性等 本设计选用经验数据来确定传热系数的 值 然后再进行校核 根据间壁式换热器的传热过程 其传热系数可表示为如 下 3 4 K 1 11 2 21 1ii d d d d rr 式中 壳程换热系数 W m 1 2 C CH N 的污垢热阻 m W 1 r 42 2 C 水的污垢热阻 m W 2 r 2 C 管子外径 mm 0 d 管子内径 mm i d 管程换热系数 W m 2 2 C 1 壳程换热系数 由所给温度和压力 初选用 长 6m 的无缝钢管 管程的流速选择5 225 为 1 5m s 单根管子的换热面积 3 14 0 025 0 47m 3 5 t ALd0 6 2 所需管子数 n 200 根 t A F 71 40 76197 294 经过管子布置得到所需管子数为 n 208 根 对于本设备采用三角形布置管 子 中间布置 17 根管子 往上每排布置比下一排少一个 总共 16 层 具体如 图 3 1 所示 对于壳体内径 由图 3 1 和图 3 2 可得如下 9 管板横向长度为mm537253216 管板纵向长度为mm505253215 因此根据应验取壳体内径 600mm i D 图 3 1 图 3 2 另外根据壳体内径和标准 GB151 1999 可得 理想管束传热因子 j 0 006 H 折流板缺口校正因子 j 1 05c 折流板泄露校正因子 j 0 82 i 壳程流通截面积 A 0 045m s 壳程传热因子 j j jcj 0 006 0 3 6 0Hi 5 012 80 壳程质量流速 Gs 241 5 kg m2 s 3 7 s A M1 045 0 3600 39119 10 由壳程温度和压力选择流速为 10m s 定性温度 t 151 3 3 8 2 31 tt 2 3469 9620 该温度下 CH N 的物性参数如下 c 3 5625kj kg 421C 0 717kg m3 96 89 10m s Pr 0 69 6 2 于是壳程换热系数 3 9 Pr 3 2 101 w sc Gj 3 019 6035625 524105166 00 3 2 58590 67W m 2 c 2 管程换热系数 管程定性温度 t 158 该温度性的物性参数 428 55kg m3 i C m2 s Pr 1 1 m K 1 5m s 由相关经验可得 7 10 91 W 1068 2 w 从而 3 10 i dw e R 6 105 84 2 005 5428 51 2 7 5 10 于是可得管程换热系数 3 11 4 08 0 2 PrRe23 00 i d 40 805 1110 72 2 00 8 60 23 00 17829 329W m2 总传热系数 11 K 3 12 1 2 21 1 11 ii d d d d rr 1 20 25 32917829 1 20 25 0034 0000086 00 7 658690 1 159W m 2 C 3 2 4 传热面积 根据前面所算的结果 可得实际的换热面积 3 13 m t K Q F 9381159 5868665 96 6m 2 又2 4 94 276197 94 276197 96 6 F F F 实际的换热面积比估算传热面积超出 2 4 在设计范围内 12 第四章 流动阻力计算 热交换器内流动阻力引起的压力降 是衡量运行经济效果的一个重要指标 如果压降大 消耗的功率多 就需要配备功率较大的动力设备来补偿因压降所 消耗的能量 热交换器中的流动阻力可分为两部分 即流体与壁面的摩擦力 流体在流 动过程中 由于方向改变或速度突然改变所产生的局部阻力 4 1 管侧阻力 管壳式热交换器管程阻力包括沿程阻力 回弯阻力 进出口阻力等三个部 分 可由式 4 1 给出 4 1 N PPPP rit 式中 Pa 管程总阻力 t P Pa 沿程阻力 i P Pa 回弯阻力 r P Pa 进出口连接管阻力 N P 4 1 1 沿程阻力 粘性流体运动时 由于流体的粘性形成的阻碍流体运动的力 为沿程阻力 对于直管 4 2 i P 2 4 2 t i i w d L f 式中 摩擦因子 取 0 008 i f 圆管内径 m i d 管程总长 m L 管内介质的密度 kg m 3 t 管内流体流速 