餘熱鍋爐

餘熱鍋爐，顧名思義是指利用各種工業過程中的廢氣、廢料或廢液中的餘熱及其可燃物質燃燒後產生的熱量把水加熱到一定温度的鍋爐。具有煙箱、煙道餘熱回收利用的燃油鍋爐、燃氣鍋爐、燃煤鍋爐也稱為餘熱鍋爐，餘熱鍋爐通過餘熱回收可以生產熱水或蒸汽來供給其它工段使用。

燃油、燃氣、燃煤經過燃燒產生高温煙氣釋放熱量，高温煙氣先進入爐膛，再進入前煙箱的餘熱回收裝置，接着進入煙火管，最後進入後煙箱煙道內的餘熱回收裝置，高温煙氣變成低温煙氣經煙囱排入大氣。由於餘熱鍋爐大大地提高了燃料燃燒釋放的熱量的利用率，所以這種鍋爐十分節能。

餘熱鍋爐按燃料分為燃油餘熱鍋爐、燃氣餘熱鍋爐、燃煤餘熱鍋爐及外媒餘熱鍋爐等。按用途分為餘熱熱水鍋爐、餘熱蒸汽鍋爐、餘熱有機熱載體鍋爐等。

燃煤燃燒釋放出來的高温煙氣經煙道輸送至餘熱鍋爐入口，再流經過熱器、蒸發器和省煤器，最後經煙囱排入大氣，排煙温度一般為 150～180℃，煙氣温度從高温降到排煙温度所釋放出的熱量用來使水變成蒸汽。鍋爐給水首先進入省煤器，水在省煤器內吸收熱量升温到略低於汽包壓力下的飽和温度進入鍋筒。進入鍋筒的水與鍋筒內的飽和水混合後，沿鍋筒下方的下降管進入蒸發器吸收熱量開始產汽，通常是隻有一部分水變成汽，所以在蒸發器內流動的是汽水混合物。汽水混合物離開蒸發器進入上部鍋筒通過汽水分離設備分離，水落到鍋筒內水空間進入下降管繼續吸熱產汽，而蒸汽從鍋筒上部進入過熱器，吸收熱量使飽和蒸汽變成過熱蒸汽。根據產汽過程的三個階段對應三個受熱面，即省煤器、蒸發器和過熱器，如果不需要過熱蒸汽，只需要飽和蒸汽，可以不裝過熱器。當有再熱蒸汽時，則可加設再熱器。

鍋筒上開設有供酸洗、熱工測量、水位計、給水、加藥、連續排污、緊急放水、安全閥、空氣閥等的管座，以及人孔裝置等。鍋筒設有兩隻彈簧安全閥；水位計兩隻，採用石英管式雙色水位計，安全可靠，便於觀察，指示正確。在鍋筒進水管孔以及其它可能出現較大温差的管孔採用套管式管座，防止管孔附近因熱疲勞而產生裂紋。鍋筒內部裝置設置有供汽水分離的分離裝置，以及鍋爐給水、加藥等連接管。鍋筒配置有兩個支座，一個為固定支座，一個為活動支座。

給水分配集箱由配水集箱和連接管組成；鍋爐給水從鍋筒引出由下降管引入給水集箱，為了使集箱各部位温度不出現偏差，給水分配集箱與下集箱進水採用多根分散下降管引入。

彙集集箱由出水集箱和連接管組成，為了使集箱各部位温度不出現偏差，汽水混合物由多根連接管引入出水集箱，再由上升管引入鍋筒。

活動煙罩管組由上集箱、下集箱、管組組成，上下集箱間用180根φ45×5無縫鋼管連接，管間用扁鋼焊接組成下部煙罩。

由於工藝的原因，活動煙罩經常需要上下移動，活動煙罩和爐口段間就存在間隙，為防止高温煙氣向外泄露，在活動煙罩上部製作水封槽，採用水封的形式進行密封，為防熔渣濺入密封槽，在密封槽端部設置有擋渣板，為便於清理水箱中的雜物，在水封槽上還開設有清理手孔。

由分配集箱、下集箱、管組、上集箱組成。鍋爐給水從鍋筒引出入分配集箱，為了使集箱各部位温度不出現偏差，分配集箱與下集箱進水採用分散下降管引入，水進入下集箱後分散進入132根φ42×4無縫鋼管和6mm厚扁鋼組成的節圓為φ2400mm的圓形煙道受熱面，然後產生汽水混合物進入上集箱，由上升管引入鍋筒。

