余热锅炉的结构及工作原理

  根据结构及形式，余热锅炉可分为管壳式和烟道 式余热锅炉。管壳式余热锅炉的结构与管壳式 换热器无多大区别，并同样有固定管板式、浮 头式及U形管式等。烟道式余热锅炉的结构与 普通锅炉的相似，有耐火砖砌成炉膛，炉膛内 装设管束，高温气体通过炉膛，将管束内流动 的水加热汽化。

  管壳式余热锅炉是火管锅炉，烟气在受热管管 内流动，水在管外的锅壳中流动。热量通过管 壁传递给管外的水。通常管壳式余热锅炉只是 水的蒸发，没有过热段和省煤段。大型管壳式 余热锅炉有汽包、上升管、下降管。而小型管 壳式余热锅炉采用锅壳上部的空间进行汽水分 离。

  余热锅炉的主要特Fra Baidu bibliotek如下： 高温度高压力，如合成氨生产中重油汽化炉后的余热

  一段式结构:余热锅炉内装有一束列管，中部 等有调节阀的旁路，储热口部分和段间都衬有 耐火材料，并且段间的耐火材料还带有外衬。

  二段式结构：由一中间隔室分隔，后段拥有内 部旁路控制，使出口温度保持恒定，余热锅炉 是卧式布置，能自然循环。采用加强管板，炉 管与管板的焊接为全焊头结构，入口气室、入 口管板和中间隔室的简体表面暴露于工艺气中 的部位都有耐火衬里。

  螺旋管式余热锅炉又称盘管式余热锅炉，是一种 新型结构的乙烯装置用余热锅炉。基本上位立式 管壳式换热器，由气体分布器、双套管螺旋管、 集流箱、汽水分离器、降水管等组成。它的结构 特点是采用了180°的半螺旋状的双套管结构。 它的优点是结构紧密相连，能与裂解炉联合在线清焦， 雾沫夹带少，使用原料范围广，操作安全。由于 采用盘管结构，免除了壳体与管子之间因膨胀差 而产生的热应力，运行可靠。缺点是结构较为复杂， 用材讲究。它分为四角单层盘管式和四角双层盘 管式两种。

  插入式余热锅炉主要适合于大产气量，较高蒸 汽压力以及载热介质为高温、高压、高流量的 操作条件。它的优点是在高温区域没有厚管板， 不需要补偿因温差产生的相对伸长量，它本身 不伸缩，受热面换热均匀；同时结构相对比较简单，安 装维修方便。

  根据高温气体通过管内还是管外，余热锅炉分 为火管余热锅炉和水管余热锅炉。水管余热锅 炉有双套式（俗称刺刀形）、立式U形管式等 形式；火管余热锅炉有一段式结构和二段式结 构。

  烟道式余热锅炉是一种用以回收利用各种炉窑 的排烟余热的锅炉。由于余热源是炉窑排出的， 一般都是常压或微正压的炽热烟气（或工艺 气）。且这类余热锅炉的结构与工业锅炉或电 站锅炉相似，故称为烟道式余热锅炉。常用于 硫酸生产装置、石油裂解装置、催化裂化装置 等。

  对于螺旋管式余热锅炉，如果气体在管内流 动速度过大，阻力损失和换热管的热强度增大， 在气体入口的水侧管壁上易形成膜态沸腾，造 成换热管局部过热，使管子受损；如果流动速 度太小，管壁易积炭，使换热效率下降，所以 一般控制流速在40m／s左右为宜。

  锅炉，进口气温为1350℃，压力为3.2～4.0Mpa; 急冷，在某些工艺过程（如石油烃裂解制乙烯）

  中，为减少副反应，需尽快的将气体降温，因而 余热锅炉应具有高的传热速率； 严控气体出口温度，发欧文气体（如烃解气） 冷却时，若温度不高于高沸点组成的露点，这些组 分将冷凝析出；如果其中含有腐蚀性气体，还会 形成酸雾，腐蚀设备；

  一是使高温气体在进盘管之前得到缓冲，使气 体能更好、更均匀的分配于每根盘管；

  二是如果汽化炉衬里层一旦受到气体冲刷，掉 落的碎片带入余热锅炉，则通过分离罐将其分 离，壁面碎片堵塞换热器，。保证设备能正常 运行。

  烟道式余热锅炉是水管锅炉，水或蒸汽在受热 管的管内流动，烟气在受热管管外的烟道中流 动。烟气通过冲刷管子的外表面将热量传递给 管内的水或蒸汽。烟道式余热锅炉的显著特点 是，在一个烟道里有预热器、过热器、蒸发器、 省煤器、烟囱、汽包、上升管、下降管、等部 件。

  火管余热锅炉是高温气体在炉管内流动。沸水 从汽包经下降管流入锅炉底部，在管壁受热， 变为汽水混合物，由上升管返回汽包。这种余 热锅炉结构相对比较简单，因壳体承受蒸汽压力，适用 于生产压力不高的蒸汽。

  水管余热锅炉是沸水流过管内，高温气体流经关 外。因锅炉的壳体不承受蒸汽压力，适用于生产 高压蒸汽。根据沸水的流动形式，水管余热锅炉 又可分为以下形式；①自然循环式，管内沸水流 动的推动力是下降管内的水与上升管内的汽水混 合物之间的密度差。为保证一定的存环量，汽包 需有足够的安装高度。②强制循环式，在下降管 路中安装循环泵，借以提高管内沸水流速，防止 汽包停滞恶化传热。因这种锅炉在运转、维修、 投资等方面有许多坏因，仅在特殊场合采用。

  普通列管式余热锅炉主要由烟气进口管箱、出 气口、烟气出口管箱、管板、进水口、换热管、 支座等组成。它根据安装形式分为立式、卧式 和斜置式余热锅炉。

  薄管板式余热锅炉是一种双层薄管板形锅炉， 其结构特点是上管板用普通厚度板作为固定点， 下管板为柔性结构。为增减薄管板的强度，可 用以特殊结构的棚板支承薄管板。壳程水进口 处有遮板，使水进入后先向下流，然后经下管 板再向上流动。下封头内裂解气进口处设有气 体分布器，由两层不同角度的折流板组成，也 用于乙烯装置高温裂解器的热回收。

  粉尘含量高，某些高温气体含有粉尘（如硫酸 厂沸腾炉出口炉气含尘量约为200g／m³）， 石油裂解气中含有炭黑等微粒，必须在结构上 最大限度地考虑粉尘堵塞和冲刷磨损；

  密封，有些高温气体是易燃、易爆或有毒的， 这是密封常成为余热锅炉生产设计中的难题。