m s w 13 管内流体粘度校正因子 取 0 99 从而 43054 7044Pa i P 2 4 2 t i i w d L f 99 0 2 5 54285 1 02 0 6 008 0 4 1 2 进出口连接管阻力 进出口连接管阻力用如下公式 4 4 2 2P 2 n t w 式中 传热管进出口局部阻力系数 管端凸出 取 1 5 传热管内水进出口流速 3m s n w 综上 1 5 5789 88Pa 2 2P 2 n t w 2 38 8428 2 2 4 1 3 回弯阻力 由于本设备所用为单程管束 且为直管 所以没有回弯阻力 4 2 壳程阻力 对于装有弓形折流板的壳程阻力 具有比较好的准确性的计算公式如下 4 5 14 0 2 2 2 4 w c cs kbk A NG fP 式中 参考文献 5 取为 0 2 k f 流体在两折流板间错流流通截面积 m2 c A 折流板数量 c N 于是壳程阻力 5627 18Pa 14 0 2 2 2 4 w c cs kbk A NG fP 17 1 717 0 0525 0 2 209 10 2 04 2 2 14 综上 3054 7044 0 5789 88 5627 18 20261 6 Pa 满足 t P 4 105P t 对照表 4 1 在设计允许范围内 表 4 1 管壳式热交换器允许的压力降范围 热交换器的操作压力 Pa 允许压降 Pa 绝对压力 5 10 PPP1 0 表压力 5 10 0 PPP5 0 表压 5 10 P 4 105 P 15 第五章 结构设计 前面叙述了管壳式废热锅炉的基本结构和结构计算 传热计算和阻力计算 下面讨论为取得合理的设计而需要考虑的一些问题 5 1 管板的结构设计 换热管采用正三角形排列 换热管中心距为 32mm 采用单管程 管孔直径 为 25mm 拉杆与管板采用焊接连接 拉杆直径为 16mm 拉杆孔直径为 5 10 0 l d k d 17mm 拉杆孔深度 为 17mm 换热管管板孔径选择如表 5 1 所示 1 l 表 5 1 钢换热管的管板管孔直径允许偏差 管外 径 1416192532384557 管孔 直径 14 2516 2519 2525 2532 2538 445 457 55 允许 偏差 0 25 0 0 25 0 0 25 0 0 25 0 0 20 0 0 20 0 0 25 0 0 25 0 拉杆直径 d 的选用与换热管外径有关 l0 d 当 10 d 1014 0 d l d 122514 0 d l 25 d 16 57 0 d l 拉杆的选择标准如表 5 2 所示 16 表 5 2 拉杆数量 公称直径 DN mm 拉 杆 直 径 400400 700700 900900 13001300 15001500 1800 104610121618 12448101214 164466810 5 1 1 管板尺寸 管板与管箱连接选择管板通过垫片与壳体法兰和管箱法兰连接 管板通过垫片与壳体法兰和管箱法兰连接 且管板厚度应该不小于下列三 者之和 1 管板的计算厚度与 GB151 1999 中 5 6 2 规定的最小厚度取较大者 壳程腐蚀裕量或结构开槽深度取大者 2 管程腐蚀裕量或分程隔板槽深度取大者 对于所选类型的管板计算步骤 3 根据布管尺寸计算 A D 根据法兰连接密封面形式和垫片尺寸计 dt A t 算 D G 1 A 在布管区范围内 因设置隔板槽和拉杆结构的需要 而未能被换 d 热管支撑的面积 mm2 由于本设备是单管程 不能被支撑的只有拉杆 且 拉杆个数为 4 个 所以 A 4 4 803 84mm 5 d 2 l r 644 13 2 1 D 垫片压紧力作用中心圆直径 按 GB150 1998 第 9 章 mm G 17 5 2 bdDD bbG 2 式中 螺栓中心圆直径 mm b D 螺栓孔直径 mm b d 操作状态下垫片的有效密封宽度 mm 2b 从而 690 20 6 716mm 2 bdDD bbG 2 A 管板布管区面积 t 对于本设备选择三角形布置 由于三角形排列紧凑 管间流体扰动强烈 传热效果好 且同一管板上比正方形多排 10 左右 对于三角形排列 1 732n t AS 2 d A 式中 n 