為使集箱避開火焰區，管束低部為U型彎管，爐口段煙道與水平夾角為55度。

為了防止煙道發生變形，在煙道上適當位置設置有加固環。

集箱、管子材質均為20#無縫鋼管（GB3087-1999）。

斜一段煙道、斜二段煙道、末一段煙道、末二段煙道各段煙道管組由分配集箱、下集箱、管組、上集箱組成。

鍋爐給水從鍋筒引出進入分配集箱，為了使集箱各部位温度不出現偏，分配集箱與下集箱進水採用分散下降管引入，水進入下集箱後分散進入132根φ42×4無縫鋼管和6mm厚扁鋼組成的節圓為φ2636mm的圓形煙道受熱面，然後產生汽水混合物進入上集箱，由上升管引入鍋筒。

為了防止煙道發生變形，在煙道上適當位置設置有加固環。為了方便檢修，在煙道還設有人孔。集箱、管子材質均為20#無縫鋼管（GB3087-1999）。

在爐口段煙道上設有氧槍口，氧槍口由管束、上下集箱組成，由於此處温度較高，為防止入口處結構變形，均採用了可卸式水冷套結構，氧槍入口處為防止煙氣外噴，還設置氧槍口氮封裝置（含氮封塞）。

在爐口段煙道上設有下料管，下料管由管束、上下集箱、防磨板組成。ZG系列針形管餘熱回收裝置，是專為煙氣餘熱回收而設計的專用高效節能產品。採用針形管強化熱元件擴展受熱面，水管煙側的受熱面可大大增加，同時煙氣流經針形管表面時形成強烈的紊流，起到提高傳熱效率和減少煙灰積聚的作用。該餘熱回收裝置具有結構簡介、熱效率高、運行壽命長、安全可靠、運行壽命長、安全可靠、維護方便等優點。

近年來，隨着各種能源價格的大幅度上漲，人們對鍋爐的選擇開始着重考慮它的運行成本，現實中，企業生產離不了蒸汽鍋爐，賓館、酒店、小區、洗浴中心的採暖或洗浴離不了熱水鍋爐，鍋爐的燃料費用是非常大的一筆支出。為了儘量避免出現“買得起鍋爐，用不起鍋爐”的這一客觀現象，精明的鍋爐製造商對鍋爐進行了一系列節能改造，改造主要內容就是鍋爐的餘熱回收問題，用着這種餘熱鍋爐的客户對其設備非常認可。

事實上，節能是一個國家能夠可持續發展的關鍵因素之一，如果我們還堅持傳統的能源利用方式，不能使資源有效的循環利用，就會使社會的整個資源環境加劇惡化，並且造成能源的快速枯竭。據可靠資料，我國工業能源的消耗在總體成本中佔有最多的份額，而能源的有效使用率僅僅只有三成左右，成本支出比歐洲發達國家高出很多，所以考慮到經濟效益，節能設備的推廣是勢在必行的一大舉措。 能源的短缺是全世界都面臨的一項嚴重考驗，在這樣一個大背景下謀求發展，開發新新能源是一個方面，更重要的是在節約能源上下足功夫。國內餘熱節能鍋爐的設計和開發已經逐漸成熟，隨着社會的發展，人們會越來越發現節能設備是一個必然趨勢。節能鍋爐的招牌不僅僅是商家促銷的一個重頭砝碼，更是對社會和環境的一大貢獻。

常用餘熱鍋爐採用煙管換熱，其金屬受熱面最低壁面温度與熱流體排放温度之間大致處於一種倍數關係。關於煙管換熱器，假如金屬受熱面壁面温度請求不低於150℃時，其排煙温度通常不得低於300℃，否則必然惹起低温結露腐蝕。

思索到設備運轉極低温度工況，以平安係數1.5倍計，餘熱鍋爐排煙温度不低於450℃，此時餘熱鍋爐可回收熱量約0.5噸，回收效率依然很低。此外，此時温度只是校核温度，當運轉工況因運轉需求必需停止調整時，沒有任何方法直接對壁温停止調整控制。

