1、目 錄摘要 1 Abstract2引言 3第1章 關(guān)于余熱鍋爐41.1 余熱鍋爐的現(xiàn)狀與發(fā)展 4余熱的背景4余熱的存在4余熱資源的分類4余熱利用的一般方法5余熱利用的特點(diǎn)5余熱鍋爐的發(fā)展51.2 余熱鍋爐的設(shè)計(jì)背景及條件 7設(shè)計(jì)背景7改造項(xiàng)目71.3余熱鍋爐設(shè)計(jì)條件說明及分析8第2章 余熱鍋爐的設(shè)計(jì)82.1設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)及要求8 余熱鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)8 設(shè)計(jì)要求9 設(shè)計(jì)思路9 煙氣焓溫表9 各段吸熱量分配92.2受熱面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 102.3過熱器的設(shè)計(jì) 11 過熱器結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算11 過熱器段熱力計(jì)算122.4蒸發(fā)器的設(shè)計(jì) 13 蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算13 蒸發(fā)器段熱力算132.5省煤器的設(shè)計(jì) 14 省煤

2、器結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算14 省煤器段熱力計(jì)算152.6阻力校核 15 過熱器段蒸汽流動(dòng)阻力計(jì)算15過熱器段煙氣流動(dòng)阻力計(jì)算16 蒸發(fā)器段流動(dòng)阻力計(jì)算16 省煤器段水流動(dòng)阻力計(jì)算16省煤器段煙氣流動(dòng)阻力計(jì)算16 流動(dòng)阻力校核172.7設(shè)計(jì)結(jié)果 17第3章 設(shè)計(jì)中需要考慮的問題183.1受熱面煙氣流速的選擇 183.2 積灰的防止和清除18積灰 18積灰的防止 20積灰的清楚 213.3 腐蝕問題21低溫腐蝕213.3.2高溫腐蝕233.4 磨損問題23磨損的機(jī)理 23影響磨損的因素 23磨損的防止 24第4章 方案布置及說明 254.1水循環(huán)分25自然循環(huán)25強(qiáng)制循環(huán)254.2受熱面的積灰與清灰264.

3、3管束的震動(dòng)問題 26振動(dòng)的破壞形式 26管束振動(dòng)分析 26防止措施 274.4磨損問題274.5其他問題28 煙氣系統(tǒng) 28熱力系統(tǒng)28爐水水質(zhì)29 疏水排污系統(tǒng) 30熱工檢測及控制304.6規(guī)范 31小結(jié) 32參考文獻(xiàn) 33摘要：在這次設(shè)計(jì)中要求設(shè)計(jì)壓力為3.82Mpa蒸汽溫度為420。在設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮受熱面的積灰，低溫腐蝕和震動(dòng)問題。指出采用螺旋肋片管可使鍋爐結(jié)構(gòu)更為緊湊、傳熱效果更為理想。腐蝕是影響余熱鍋爐壽命的重要原因，它一般分低溫腐蝕和高溫腐蝕。低溫腐蝕的特點(diǎn)是均勻性的腐蝕，它使管壁厚度逐漸減薄以至破裂。高溫腐蝕的特點(diǎn)是局部性潰瘍性腐蝕，它使管子因管壁穿孔而破壞。一般說來。合金中

4、的含鉻量越大，則越能抗腐蝕。在設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮受熱面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括鍋水循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)選用簡單回路以及鍋爐鋼管的選擇。重點(diǎn)闡述了低溫腐蝕和高溫腐蝕的形成原因以及防止發(fā)生高溫腐蝕和低溫腐蝕的設(shè)計(jì)、余熱鍋爐的熱負(fù)荷不穩(wěn)定性、鍋水循環(huán)方式、振動(dòng)和磨損問題，還有余熱鍋爐主要部件即過熱器、蒸發(fā)器、省煤器的改造設(shè)計(jì)方案, 以保證余熱鍋爐的正常運(yùn)行。關(guān)鍵字：余熱鍋爐；螺旋肋片管；腐蝕；積灰；方案設(shè)計(jì)Abstract ： At this design it require that the design pressure to 3.82Mpa and steam temperatures to 420. The

5、deposition, low temperature corrosion and vibration in the heat-exchanger surface should be considered. Pointing out that adopting of Spiral-finned tube can make the boiler construction more tightly and the effect of transmitting heat more ideal. Corrosion can reduce the natural life of heat boiler,

6、 and it include low temperature corrosion and high temperature corrosion the characteristics of low temperature corrosion is an even and sexual corrosion, it make the thickness of the pipe reduce gradually thin then to break. The characteristics of high temperature corrosion is a partial ulcer corro

7、sion, it make pipe broken because the tube wall bores hole. In general. The higher the chromium content of the alloy the more resistant it is to attack. In the design, we should consider the construction that is designed by hot well, the water circulatory system should use the simple back track, cho

8、ose boiler steel pipe. The emphasis expatiated the low temperature corrosion with the formation reason that hot corrosion and prevent to take place the hot corrosion with the waste heat boiler in design, remaining that low temperature corrosion of hot carry unsteady, pot water circulation way, vibra

9、tion with wear away the problem, and the main parts of the waste heat boiler namely superheater, evaporator , economizer reforms to design the project, to guarantee the normal maintenance of the waste heat boiler.Keywords: Waste hest boiler, Spiral-finned tube, corrosion，cumulate dust，Deposition.引言隨