管根数 换热管中心距 mm S 从而 1 732n 1 984mm 5 3 t A 2 S d A 803 8432208 22 3 D 管板布管区当量直径 t D mm 5 t 6 5578 4 13 8 93697054A4 t 4 取管板直径为 600mm 计算 以查表 GB151 1999 表 22 查得无量纲数 C t t 1 c 查表 得 C 0 3094 G t t D D 716 686 27 1 c 确定管板设计压力 若能保证与在任何情况下都同时作用或与之一负压时 则 s p t p s p t p 18 d p ts pp 式中 管板设计压力 MPa 5 5 d p 由于本设备设计压力都是 1MPa 所以 1MPa d p 计算管板厚度 管板的厚度根据前面所得参数可用如下 5 6 式得到 5 6 t r t p C G C D2 80 式中 mm管板计算厚度 tr 设计温度下换热管材料为 Q235 A 许用应力为 99MPa 40般取管板强度消弱系数 一 从而 0 82 52mm t r t p C G C D2 80 123 40 1094 30 716 取腐蚀裕量为 3mm 侧管板厚度取为 60mm 换热管轴向应力 5 7 ttst p a d pp 4 2 式中 根换热管管壁的横截面积 mma 2 3 14 176 625mm 5 8 assdr 5 2 5225 2 一般情况下 应按下列三种工况分别计算换热管的轴向应力 只有壳程设计压力 p 管程设计压力 p 0 2 8MPa stt 只有管 程设计压力 p 壳程设计压力 p 0 1 8MPa tst 管程设计压力和壳程设计压力同时作用 1MPa t 设计温度下 换热管材料为低合金钢 1Cr5Mo 其许用应力 tr 27MPa 因为2 8MPa tr 27MPa 从而满足设计要求 max t 19 5 1 2 换热管与管板连接 1 换热管与管板连接方法 管子在管板上的固定方法应能保证连接牢固 常用方法有胀管法与焊接法 两种 在高温高压且其接头在操作中受反复热变形 热冲击和热腐蚀的作用时 为保证其可靠性 有时采取胀焊并用的方法 焊接法接头处的热应力可能造成 应力腐蚀和破裂 同时在管孔间存在的间隙处也可能产生间隙腐蚀 为免此患 采用胀焊并用法 为避免腐蚀 对于管板厚度取了 3mm 的腐蚀裕量 2 换热管与管板连接的拉脱力 本设计对于换热管与管板的连接选择钢管焊接的结构形式 对于拉脱力 的计算公式如 5 9 5 9 q dl a t 式中 换热管与管板胀接或焊接高度 取 2mml 从而 3 2MPaq dl a t 2254 13 25 6176 82 表 5 3 换热管与管板连接的许用拉脱力 换热管与管板连接结构形式 q 管端不卷边 管孔不开 槽 2 钢管 管端卷边或管孔开槽 4 胀接 有色金属管管孔开槽 3 焊接 钢管 有色金属管 0 5 tr 由表 5 3 从而 3 2MPa 0 5 tr 13 5MPaq 5 2 管箱 管箱圆筒计算按 GB150 1998 有关规定 其开孔补强的计算按 GB150 1998 20 有关规定 管箱的材料选择为 Q235 A 且 Q235A 钢板在 200下许用应力为C t 105MPa 1 管箱圆筒的厚度 GB151 规定的圆筒最小厚度 主要是为了保证圆筒的刚度 便于管束的拆 装 为此由公式 5 10 5 10 c t ic e p Dp 2 式中 D 圆筒的内直径 mm i 焊接接头系数 取 1 从而 3mm c t ic e p Dp 2111052 6001 又存在腐蚀裕量 取 3mm 从而mm6 2 设计温度下圆筒的计算应力 为满足在本论文设计温度下圆筒所选材料的应力强度能够满足要求 可由 如下 5 11 得 5 11 e eic t Dp 2 可得 100 4MPa a e eic t Dp 2 32 36001 MP t 105 5 3 封头 对于本设计 结合 GB150 1998 选择标准椭圆形封头 标准椭圆形封头的 计算厚度 5 12 c t ic p Dp 5 0 2 可得 21 2 86 1 501052 6001 3 取封头形状系数 W 1 从而可得封头曲面深度 h 120mm 1 5 4 接管 5 4 1 