當餘熱鍋爐尾部受熱面的金屬壁面温度低於硫酸蒸汽的凝結點，就會在其外表構成液態硫酸。長期以來，各換熱設備的尾部受熱面由於結露而惹起的腐蝕經常發作。以致於在餘熱鍋爐設計時不得不經過進步排煙温度或運用傳熱極差的非金屬資料來緩解結露和腐蝕現象的產生，但依然並沒有從基本上處理問題。雖然如此，餘熱回收設備常常在運轉一到兩年後照舊會呈現腐蝕，直至穿孔。

重力熱管餘熱鍋爐一度被推行，固然能夠應用其等温傳熱的特性一定水平上將排煙温度降低，但其尾部受熱面的最低壁面温度仍會低於酸露點温度，不能防止結露招致的腐蝕，且熱管普遍存在產生和積聚不凝氣體而逐步老化、重力作用招致傳熱液膜厚度不均形成傳熱不穩定的狀況。

複合相變環形熱管換熱技術的呈現改動了這一現狀，它採用了熱管的原理，提出了相變段的概念，創始了以壁面温度作為換熱器最根本的設計參數這一新理念。從基本上處理了低温腐蝕難題。相變段處理了低温腐蝕問題，從而使最後的排煙温度無限接近露點而不腐蝕，完成了節能的目的。經過對相變段工質沸點温度調理，能夠對受熱面最低壁温面度完成閉環控制，輕鬆完成了壁面温度的恆定和調高調低的效果。

由於熱管內為真空，流體阻力極小，而環形熱管內外層間距只要10毫米，所以傳熱速度極快，大量熱能經過其很小的橫截面積遠間隔地傳輸而不需求外加任何動力。由於環形熱管的共同構造，使其在熱電工業、化工及石油化工、動力工程、紡織工業、玻璃工業以及電子電器工程等範疇內得到普遍的應用。

環形熱管為雙壁構造，分內管和外管，環形熱管有以下幾個優點：吸熱段在放熱段內部，能夠接受較高壓力。吸放熱段中間間隔最短，使介質蒸汽温度降到最低，相同工況下，運用壽命是普通重力熱管的幾十倍。可平立斜等恣意角度擺放，給產品設計帶來了最大便當。吸、放熱段平行，其傳熱速度比傳統式重力熱管進步數倍。啓動温度可恣意設定，當排煙温度低於露點温度時，系統不吸熱，防止煙温降到露點以下，惹起腐蝕。因而可使最後排煙温度無限接近露點，餘熱回收效率大幅進步。

1、用水位表觀察水位，及時檢修損壞的水位表 ；

2、壓力錶損壞、錶盤不清及時更換；

3、跑、冒、滴、漏的閥門能維修及時檢修或更換；

4、絕熱層、加強內襯層的完好無缺。

5、每班應定期檢查傳動裝置的靈活性及工作狀況，要及時進行潤滑，保證其正常工作；

6、檢查並維修風機、給水管道閥門，給水泵等；

7、檢查鍋爐系統所有連接管道法蘭等部位必須嚴密不得漏風；

8、若引風機發生劇烈振動，應停車進行檢查，一般系內部葉輪磨損而致，應予調換；

9、鍋爐集箱底部地面上和受熱管不可積水，以防止潮濕腐蝕底座；

10、定期檢查三通擋板閥閥門的軸端密封、主軸及電動裝置運轉情況並及時排除故障；

11、經常檢查鍋爐汽壓、水位、過熱蒸汽產量和温度是否正常；

12、檢查全部的基礎地腳螺栓有無鬆動。必須保證緊固，否則會造成震動；

13、每班必須沖洗一次水位計；

14、安全閥手動放汽或放水實驗每週至少一次，自動放汽或放水實驗每三個月至少一次；

15、壓力錶正常運行時每週沖洗一次，存水彎管每半年至少校驗一次；並在刻度盤上劃指示工作壓力紅線，校驗後鉛封；

16、高低水位報警器、低水位連鎖裝置、超壓、超温報警器、超壓聯鎖裝置，每月至少作一次報警聯鎖試驗；

17、設備維修保養和安全附件試驗校驗情況，要詳細作好記錄，鍋爐運行管理人員應定期抽查。

通過研究瞭解到餘熱利用波及的行業很廣泛，而且正向熱能利用的各個領域進展。由於領域不同，方法各異. 從研究中不僅對餘熱的利用有了新的理解，而且還發現的許多新的餘熱利用方法。