10、著國民經(jīng)濟(jì)的日益增長，我國能源的生產(chǎn)和需求之間的差距越來越大。開源節(jié)流是解決能源供需矛盾的可靠辦法。因此，要求我們在加強(qiáng)管理和革新落后生產(chǎn)工藝的同時(shí)，在更加經(jīng)濟(jì)、合理地用好一次能源的基礎(chǔ)上，考慮如何更好地開發(fā)和利用二次能源的問題。我們知道，余熱鍋爐是利用二次能源的重要組成部分（高溫?zé)煔猓┑闹饕侄沃?。因此，如何使余熱鍋爐的制造和運(yùn)行更加完善，更好地滿足工藝革新的需要，也是當(dāng)前我們熱力工作者面臨的課題。 在目前工業(yè)生產(chǎn)中，使用著各種爐窯，如加熱爐、轉(zhuǎn)爐、反射爐、沸騰焙燒爐、回轉(zhuǎn)爐等。這些爐窯都耗用大量的燃料。它們的熱效率都很低，一般只有30%左右，而被高溫?zé)煔狻⒏邷貭t渣、高溫產(chǎn)品等帶的熱量卻達(dá)

11、4060%。其中可利用的余熱在冶金方面約占燃料消耗量的三分之一，機(jī)械、玻璃、造紙等方面占15%以上。隨著工業(yè)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，余熱利用在對(duì)改善勞動(dòng)條件、節(jié)約能源、增加生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本等方面起著越來越大的作用，有的已成為工業(yè)生產(chǎn)中不可分割的組成部分。 此次余熱鍋爐的設(shè)計(jì)，主要參考了當(dāng)前國內(nèi)外余熱鍋爐設(shè)計(jì)和運(yùn)行方面的一些技術(shù)資料和徐老師的指導(dǎo)。在鍋爐整體布置上，力求做到立足全局，保證安裝維護(hù)的方便和鍋爐運(yùn)行的可靠。但我國目前的技術(shù)現(xiàn)狀與世界先進(jìn)水平的差距還很大，大部分余熱尚未充分利用，因此在當(dāng)前能源供應(yīng)日趨緊張的總趨勢下，大力開展回收余熱的工作已經(jīng)日益提到議事日程上來

12、。第一章關(guān)于余熱鍋爐1.1余熱鍋爐的現(xiàn)狀與發(fā)展余熱的背景在工業(yè)生產(chǎn)中，很多方面已經(jīng)采用了一些新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備，相應(yīng)的降低了熱能的消耗。但是在生產(chǎn)過程中由煤油天然氣等一次能源所轉(zhuǎn)化出來的熱能，只有一部分得到了有效的利用，還有相當(dāng)一部分熱能余熱在燃燒或加熱之后沒有被充分利用而浪費(fèi)掉了。因此，一般來說，根據(jù)排放掉是剩余熱能的數(shù)量便可估計(jì)出熱能利用率的高低。而工業(yè)生產(chǎn)中，使用著各種爐窯，如加熱爐、轉(zhuǎn)爐、反射爐、沸騰焙燒爐、回轉(zhuǎn)窯等。這些爐窯都耗用大量的燃料。它們的熱效率都很低，一般只有30%左右，而被高溫?zé)煔?、高溫爐渣、高溫產(chǎn)品等帶走的熱量卻達(dá)40%60%。其中可利用的余熱在冶金方面約占燃料消耗

13、量的三分之一，機(jī)械玻璃造紙等方面占15%以上。隨著工業(yè)化的高度發(fā)展，各種生產(chǎn)系統(tǒng)排出的廢氣、廢液及廢渣增多，由此帶來的公害日益嚴(yán)重。為避免環(huán)境遭受污染，保障人門的正常生活與安全，必須對(duì)排放的廢物進(jìn)行凈化處理。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，余熱利用在對(duì)改善勞動(dòng)條件、節(jié)約能源、增加生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本等方面起著越來越大的作用。目前，我國的能源利用率是不高的；平均還不到30%。而在一些發(fā)達(dá)國家里，已達(dá)40%以上，甚至有的已經(jīng)超過了50%。當(dāng)然，能源利用率的高低與生產(chǎn)設(shè)備的先進(jìn)和落后、工藝流程是否合理、設(shè)備的完好情況，維護(hù)保養(yǎng)工作的好壞以及能源管理工作的水平都有關(guān)系。但是要看到，在工業(yè)生產(chǎn)的

14、燃燒或加熱過程中，不可避免的要有種種余熱被排放出來。因?yàn)橛械挠酂岵慌欧懦鰜恚瓦_(dá)不到生產(chǎn)工藝的要求。從節(jié)能和提高能源利用率的角度來看，合理的回收和利用余熱，不僅是十分必要的，而且也是完全可能的。但這并不是說，對(duì)所有的余熱都要全部加以回收。第一，這既沒有科學(xué)根據(jù)，技術(shù)上也不可能；第二，回收多少，必須進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)效益分析才能決定。所以，合理而充分的回收余熱資源，才能達(dá)到迅速提高能源利用率的目的。余熱的存在各種工業(yè)加熱爐熱處理爐等爐窯在冶金和機(jī)械制造行業(yè)里是很多的，如軌鋼加熱爐、鍛造加熱爐、化鐵爐、退火爐、正火爐、滲碳爐等。在這些不同類型的爐子里，被加工的金屬物料基本上是不發(fā)生化學(xué)變化的，只是把它們

