橢圓集流管板廢熱鍋爐

特性

是一種雙重管(即套管式)鍋爐，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于r下管板均與橢圓管相焊接，橢圓管的一端與內(nèi)管相接，另一端與外管連接。裂解氣走管內(nèi)，水走管外。內(nèi)外爐管因溫度不同而膨脹時(shí)，可由橢圓管吸收膨脹，根據(jù)橢圓形截囿集流管的連接方式不同，srhaiidt鍋滬分直排和同心圓排列兩種。主要用于乙烯裝置高溫裂解氣的熱同收。

1、傳統(tǒng)廢熱鍋爐結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)廢熱鍋爐總體結(jié)構(gòu)見圖1， 汽包與廢熱鍋爐本體之間通過4根上升管及2根下降管聯(lián)結(jié)， 利用汽水密度差及汽包的高位實(shí)現(xiàn)自然循環(huán)， 使系統(tǒng)安全運(yùn)行。圖1中捕集器設(shè)置在廢熱鍋爐本體出口管箱內(nèi)， 冷卻后的過程氣流經(jīng)捕集器使液態(tài)收集后經(jīng)冷卻后排出并收集。由于傳統(tǒng)廢熱鍋爐結(jié)構(gòu)原因， 必須在反應(yīng)器前后布置兩套廢熱鍋爐才能實(shí)現(xiàn)充分回收。

2、新型廢熱鍋爐結(jié)構(gòu)

新型廢熱鍋爐結(jié)構(gòu)上最突出的創(chuàng)新點(diǎn)是減少了低溫過程氣冷卻器II (低溫廢熱鍋爐)。根據(jù)廢熱鍋爐設(shè)計(jì)工藝參數(shù)， 取消了低溫廢熱鍋爐后， 必須在高溫廢熱鍋爐本體或汽包中增設(shè)能使過程氣再次冷卻的換熱器， 以便使經(jīng)反應(yīng)器反應(yīng)后的含過程氣冷卻并產(chǎn)生蒸汽和回收資源。通常廢熱鍋爐主要由廢熱鍋爐本體、汽包及上升管和下降管組成。廢熱鍋爐本體其實(shí)質(zhì)是一臺(tái)蒸發(fā)換熱設(shè)備， 熱源為高溫過程氣， 被加熱介質(zhì)為接近飽和的鍋爐水; 汽包應(yīng)具有足夠的蒸汽容積和水容積， 主要作用是使本體中換熱管在熱負(fù)荷作用下能持續(xù)得到適當(dāng)?shù)乃浚?并由汽包的高位系統(tǒng)及汽水密度差獲得一定的循環(huán)動(dòng)力， 以滿足水循環(huán)可靠性的各項(xiàng)要求; 汽包內(nèi)部設(shè)置汽水分離裝置， 使汽水混合物在汽包內(nèi)充分分離， 得到含水及雜質(zhì)少的蒸汽;鍋爐給水在進(jìn)入廢熱鍋爐本體前在汽包內(nèi)加熱到飽和， 提高了循環(huán)動(dòng)力; 飽和的鍋爐水經(jīng)下降管流入廢熱鍋爐本體進(jìn)行加熱蒸發(fā)， 本體中的汽水混合物經(jīng)上升管流入汽包， 如此循環(huán)達(dá)到廢熱鍋爐系統(tǒng)的安全運(yùn)行; 根據(jù)汽包的獨(dú)特作用， 一般汽包內(nèi)不能設(shè)置蒸發(fā)換熱管， 以免影響水循環(huán)和廢熱鍋爐本體的安全可靠性。

對廢熱鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)作了多種方案進(jìn)行比較，并通過傳熱計(jì)算、流阻計(jì)算及水循環(huán)計(jì)算， 提出了兩種一體化設(shè)計(jì)方案。即在汽包筒體下半部儲(chǔ)水部分直接增設(shè)一組蒸發(fā)器的方案以及在廢熱鍋爐本體中直接增設(shè)一組蒸發(fā)器的方案。經(jīng)傳熱計(jì)算、流阻計(jì)算及設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算， 在廢熱鍋爐本體中直接增設(shè)一組蒸發(fā)器存在兩大缺陷， 一方面造成設(shè)備結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜; 另一方面廢鍋本體管板由于兩組蒸發(fā)器介質(zhì)溫差的不同而引起的管板上下兩部分的溫差應(yīng)力較大， 管板的設(shè)計(jì)困難， 甚至很難確保廢鍋運(yùn)行過程中的安全可靠性。而在汽包筒體下半部儲(chǔ)水部分增設(shè)一組蒸發(fā)器， 雖然有別于傳統(tǒng)汽包的設(shè)計(jì)， 但根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算， 其結(jié)果完全可行， 并能確保系統(tǒng)水循環(huán)正常工作。最終設(shè)計(jì)的新型廢熱鍋爐系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)見圖2。