例如：發動機餘熱利用主要有三種方法，即温差發電、廢氣渦輪發電以及氟龍透平發電。温差發電主要是利用温差發電材料進行發電，但是由於熱電材料的能量轉換率較低，因而需要開發出轉換率較高的熱電交換材料。廢氣渦輪發電就是利用廢氣驅動渦輪從而帶動發電機發電，這種發電方式對發動機的性能有一定的影響，需要進一步的研究。

我國首台12兆瓦錳硅鐵合金礦熱爐煙氣發電機於2009.9.21在中鋼集團廣西鐵合金有限公司運行。該設備主要是利用煙氣中餘熱的能量來發電，電廠的餘熱利用主要是採取熱泵技術，熱泵是一種把低温位的熱能輸送至高温位的機器。從原理上來看，熱泵與製冷機是相同的，區別在於使用目的。雖然利用熱泵技術會降低循環冷卻水的温度，但是要想達到國家要求的排放標準並非易事。所以熱泵技術利用電廠餘熱的主要問題亦是水温問題。

比如空調的餘熱利用，由於空調是安裝在室內的，空調的餘熱利用與家庭生活密切相關。傳統空調一般是將室內吸收的熱量通過室外機排出，這樣不但會產生很多的温室氣體，也白白浪費了大量熱能。下面詳細介紹了一種利用中央空調餘熱加工熱水的方法，步驟如下：

I 在中央空調冷凝器高温區加裝隔水器，隔水器包容高温區50%-100%的冷凝管並形成獨立封閉的換熱區間；

II將隔水器 輸出端接熱水箱輸入端，熱水箱輸出端接隔水器輸入端，使熱水箱內盛水由隔水器輸入端進入冷凝器高温區經冷凝管散發之餘熱加熱後，再由隔水器輸出端返回熱水箱形成循環水熱。

眾所周知，利用各種廢氣的顯熱和廢棄物焚燒後餘熱為熱源的鍋爐稱為餘熱鍋爐，又稱廢熱鍋爐。

因此，國家提倡大力發展餘熱利用，節能減排，對保護能源，提高人類生存環境的質量都起到積極的作用。在餘熱鍋爐設計中，如何合理的劃分温度區段，是合理佈置餘熱鍋爐受熱面，以及最大限度利用餘熱的基礎。在給定餘熱鍋爐入口煙温條件下，對排煙温度的要求有兩種情況，一種是限制排煙温度，要求排煙温度在合理的範圍內;另一種是不限制排煙温度，要求最大限度的利用餘熱。

無論哪種情況，對於中，低温餘熱利用而言，窄點温差直接影響着餘熱鍋爐的蒸發量以及受熱面的佈置。窄點温差也稱節點温差，是換熱過程中蒸發器出口煙氣和被加熱的飽和水汽之間的最小温差。隨着窄點温差的變化，餘熱鍋爐的相對換熱總面積，相對蒸發量，相對排煙温度也隨之發生變化。

當窄點温差減小時，餘熱鍋爐的排煙温度會下降，煙氣餘熱回收量會增加，蒸汽產量也會隨之增加，即對應着高的餘熱鍋爐熱效率，但平均傳熱温差會隨之減小，必將增加餘熱鍋爐的換熱面積，製造成本增加，因此，在選擇窄點温差時，應注意經濟技術比較的合理性。由於排煙温度受傳熱，環境，用户等種種條件的限制，在鍋爐蒸發量的計算過程中，有兩種計算蒸發量方法，即按排煙温度計算蒸發量和按窄點計算蒸發量。

按窄點計算蒸發量就是選用經濟條件下的最小窄點温差，其得出的蒸發量是鍋爐經濟條件下的最大蒸發量，由此得出排煙温度是經濟條件下的最低排煙温度，因此，利用窄點計算鍋爐蒸發量和排煙温度是比較可靠的，比較準確的，最經濟的。當窄點温差減小時，由於餘熱鍋爐換熱面積的增加幅度較大，鍋爐的投資費用就會增大很多；但當窄點温差取的比設計點值大時，總投資費用和單位熱回收費用的減小程度卻要緩和一些。

從投資費用以及餘熱利用效率最佳的角度考慮，必然存在一個如何合理的選擇餘熱鍋爐窄點温差的問題，窄點温差是確定餘熱鍋爐換熱面積，蒸發量，排煙温度的重要依據。為此，我們在設計餘熱鍋爐時首要就要考慮窄點温差，確定合理窄點温差，是保證經濟技術比較合理的前提，窄點温差的一般範圍為10～20℃，最低可達7℃。