15、的溫度升高或使其熔化而已。根據(jù)鍛造工藝的要求，物料在吸收熱量之后，從爐內(nèi)取出，趁熱進(jìn)行鍛打，此時(shí)物料必然帶有熱量，利用它的高溫展、延、塑性加工成行，但是熱量卻隨著鍛打而散去。熱處理工藝則要求物料在爐子里進(jìn)行升溫、蓄熱、恒溫、降溫、冷卻等一系列工藝過程，一般要等完全冷卻后才能出爐。在這些工業(yè)窯爐的加熱過程中，為了要保持相當(dāng)高的溫度，不得不隨時(shí)添加燃料來維持穩(wěn)定的燃燒，以滿足工藝上的要求，然而燃燒生成的高溫?zé)釥t煙卻帶著很多的熱量不斷的被排放掉。排放的熱爐煙溫度一般在攝氏四、五百度，甚至上千度。這不僅浪費(fèi)了能源，而且也對(duì)環(huán)境造成了污染。如果這種余熱不加以回收和利用，顯然是不合理的。因此一般采用余熱鍋

16、爐回收這部分熱量。余熱資源的分類余熱屬于二次能源，它是一次能源和可燃物料轉(zhuǎn)換過程后的產(chǎn)物，是燃料過程中所發(fā)出的熱量在完成某一工藝過程后所剩下的熱量。一般分成以下七大類：（1）溫?zé)煔庥酂幔?）高溫爐渣余熱（3）高溫產(chǎn)品余熱（4）冷卻介質(zhì)余熱（5）可燃廢氣余熱（6）化學(xué)反應(yīng)及殘?zhí)康挠酂幔?）冷凝水余熱。余熱利用的一般方法.1余熱鍋爐法 采用余熱鍋爐來回收余熱的方法，近二十多年來，在各個(gè)工業(yè)部門中已得到廣泛采用。它既可利用高溫?zé)煔庥酂?、化學(xué)反應(yīng)余熱、可燃廢氣余熱，也可利用高溫產(chǎn)品余熱。如煉焦?fàn)t產(chǎn)出赤熱焦炭的余熱，要想直接利用確實(shí)是會(huì)有一定的困難，但如采用惰性氣體進(jìn)行干法熄焦，惰性氣體溫度升高后再進(jìn)入

17、余熱鍋爐回收熱量，冷卻后的惰性氣體再送去熄焦，這樣往復(fù)循環(huán)即可順利地將余熱回收起來。余熱鍋爐可生產(chǎn)出高壓、中壓或低壓的蒸汽。蒸汽有廣泛的用途，不但右以用來發(fā)電和供生產(chǎn)、生活用熱，有的還可以用來強(qiáng)化生產(chǎn)。因此有的余熱鍋爐已成為生產(chǎn)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)之一。如在煉銅閃速爐熔煉技術(shù)中就是這樣。.2 熱水法 有的余熱采用鍋爐回收有一定的困難，例如泠卻水、高溫爐渣等。但可利用這種余熱將水加溫到一定的溫度，如淬渣水溫度就可達(dá)80以上，經(jīng)沉淀過濾后送往熱用戶即可使用。我國某些鋼鐵廠和有色金屬工廠即采用此法解決了大面積建筑物的采暖問題，從而節(jié)省了大量燃料。另外這種熱水也可用來加熱低沸點(diǎn)工質(zhì)。這種方法在利用低溫

18、地?zé)豳Y源方面，已在多處進(jìn)行試驗(yàn)并取得了一定的成果。.3預(yù)熱空氣法 用余熱來預(yù)熱空氣，在鋼鐵方面早已采用。為了進(jìn)一步提高工業(yè)爐的熱效率和強(qiáng)化生產(chǎn)，越來越迫切地需要預(yù)熱空氣。但應(yīng)當(dāng)注意到，余熱熱源的煙氣工作條件往往是很惡劣的，因此利用它來預(yù)熱空氣進(jìn)要特別慎重。.4煙氣-流體換熱器 利用煙氣余熱加熱各種有機(jī)流體的換熱器?；ず铣伞⑹途珶挼刃袠I(yè)采用這類設(shè)備較多。.5余熱、干燥物料 用余熱來預(yù)熱、干燥原材料、礦石等。1.1.5余熱利用的特點(diǎn)在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，由于使用的生產(chǎn)方法、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備以及原料、燃料條件的不同和工藝上千變?nèi)f化的需要，從而給余熱利用帶來很多困難。要想解決這些困難，必須清楚了解它的特

19、點(diǎn)。一般來說其特點(diǎn)如下： （1）熱負(fù)荷不穩(wěn)定 （2）煙氣中含塵量大 （3）煙氣有腐蝕性 （4）受安裝場所固有條件的限制余熱鍋爐的發(fā)展.1 余熱鍋爐是指那些利用工業(yè)過程中的余熱以產(chǎn)生蒸汽的鍋爐，其主要設(shè)備為鍋爐本體和氣包，輔助設(shè)備有給水預(yù)熱器，過熱器等。在化工或石油化工中廣泛應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計(jì)化學(xué)工業(yè)的余熱資源大約占整個(gè)行業(yè)燃料耗量的15%，可見化學(xué)工業(yè)的余熱資源是相當(dāng)豐富的，利用這部分余熱的經(jīng)濟(jì)效益是相當(dāng)大的。自20世紀(jì)70年代以來，由于世界性的能源短缺，各工業(yè)部門都十分重視節(jié)約能源¸回收能源，余熱鍋爐作為回收熱能的主要設(shè)備，其發(fā)展也迅速。綜合余熱鍋爐的發(fā)展情況，主要有下列幾點(diǎn)發(fā)展方向。（