壳程接管 对于壳程接管直径有 5 13 s AD 1 2 4 式中 壳程接管直径 mm 1 D 壳程流动截面积 mm 由前面得为 45000mm s A 22 D 239 4mm 1 取壳程接管直径为 240mm 5 4 2 管程接管 1 管程进口接管直径 D 1 13 5 14 2 w M 式中 M 管程流体被加热量 kg s M 2 82Kg s r Q 82088 5868 665 式中 r 管程液体的气话潜热 kj kg D 1 13 53mm 2 1 5907 2 82 式中 进口处饱和水的密度 kg m 3 取管程接管直径为 60mm 2 管程出口接管直径 1 13 5 15 3 D w M 式中 M 管程流体被加热量 kg s 22 M 2 82Kg s r Q 82088 5868 665 式中 r 管程液体的气话潜热 kj kg 1 13 858 12mm 3 D 1 53 26 2 82 式中 饱和水蒸气密度 kg s 取出口直径为 450mm 且为两个出口接口 第六章 运行及维护 6 1 运行及维护 废热锅炉的运行及维护 主要是指对液位 气压 气水质量 开车开炉 停车停炉 工艺气体进出口温度 流量等监视 调节和控制 它直接关系到整 个工艺生产的稳定 蒸汽使用对象的正常运转及人身 设备的安全 正常的运 行及维护 对废热锅炉设备的使用寿命和文明生产 都具有十分重要的意义 废热锅炉与一般工业锅炉在结构形式上具有共同之点 也有不同之点 因此 运行及维护工作也有区别 两者的主要区别有下列几个方面 1 废热锅炉受整个工艺生产负荷变化的影响 由于废热锅炉是利用工艺生产气体的余热产生蒸汽的 因此 生产负荷的 变化 工艺气体各参数的变化 都直接影响到废热锅炉水蒸气侧的水循环 气 温 气压和蒸汽产量 由于没有独立的热源和燃烧设备 不能利用调节燃烧值 的大少进行控制 因此废热锅炉的操作运行必须和工艺生产的控制调节联系在 一起 要求相互密切配合 运行管理维护人员不仅要学会废热锅炉的技术 而 且还应熟悉工艺生产的基本知识 2 仪表检测装置准确可靠 有的废热锅炉炉膛为封闭式 承受高温高压 无法直接观察内部工艺气体 在炉内的变化 只有通过仪表检测装置直接指示或间接推算出数值 因而要求 仪表有较高的准确性和灵敏度 3 工艺气体经过锅炉前后的温度 因前后生产的要求比较严格 特别是出炉的温度 与规定值误差不能太大 当工艺生产发生变化时 出口温度的控制更加困难 一般应设置调节出口温度 23 的副线或采用其他手段 4 操作谨慎 由于工艺生产负荷的调节和波动比较频繁 特别是生产的开停车 迫使废 热锅炉也相应地改变和停炉 生产负荷的波动使蒸汽 水侧的参数包括气压 气 温和蒸汽产量都应不断调节 因此在操作运行上更应仔细谨慎 5 控制工艺气体的流速 有的工艺气体带有灰尘 微粒和结焦物质 当气体通过废热锅炉流动速度 较低时 有可能将这些物质存积在炉内 轻者将传热表面敷设一层结垢物 严 重时可能将气道堵塞 导致气流阻力增加 直接无法维持生产 因此在运行时 应控制工艺气体的流动速度 特别在工艺气体负荷降低到设计允许负荷以下时 更要进行综合调节 平衡操作 由于沉积物质的存在 使炉内清理工作复杂化 6 2 准备工作 要保证废热锅炉的正常运行 必须做好运行前的准备告你工作 其中包括 整个废热锅炉系统的技术资料准备 主体设备和辅助设备的检查验收及炉内清 理 煮炉等工作 从事废热锅炉运行管理的工作人员 首先应对废热锅炉系统的技术性能 图纸资料 操作规程和方法 安装制造的各种验收资料 废热锅炉在整个工艺 生产中的作用及地位 炉前炉后生产设备的工况 在开车停车操作过程中的调 节手段等都应摸清楚 并对各种特殊情况下发生的事故能熟悉的处理 新安装或刚检修完毕的废热锅炉及其附件 运行前不许仔细检查 如炉体 外部保温层油漆防腐涂层是否完整 设备支座 特别是弹簧支座和吊架的固定 是否牢固 炉内的施工要全部完整 内部换热管 上下集箱是否是否全部安装 好 上升管下降管支撑都应齐全 所有安装尺寸都应符合设计图纸要求 汽包 壳体及内件的安装是否完好 气泡附件 安全阀 液面计 报警器 低水位器 等经过检验或检验都以合格 并且具有实验记录 所有传动设备如供水机械 加药设备等都经过单体试车 完整好用 