廢熱鍋爐根據(jù)應(yīng)用場合分為電站廢熱鍋爐和化工廢熱鍋爐。

1、電站廢熱鍋爐

電站廢熱鍋爐是IGCC電站系統(tǒng)氣化島中的關(guān)鍵設(shè)備，與化工用廢熱鍋爐有很大不同。采用廢熱鍋爐對IGCC煤氣化后的合成氣顯熱進(jìn)行有回收能夠提高IGCC電站機(jī)組的發(fā)電效率。合成氣顯熱的利用分為高溫段、中溫段、低溫段三部分，分別由輻射式廢熱鍋爐、對流式廢熱鍋爐、回?zé)峒訜崞骼?。因此，電站廢鍋可分為輻射式和對流式，其中對流式廢鍋又分火管式和水管式，火管式已經(jīng)不再使用。另外，將輻射廢鍋和對流廢鍋結(jié)合為一個(gè)整體進(jìn)行設(shè)計(jì)，稱為輻射對流一體廢鍋，這可以大大降低投資成本，但國內(nèi)技術(shù)尚不成熟。

當(dāng)今世界IGCC電站技術(shù)是前景最廣的發(fā)電技術(shù)，IGCC商業(yè)化的關(guān)鍵是氣化島技術(shù)，而廢熱鍋爐正是其關(guān)鍵設(shè)備。因此，電站廢熱鍋爐技術(shù)的是解決IGCC商業(yè)化應(yīng)用瓶頸的最關(guān)鍵技術(shù)之一。

2、化工廢熱鍋爐

利用生產(chǎn)過程中的高溫物流作為熱源來生產(chǎn)蒸汽的換熱器，它既是工藝流程中高溫物流的冷卻器，又是利用余熱提供蒸汽的動(dòng)力裝置。如在乙烯裝置中，將從管式爐出來的裂解氣(溫度高達(dá)800～900℃)直接送入急冷廢熱鍋爐，在0.1s內(nèi)溫度降到350～600℃，這樣既可以防止因過度裂解而降低乙烯收率，又可生產(chǎn)10MPa以上的高壓蒸汽，對提高整個(gè)工廠的熱效率和經(jīng)濟(jì)效益起著重要作用。在硝酸、酸、合成氨及石油煉制工業(yè)等許多生產(chǎn)過程中都普遍使用廢熱鍋爐，使生產(chǎn)過程所需的動(dòng)力和熱能得以全部或部分自給。

根據(jù)結(jié)構(gòu)形式，廢熱鍋爐可分為管殼式和煙道式以及雙套管式廢熱鍋爐。

管殼式廢熱鍋爐的結(jié)構(gòu)與管殼式換熱器無多大區(qū)別，并同樣有固定管板式、浮頭式及U型管式等。煙道式廢熱鍋爐的結(jié)構(gòu)與普通鍋爐相似，由耐火磚砌成爐膛，爐膛內(nèi)裝設(shè)管束，高溫氣體通過爐膛，將管束內(nèi)流動(dòng)的水加熱汽化。

根據(jù)高溫氣體通過管內(nèi)還是管外，廢熱鍋爐分為火管廢熱鍋爐和水管廢熱鍋爐?；鸸軓U熱鍋爐是高溫氣體在爐管內(nèi)流動(dòng)。沸水從汽包經(jīng)下降管流入鍋爐底部，在管壁受熱，變?yōu)槠旌衔?，由上升管返回汽包?；鸸軓U熱鍋爐結(jié)構(gòu)簡單，因殼體承受蒸氣壓力，適用于生產(chǎn)壓力不高的蒸汽。水管廢熱鍋爐是沸水流過管內(nèi)，高溫氣體流經(jīng)管外。因鍋爐殼體不承受蒸氣壓力，適用于生產(chǎn)高壓蒸汽。

根據(jù)沸水的流動(dòng)形式，水管廢熱鍋爐又可分為：①自然循環(huán)式，管內(nèi)沸水流動(dòng)的推動(dòng)力是下降管內(nèi)的水與上升管內(nèi)的汽水混合物之間的重度差。為保證一定的循環(huán)量，汽包需有足夠的安裝高度。②強(qiáng)制循環(huán)式，在下降管路中安裝循環(huán)泵，借以提高管內(nèi)沸水流速，防止氣泡停滯惡化傳熱。因這種鍋爐在運(yùn)轉(zhuǎn)、維修、投資等方面有許多不利因素，僅在特殊場合采用。

集流管 manifold

在氣體滅火系統(tǒng)管網(wǎng)中，與各個(gè)滅火劑貯瓶相連接的集合管。