20、1）大型化（2）高參數(shù)（高溫高壓）（3）自動(dòng)化（4）定型化（5）高中低余熱同時(shí)開發(fā)利用（6）強(qiáng)化傳熱技術(shù)引入余熱鍋爐（7）出現(xiàn)外加熱載體余熱鍋爐 干法熄焦技術(shù) 利用流化床回收高溫顆粒物料的余熱（8）垃圾焚燒處理用余熱鍋爐.2余熱鍋爐的工況特點(diǎn)（1）高溫高壓 不少廢熱鍋爐是在高溫高壓下工作。以輕柴油和石腦油等為原料的大型乙烯裝置中的廢熱鍋爐，即利用高達(dá)800左右的裂解氣以產(chǎn)生814MPa的高壓蒸汽。（2）腐蝕氣側(cè)腐蝕 氣側(cè)腐蝕不僅與熱氣體的組分、溫度、壓力有關(guān)，而且與人氣體的流速及含塵量等有關(guān)。沖蝕 若熱氣流中含有大量粉塵，特別是研磨性粉塵，當(dāng)氣流速度大，加熱面就容易受到?jīng)_蝕。低溫腐蝕 在工藝氣

21、或煙氣的熱氣流中，一般都含有腐蝕性氣體的組分。這些氣體在高溫時(shí)，對(duì)鍋爐的傳熱面不發(fā)生腐蝕，但當(dāng)熱氣流經(jīng)廢熱鍋爐冷卻后，其溫度降到低于腐蝕性氣體的露點(diǎn)時(shí)，便會(huì)與冷凝定水氣作用生成酸，從而劇烈的腐蝕傳熱面。高溫腐蝕 高溫高壓操作的廢熱鍋爐，有的工藝熱氣體組分呈現(xiàn)出極強(qiáng)的化學(xué)活性，對(duì)鋼中的合金元素，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使鋼材腐蝕。在足夠高的溫度和壓力下，氫使鋼脫碳，導(dǎo)致所謂氫腐蝕。氮化市由于氨分解生成原子狀態(tài)的氮的擴(kuò)散和吸附所致，氮化以后生成硬而脆的氧化物，使機(jī)械性能下降。水側(cè)腐蝕電化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕時(shí)把腐蝕過程看作早金屬表面的個(gè)別區(qū)域上有腐蝕性原電池工作的結(jié)果。蒸發(fā)管內(nèi)表面由于外部加熱不均勻，局部存在

22、溫度差，形成溫差電池，促進(jìn)腐蝕。另外由于存在溫差，便形成相應(yīng)堿的濃度差，構(gòu)成濃差電池，也促進(jìn)腐蝕。沸騰現(xiàn)象引起的腐蝕 當(dāng)蒸發(fā)管內(nèi)產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象時(shí)，管內(nèi)壁的金屬表面上，氣泡急劇產(chǎn)生并不斷跑出，使壁溫迅速上升，而溶液流入又造成急冷，這樣反復(fù)急冷急熱，即形成熱沖擊，使保護(hù)膜破壞，引起局部腐蝕。鍋垢引起的腐蝕 若鍋垢存在時(shí)，使傳熱變壞，管壁溫度升高，并使管壁表面溫度與溶液溫度相差很大?？p隙腐蝕 管子與管板間存在縫隙，則滲入縫隙中的流體中的苛性物或氯化物逐漸濃縮，因而也會(huì)產(chǎn)生腐蝕。氧腐蝕和二氧化碳的腐蝕 氧和二氧化碳的腐蝕按其性質(zhì)來說，都屬于電化學(xué)腐蝕氧是去極劑。（3）合理選材和對(duì)金屬材料的要求合理選材

23、由于廢熱鍋爐系處在高溫高壓而又有腐蝕的工況下工作，因此除應(yīng)對(duì)廢熱鍋爐工藝，操作條件及結(jié)構(gòu)形式給予相應(yīng)保證外，對(duì)其所用金屬材料，必須要求在高溫下具有較高的強(qiáng)度和一定的耐腐蝕性能。如果進(jìn)入廢熱鍋爐的氣體溫度不同，單從壓力的角度來考慮選材則一般可以采用優(yōu)質(zhì)碳鋼。對(duì)于廢熱鍋爐是處在干高溫高壓的條件下操作，而介質(zhì)又含有氫、氮、氨時(shí)，則通常選用合金鋼。原因是耐熱合金鋼一方面適用于高溫高壓，另一方面有些耐熱合金鋼含有的元素具有耐氫、氮、氨腐蝕的性能。對(duì)金屬材料的要求 有足夠的抗拉強(qiáng)度限，屈服限和持久限。高的抗氧化性。良好的組織穩(wěn)定性。管子材料應(yīng)具有良好的熱加工工藝性，特別是可焊性。廢熱鍋爐鋼板一般除承受較高