所有管道阀门都应灵活 仪表检测装 置完好 调试准确 操作方便 所有设备的基础应 2 坚实牢靠 开车开炉的需 用物质 工器具 原材料都应准备完全 24 开炉前 废热锅炉承受压力的部件 应进行水压试验或气压试验 蒸汽水 侧全部采用水压实验 试压方法和部棸按设计图纸 当试压达到要求数值时 应切断进出口阀门 停止供水 保留 5 分钟 此时压力下降值 中压废热锅炉 不超过Pa 检查承压部件及密封处无泄漏及无残余变形现象 水压试 5 102 1 验时除按照有关规定方法外 应有专人监视和控制压力 如不能使用水压实验 侧可采用气压试验 对新安装 移装 改装的废热锅炉或受压元件经过重大修理或运行后停止 一年以上的废热锅炉 皆需要进行一次超水压试验 其水压试验数值见表 6 1 表 6 1 超水压试验压力的规定 名称 锅炉工作压 Pa P 5 10 试验压力 Pa 废热锅炉小于 6 1 5但不小于 2P 残热锅炉6 至 123 P 废热锅炉大于 12P25 1 6 3 开车运行 废热锅炉的内外部检查及试压 煮炉等准备工作完毕后 即可接受工艺气 体 刚开始 工艺气体应少量进入炉内 使炉壁加热管慢慢升温 使个部分受 热均匀 同时水系统也慢慢升温 此时气泡放空阀应打开 与蒸汽总管的连接 阀应关闭 气泡液面保持正常水位 当水温升到 100以上 即可产生蒸汽 C 此时即可将放空阀关闭 气泡开始升压当压力提升到 0 51时 应冲洗玻 5 10 璃液位计 防止连水管和连气管堵塞 产生假液面 当压力升到 11 5 时 应冲洗压力表的存水弯管 检查压力表的可靠性 气泡 炉内继续aP105 升温 经常调节工艺气体的流量及温度 使炉内水侧缓慢升温升压 当气压升 到 2时 应检查废热锅炉各部分是否泄露 并再次拧紧液面计及人孔等 a P105 的螺栓 当压力升到 3 54 0Pa 时 需要进行气泡内的短期排污 炉内继 5 10 续升压到工作压力的 50 时 应对废热锅炉系统的泄露处再次拧紧螺栓和检查 如发现不正常现象 应立即停止试压 待消除故障后再进行 试压后将安全阀 25 封好 一切检查和试压调整合格后 就可将蒸汽送入需要的蒸汽管网 即叫并汽 在并汽前应对蒸汽管路 阀门 法兰均匀加热 将管内存积的冷凝水冲放干净 防止水击 这种暖管及排水工作应在气泡升压到三分之二工作压力时进行 并 汽时应特别注意气泡液位 再次冲洗玻璃液位计 检查水位是否正常 并汽时 气泡压力低于蒸汽总管压力 0 51 先缓慢地开启主汽阀 直到蒸汽和 a P105 外界管线连通而听不到管内流动声时 才可以加快开启阀门的速度 并气时还 应注意气包压力 液位和管内水击等现象 并气后 对水位严格控制 根据产 气量和连续排污量适当给水 以便使液位保持稳定 从开车升温 升压至气包 并气一般为 23h 废热锅炉刚投入运行时 工艺气体流量小 负荷较低 一 般不导入生产系统而放空 此时进炉出炉的工艺气体温度要求不严 而以水侧 气温 气压的提升速度来调节 有些废热锅炉没有进出口旁路 并气后即可逐 步将工艺气体全部导入炉内 有的废热锅炉在刚开车开炉时 水循环的建立比 较困难 因而要特别注意工艺气体的调节和控制 如果工艺气体中含有微粒或 含有焦物 则既要保证气体流速 又要放慢气包升压升温速度 两者要综合平 衡操作 并气后 废热锅炉开始正常运行 对炉内的气包液位 压力 气温 气压 气量 气水质量 工艺气体进出口温度 流量等进行操作和调节 并应严格控 制 气包的液位 是保证废热锅炉正常运行的重要标志 运行时玻璃液位计中 的水位有略微波动 负荷低时水位略高 负荷高时水位稍低 在任何情况下炉 内水位不能超过最低和最高水位线 正常水位的波动一般不能超过最低和最高 水位线的mm 玻璃液位计每班必须冲洗一次 如果玻璃液位计内看不清水50 线 应立即检查摸清实际水位的高低 在没有确切知道气包内的水位之前 应 停止向锅内供水 26 结 论 本设计主要就废热锅炉的结构设计主要分成三大块 1 热力计算 2 阻力 计算 3 结构布置 废热锅炉热力计算的目的 在于根据锅炉的给定工作条件 如热气体的组成 性质 流量 进出口参数 温度 压力 给水温度和蒸汽参数等 以选定废热 锅炉的形式与结构 并确定废热锅炉的容量和换热面积以及换热元件的布置和 尺寸等 对于本设计根据给定设