24、的內(nèi)壓外，還受到?jīng)_擊、疲勞載荷及水和蒸汽介質(zhì)的腐蝕作用。較高的強(qiáng)度 對(duì)于低碳鋼、低碳錳鋼及低碳錳釩鋼在380以下，其他低合金熱強(qiáng)鋼在420以下，設(shè)計(jì)時(shí)以抗拉強(qiáng)度限和屈服限為依據(jù)，如超過上述溫度則應(yīng)考慮持久限。良好的塑性、韌性和冷加工性能 對(duì)于塑性，尤其是常溫條件下的塑性，也是要考慮的一個(gè)重要條件。較低的缺口敏感性 在制造中往往要在鋼板上開孔和進(jìn)行焊接，造成應(yīng)力集中，故要求鋼材應(yīng)有較低的缺口敏感性。良好的低倍組織 要求鋼的分層、非金屬夾雜、氣孔、疏松等缺陷要盡可能少，不允許有白點(diǎn)及裂紋。良好的加工工藝性能和焊接性能 為了保證余熱鍋爐所用的鋼管，鋼板具有良好的可焊性，只允許使用含碳量低的鋼材，對(duì)于

25、適用珠光體鋼時(shí)，對(duì)鋼材中含碳量要求如下：1）碳鋼0.24%；2）0.5%鉬鋼0.24%；3）鉻鉬鋼及其他復(fù)雜牌號(hào)的珠光體鋼0.15%。如果材料超過以上含碳量時(shí)，必須經(jīng)焊接試驗(yàn)合格后才能選用。1.2 設(shè)計(jì)背景及要求1.2.1設(shè)計(jì)背景 某煉油廠聯(lián)合車間催化裝置余熱鍋爐，由于現(xiàn)有催化裝置處理能力增大，余熱鍋爐原設(shè)計(jì)的煙氣流通截面顯得偏小，導(dǎo)致煙氣大半直接排放，能量得不到有效利用，影響了煉油裝置能耗的降低。本設(shè)計(jì)按照現(xiàn)有的聯(lián)合裝置的再生煙氣參數(shù)以及煙氣的基本條件，針對(duì)余熱鍋爐的原設(shè)計(jì)參數(shù)及結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算，找出問題的關(guān)鍵，提出合理的改造方案，使再生煙氣的能量得到充分利用，同時(shí)使改造費(fèi)用限制在合理的范圍

26、（投資回收期不超過一年）。本工程為改造項(xiàng)目，在保證滿足工藝條件和現(xiàn)場條件的基礎(chǔ)上，盡量利用原余熱鍋爐系統(tǒng)中的輔助系統(tǒng)和設(shè)備，以減少改造費(fèi)用。催化余熱鍋爐再生煙氣走向與接口完全不變。自低壓過熱器后的煙道結(jié)果基本不變，改造后的余熱鍋爐煙氣阻力不大于再生煙氣的允許阻力降，以保證全部煙氣能經(jīng)過余熱鍋爐，使能量得以充分回收。余熱鍋爐本體外的主蒸汽輸送管道保持不變。1.2.2 主要改造項(xiàng)目.1更換中壓蒸汽過熱器 原有的蒸汽過熱器采用25*2.5 蛇形管束，剛性差，固定方式亦不合理，在較大的煙氣流量（流速為24m/s）下，極易產(chǎn)生振動(dòng)，影響整個(gè)余熱鍋爐的運(yùn)行，本次設(shè)計(jì)擬用螺旋肋片管，更替原有的過熱器，其目的

27、主要是在現(xiàn)有的場地條件下，加大煙氣的流通截面，減小煙氣流動(dòng)阻力，同時(shí)，具有強(qiáng)化傳熱，縮小受熱面布置空間的效果。1.1.2.2 更換中壓鍋爐的蒸汽受熱面 原有余熱鍋爐蒸汽受熱面采用雙鍋筒對(duì)流管束結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是受熱面管子布置密集，煙氣流通截面小，煙氣流速大（煙速為22 m/s），煙氣流動(dòng)阻力大。此次設(shè)計(jì)擬用螺旋肋片管代替光管結(jié)構(gòu)，且只設(shè)上鍋筒用于水循環(huán)和氣水分離。蒸發(fā)器分多組，分別構(gòu)成多個(gè)獨(dú)立的循環(huán)回路。.3更換原有的鍋筒 原鍋筒已投用二十余年，且現(xiàn)場不易開孔，熱處理。因此，改造中對(duì)原有鍋筒棄置不用，新鍋筒按改造后的蒸汽產(chǎn)量設(shè)計(jì)。安全附件及儀表（壓力表，安全閥，水位計(jì)）全部重新配置。1.3余熱鍋爐

28、設(shè)計(jì)條件說明及分析表1.1 余熱鍋爐設(shè)計(jì)條件參數(shù) 單位 數(shù)值正常煙氣流量 m3/h 11*104 平均煙氣溫度 oC 570 CO2% 12.45 CO% 0.25 N2 % 74.5 O2 % 2.7H2O% 10.0SO% 0.1 給水溫度 oC 104 過熱蒸氣壓力 MPa 3.82 過熱蒸氣溫度 oC 420 低壓蒸汽進(jìn)口壓力 Mpa 1.2 低壓蒸汽進(jìn)口溫度 oC 180 低壓蒸汽出口壓力 Mpa 1.0 低壓蒸汽出口溫度 oC 250 蒸汽量 t/h 16允許煙氣阻力 pa 5000 排煙溫度 oC 185-200 *以上蒸汽參數(shù)不考慮蒸汽減溫，本文中的氣體體積若無特殊說明，均為標(biāo)

29、準(zhǔn)狀態(tài)下的體積由設(shè)計(jì)背景可知本設(shè)計(jì)要達(dá)到下列要求：（1） 量得到充分利用（2）投資回收期不超過一年（3）保證滿足工藝條件和現(xiàn)場條件的基礎(chǔ)上，盡量利用原余熱鍋爐系統(tǒng)中的輔助系統(tǒng)和設(shè)備，以減少費(fèi)用的投入（4）煙氣走向與接口完全不變（5）自低壓過熱器后的煙道結(jié)構(gòu)基本不變（6）阻力不大于允許阻力降（7）本體外的主蒸汽輸送管道保持不變在設(shè)計(jì)改造過程中，首先應(yīng)充分考慮到其特殊性。(1) 再生煙氣中含有硫氧化物SOX,其含量因原料油中的含硫量不同而不同.該廠的再生煙氣中SOX的含量達(dá)1/10000.根據(jù)經(jīng)驗(yàn),再生煙氣中3的含量占SOX的總量約10%.因而其酸露點(diǎn)溫度可達(dá)130150,高于余熱鍋爐的進(jìn)水溫度1

30、04,有可能造成低溫腐蝕(2) 再生煙氣中含有催化裂化粉塵,其含塵量在100180mg/m3,其中90%以上粉塵粒度小于20,由于分子引力和靜電引力的作用極易附著在受熱面上形成松散性積灰,從而影響傳熱效果。 (3) 余熱鍋爐處于微正壓下運(yùn)行(20003000Pa)爐體密封問題至關(guān)重要,否則煙氣外漏,將污染周圍的環(huán)境.設(shè)計(jì)中尤其要考慮余熱鍋爐在啟停過程中由于熱應(yīng)力的作用造成的余熱鍋爐泄漏問題。(4) 再生煙氣的煙溫較低(530),而用以生產(chǎn)中壓中溫蒸汽(3.82MPa/420),兩者之間溫差較小,根據(jù)熱工學(xué)公式:Q=KHtm在一定的傳熱量Q下,若傳熱溫差tm較小,必須強(qiáng)化傳熱以增加傳熱系數(shù),但傳

31、熱系數(shù)在對(duì)流換熱的條件下(例如煙氣流速一定),其增加量受到限制.因此再生煙氣余熱鍋爐的受熱面必須采用擴(kuò)展受熱面代替光管以大幅度地增加傳熱H。 第2章 余熱鍋爐的設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)及要求余熱鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)（1）.煙氣入口溫度 570 （2）.煙氣出口溫度 200 （3）.煙氣流量 110000 Nm3/h（4）.煙氣成分：RCO2=12.45% RN2=74.5% RO2=2.7% RH2O=10% RCO=0.25% SOx=0.1%粉塵含量100180mg/Nm3（5）.鍋爐給水壓力4.0Mpa鍋爐給水溫度104（6）.蒸汽管網(wǎng)中壓3.82MPa 設(shè)計(jì)要求1.余熱鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇2.設(shè)計(jì)

32、內(nèi)容煙氣焓溫表各段吸熱量分配熱力計(jì)算3.利用計(jì)算機(jī)繪圖手段畫出方案布置圖設(shè)計(jì)思路.1熟悉課題，閱讀相關(guān)資料.2設(shè)計(jì)中考慮要點(diǎn) 設(shè)計(jì)參數(shù)選擇的經(jīng)濟(jì)性 螺旋肋片管換熱器 鋼耗與鍋爐結(jié)構(gòu)的緊湊性 流動(dòng)阻力 積灰磨損腐蝕 安裝維護(hù)的方便性 運(yùn)行的可靠性 改造技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性 結(jié)構(gòu)和運(yùn)行的特點(diǎn).3改造方案的基本原則與措施 原有的基礎(chǔ)及鋼架結(jié)構(gòu)基本不變。 煙氣走向與接口完全不變 自低壓過熱器后的煙道結(jié)構(gòu)基本不變 更換中壓過熱器，擴(kuò)大其煙氣流通面積 更換對(duì)流管束（蒸發(fā)器），擴(kuò)大其煙氣流通面積 增加蒸發(fā)器的實(shí)際傳熱面積，以禰補(bǔ)原省煤器傳熱面積的不足。煙氣焓溫表t,C CO2C N2C 02C H2oi y0I y

33、0 kJ/Nm3kJ/Nm3kJ/Nm3kJ/Nm3kJ/Nm3KJ/h*10(-6)10017013013215113715.0720035726026730427630.3630055939240746342046.240077252755162656862.4850099466469979571878.98600122580485096987396.037001462948100411491033113.63各段吸熱量分配由煙氣進(jìn)出口溫度查得： I y570=90.92*106 KJ/h，I y200=30.36*106 KJ/h根據(jù)水和水蒸氣熱力性質(zhì)圖表，由P=3.82MPa t1=4

34、20 t2=104因?yàn)榭紤]煙道阻力，所以按P=4.0MPa及工質(zhì)進(jìn)出口溫度查表得h”=3265 kJ/m3; h=438.85 kJ/m3由能量平衡關(guān)系，得 0.975*( I y570 - I y200 )=D*( h”- h)則0.975*(90.92-30.36)*106=D*(3265-438.85)，即得蒸發(fā)量D=21t/h吸熱段 數(shù)值名稱過熱器蒸發(fā)器省煤器煙氣進(jìn)口溫度570 512288煙氣進(jìn)口焓KJ/h 90.92*10681.061*10644.277*106工質(zhì)進(jìn)口溫度250.4250.4104工質(zhì)進(jìn)口焓kJ/kg2800.51087.2438.85工質(zhì)出口溫度420250.

35、4250.4工質(zhì)出口焓kJ/kg32652800.51087.2工質(zhì)吸熱量kJ 459.21713.3648.35煙氣放熱量kJ 459.21713.3648.35前兩者關(guān)系相等相等相等煙氣出口溫度 512288200煙氣出口焓KJ/h81.061*10644.277*10630.36*1062.2受熱面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)余熱鍋爐受熱面應(yīng)由3部分構(gòu)成:過熱器、蒸發(fā)器和省煤器。余熱鍋爐采用單汽包自然循環(huán)鍋爐,而不采用強(qiáng)制循環(huán)。主要考慮到強(qiáng)制循環(huán)要增加兩臺(tái)熱水循環(huán)泵,同時(shí)還要設(shè)置兩套供電回路,以保證鍋爐水循環(huán)的安全。增加投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用。采用自然循環(huán),要將汽包置于較高位置,以保證蒸發(fā)器中汽水混合物有足夠

36、的有效壓頭,以克服流動(dòng)阻力,保證水循環(huán)的可靠性,這次設(shè)計(jì)采用自然循環(huán) 。頂部進(jìn)口的煙速可取820m/s，有的還要大些。因?yàn)閺捻敳窟M(jìn)入時(shí)，爐內(nèi)煙氣動(dòng)力場容易組織，對(duì)煙塵的分離和沉降也有好處，同時(shí)也可縮小進(jìn)口煙道的尺寸。煙速高也可以減小煙塵在煙道中的沉降，從而減輕煙道中的積灰。進(jìn)口截面的形狀一般采用圓形。鍋水循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)選用簡單回路 所謂簡單回路是指回路中沒有和其它回路共用的管件。循環(huán)回路應(yīng)按受熱強(qiáng)度相差不大的原則來劃分區(qū)段。將各區(qū)段的鍋水循環(huán)系統(tǒng)配置成有獨(dú)立的下降管和上升管的簡單回路。在冷卻室的四角，最好將1-1.5米寬的受熱面配置成單獨(dú)的回路。受熱面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在鍋爐爐型、參數(shù)、水循環(huán)方式以及設(shè)計(jì)

37、所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)確定了的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。受熱面是鍋爐主要組件之一。是鍋爐的核心部分。它關(guān)系到傳熱性能的好壞，水循環(huán)是否可靠，煙氣動(dòng)力場組織是否合理，以及為它服務(wù)的元件能否適應(yīng)等等。在作受熱面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意下列問題。鍋爐鋼管的選擇 余熱鍋爐的工作壓力一般為中低壓，很少用高壓。進(jìn)口煙氣溫度一般最高不過1300-1400，所以它的蒸發(fā)受熱管及水冷壁管可采用低碳鋼鍋爐鋼管。在特殊情況下及高壓余熱鍋爐中，應(yīng)選用鍋爐用高壓無縫鋼管。管徑的選擇主要受兩個(gè)因素的影響，即鍋爐水循環(huán)的安全性及受熱面的制造成本。如選用管徑過小，會(huì)增加鍋水循環(huán)的阻力，降低水循環(huán)倍率，當(dāng)強(qiáng)制循環(huán)時(shí)會(huì)增加循環(huán)水泵的電耗量。如選用管徑過大

38、，會(huì)增加受熱面的制造成本。一般來說，對(duì)于中、低壓的自然循環(huán)余熱鍋爐，常選用的鋼管內(nèi)徑為4060mm。循環(huán)回路高度大時(shí)，可選較小的管徑；反之，應(yīng)選較大的管徑。對(duì)于強(qiáng)制水循環(huán)鍋爐，輻射室內(nèi)的水冷壁管常選用內(nèi)徑為4050mm的鍋爐鋼管，對(duì)流蒸發(fā)管常選用內(nèi)徑為2542mm的鍋爐鋼管。當(dāng)管中含汽率大時(shí)應(yīng)選較大的管徑；反之，可以選較小的管徑。鋼管的種類通常有兩種，即光滑管和翅片管。（1）光滑管。我國已有各種標(biāo)準(zhǔn)的鋼管可供選用。YB232-70為“鍋爐用無縫鋼管”標(biāo)準(zhǔn)。YB529-70為“鍋爐用高壓無縫鋼管”標(biāo)準(zhǔn)。（2）翅片管。我國目前尚無系列產(chǎn)品，制造鍋爐需用時(shí)多采用在鋼管上焊接扁鋼來解決。有的用高頻焊接

39、，有的用手工電焊。為了提高傳熱效果根據(jù)具體情況制造螺旋鰭片管,比起光管占管空間大，制造也較困難，但大大提高了傳熱系數(shù)。合理地確定鍋爐煙氣進(jìn)口的位置和截面的尺寸 確定鍋爐煙氣進(jìn)口的位置和截面的尺寸很重要，它是根據(jù)兩個(gè)因素決定的：即根據(jù)工業(yè)爐排煙口位置的高低和鍋爐內(nèi)煙氣動(dòng)力場合理組織的需要。煙氣進(jìn)口的位置，一般有前面進(jìn)口哈頂部進(jìn)口兩種形式，一般采用前面進(jìn)入的較多。在前面進(jìn)入時(shí)，進(jìn)口面積的大小由入口煙速來決定，一般入口煙速取3-8米/秒，也可取入口為前墻面積的20-35。當(dāng)煙氣有爆炸的可能性時(shí)應(yīng)設(shè)有專用的防爆門 防爆門應(yīng)裝在不致威脅操作人員安全的地方。防爆門的面積按每立方米鍋爐容積不小于0.025平

40、方米計(jì)算。防爆門的數(shù)量按所需面積來確定，在各段煙道上至少要裝設(shè)兩個(gè)防爆門。防爆門應(yīng)保證開閉靈活，嚴(yán)密不漏，并有足夠的通道和開啟量。開啟壓力一般可以采用50毫米水柱。如有特殊要求時(shí)，可按其要求進(jìn)行個(gè)別設(shè)計(jì)。在較大型的余熱鍋爐中，按上述方法算出防爆面積，往往會(huì)出現(xiàn)布置上的困難。在這種情況下，除設(shè)置一定面積的防爆門，以減輕爆炸力對(duì)余熱鍋爐的危害外，還應(yīng)采取其它措施，如在爐墻護(hù)板上布置一定數(shù)量的用強(qiáng)度較低的金屬板制作成的爆破板，以保證鍋爐的安全運(yùn)行。在設(shè)計(jì)受熱面時(shí)應(yīng)考慮它的支吊件的安裝位置，以保證受熱面在受熱面在受熱或冷卻時(shí)能自由膨脹，以防止把焊口或管件拉壞。另外，對(duì)于吹灰、振打、觀察孔、人孔等都應(yīng)全

41、面加以考慮，以保證操作的方便和人身的絕對(duì)安全。2.3過熱器的設(shè)計(jì)原有的蒸汽過熱器采用25×2.5蛇形管束，剛性差，固定方式亦不合理，在較大的煙氣流量下，極易產(chǎn)生振動(dòng)，影響整個(gè)余熱鍋爐的運(yùn)行。本次改造設(shè)計(jì)擬用螺旋肋片管，更替原有的過熱器，其目的主要是在現(xiàn)有的場地條件下，加大煙氣的流通截面，減小煙氣流動(dòng)阻力，同時(shí)，具有強(qiáng)化傳熱，縮小受熱面布置空間的效果。過熱器結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算（如表2.1） 表2.1序號(hào)數(shù)值名稱符號(hào)單位計(jì)算公式結(jié)果1煙道流通面積LMa*b=4*6242管子直徑及布置Dmm順列,逆流布置38*43橫向排數(shù)Z1404縱向排數(shù)Z2待求5橫向節(jié)距S1mm1006縱向節(jié)距S2mm100

42、7蒸汽流通面積Fm2Z1dn2/4=40*3.14*0.032/40.02838煙氣流通面積FYm2M-d*b*Z1=24-0.038*6*4014.88 9煙氣有效輻射層厚度Sm0.9*d（4S1S2/d2-1）=0.9*0.038*（4*0.12/3.14/0.0382-1）0.2674過熱器段熱力計(jì)算（如表2.2） 表2.2序號(hào)數(shù)值名稱符號(hào)單位計(jì)算公式及相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果1煙氣進(jìn)口溫度5702煙氣進(jìn)口CpiI1.44243蒸氣出口焓h”kJ/kg32654蒸氣出口溫度t”4205蒸氣進(jìn)口溫度t由4.0Mp 查得飽和水250.46蒸氣進(jìn)口焓hkJ/kg2800.57蒸氣平均溫度tpj0. 5*(

43、t+ t”)=0.5*(420+250.4)335.28蒸氣平均比容pjM3/kg由平均溫度查表得00639蒸氣平均流速Wzm/sDpj/f=(21000/3600)*0.063/0.028313.210蒸氣運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)M2/s查表1.36*10-611蒸氣導(dǎo)熱系數(shù)Kw/m查表0.549*10-412蒸氣伯朗特?cái)?shù)Pr查表1.19413蒸氣側(cè)對(duì)流放熱系數(shù)2Kw/m查表1.214過熱器吸熱量Qdkj/sD*(h”-h)=21*1000*(3265-2800.5)/36002709.615煙氣出口CpiI”1.432716煙氣出口溫度”51217煙氣平均溫度0.5*(+”)=0.5*(570+512

44、)54118煙氣平均流速Wym/sVyTpj/273Fy=110000*(273+541)/(273*14.88*3600)6.1219煙氣運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)M2/s查表73.5*10-620煙氣導(dǎo)熱系數(shù)Kw/m查表0.6586*10-421煙氣伯朗特?cái)?shù)Pr查表0.6222煙氣側(cè)對(duì)流放熱系數(shù)dKw/m查表0.07823灰污壁溫thbtpj+t=335.2+50385.224煙氣側(cè)輻射放熱系數(shù)fKw/m根據(jù)thb和查表0.025625煙氣側(cè)放熱系數(shù)1Kw/m=1.0(0.078+0.0256)0.103626傳熱系數(shù)KKw/m=0.65*0.1036*1.2/(0.1036+1.2)0.06227傳熱溫壓t（td-tx）/ln200.8228過熱器受熱面積Hm2Q/(t*K)= 2709.6/(200.82*0.062)217.6229縱向排數(shù)Z2排H/(Z1d lpj)= 217.62/(40*3.