余热锅炉的发展和欧萨斯锅炉的特点

1、余热锅炉的发展和欧萨斯锅炉的特点 在冶金行业中，采用余热锅炉和其它余热利用设备的节能方法， 现已得到广泛的应用。余热锅炉已不仅仅是一台孤立的回收余热设 备，而是现代冶金工厂十分关键而又必不可少的设备，它与熔炼炉和 电收尘器一起，成为现代化冶炼厂的三大设备。 一、冶金余热锅炉的发展趋势 1、余热锅炉的发展进程发展的三个阶段 20世纪 50年代以前为余 热锅炉的发展初期，由于对有色冶金余热的特点和烟气、烟尘的特性 了解不够，误将余热锅炉与一般锅炉等同对待，辐射室及对流管束间 距较小，锅炉短期运行后即被积灰堵死。 60 年代前后为发展中期，主 要炉型有多通道式余热锅炉（如日本田熊株式会社为白银铜冶炼

2、厂设 计的余热锅炉），其最大特点是余热锅炉有一个较大的辐射冷却室， 使积灰问题有所改善，但积灰问题尚未完全解决； 60年代末至 70 年代 初，余热锅炉进入成熟期，锅炉炉型以直通式炉型为主，有一个大的 辐射冷却室，烟气在炉内不转弯，成直流式流动。实践证明，这一炉 型经长期运行是比较正常可靠的。 目前余热锅炉的设计仍采用直通式炉型。它有效地解决了以下几 个问题。 腐蚀问题通过提高锅炉的运行压力，有效地解决了低温腐蚀问 题；通过采用控制炉内金属温度、保持受热面的清洁等措施，防止锅 炉产生高温腐蚀。 积灰问题采用大空间辐射室，降低烟气流速，使烟气中的大颗粒 充分沉降。在对流段烟气横向冲刷管束，减少积

3、灰和腐蚀。对于烟尘 容易粘结的余热锅炉，尽量不设置过热器，一方面防止高温腐蚀，另 一方面防止过热器积灰。 磨损问题采用直通式炉型，使余热锅炉内烟气流动平稳均匀，烟 气流速控制在 5m s 以内，这样可有效地减小烟尘对受热面的磨损。 2、余热锅炉的发展趋势当今余热锅炉朝向大型化、高参数方向发 展。随着有色冶炼能力的提高，余热锅炉容量和参数得到提高，对于 有色冶金系统来说，蒸发量50t/h、工作压力4.2MPa的锅炉被称为大 型余热锅炉。其他行业余热锅炉容量更大，如钢铁冶金行业的干熄焦 余热锅炉，蒸发量已达到100t/h以上，工作压力12.5MPcb 炉型的发展趋势仍以直通道式锅炉为主；循环方式为

4、强制循环以 及强制循环与自然循环的联合循环；受热面结构为外壁采用全膜式 壁，内部对流管束采用膜式管屏和蛇形管束。 余热锅炉内设置烟气挡板，挡板可布置在辐射冷却室和对流区， 以改善炉内烟气流动场和温度场，提高锅炉传热效果，减轻受热面的 积灰。这一设计在国外已较为常见，但国内尚无应用实例。 清灰方式分机械振打、弹簧锤振打、气动振打及爆破清灰等，根 据余热锅炉烟灰的粘结性能不同，选用不同的清灰设施。云南铜业公 司的欧萨斯余热锅炉配置在艾萨铜熔炼炉之后，蒸发量为51t / h, 工 作压力4.2MPa,蒸汽温度254C，烟气量70000mh,进口烟温 1240C，排烟温度 350C，烟气成分：SO21

5、2.6%, CO210.4, H2O25.1%, 023.0%, N248.9%，烟尘含量为 30g/m3 1、炉型该锅炉为直通式炉型,由上升烟道、下降烟道、水平烟道 组成。根据艾萨炉的特点，上升和下降烟道高度大（30m），上升烟道 垂直布置,有利于烟尘的沉降。 2、水循环方式欧萨斯余热锅炉选用自然循环与强制循环相结合的 循环系统。余热锅炉常使用一种循环方式（强制循环或自然循环）， 在一台余热锅炉上同时使用两种循环方式的情况较少。其优点是可靠 性高，锅炉所有外壁均采用自然循环，减少了强制循环水量，便于选 择较小的循环水泵；但实际上，该炉强制循环水量并未减少，据估 算，循环流量富余量40%，这样

6、提高了强制循环系统的可靠性。虽 然经济上有所损失，但余热锅炉运行的可靠性更为重要，锅炉系统最 重要的是水循环，保证了锅炉每一个受热面循环水量充足，可以保证 在烟气温度达1200C、甚至1500C时，亦不会烧坏炉管。 但是，在可靠性提高的同时，也使系统更为复杂。若全部采用强 制循环，则仅需要下降管和上升管各一根即可。而该锅炉 DN350、 DN400的循环水管道有8根，使得管道布置较困难，操作复杂。 3、全机械振打锅炉清灰主要有机械锤打和弹簧振打两种。该锅炉 内部管束和外部管壁均采用机械振打方式，设有 8 套气动机械振打装 置和 70 套电动机械振打装置，总体上与日产炉清灰方式相似，与西北 铅锌

7、厂QSL余热锅炉、贵溪闪速炉和转炉余热锅炉上所用的机械振打 装置形式相同。但与奥斯龙锅炉不同，奥斯龙锅炉采用弹簧锤振打装 置，使用效果较机械振打效果好。 4、艾萨炉炉顶结构目前，上升烟道、下降烟道采用锅炉受热面结 构已逐步被世人接受，有些新炉型的炉体本身也采用了锅炉受热面， 如铜陵公司的奥斯麦特炉上部采用了锅炉受热面，这种型式投资省， 可靠性大。艾萨炉在炉顶采用了锅炉受热面，结构新颖，从锅炉技术 角度考虑完全可行。但存在一个问题，即炉顶一旦漏水，水容易进到 艾萨炉内发生爆炸。曾在 QSL炉上有过教训，水冷插件和直通烟道在 熔体上部，试生产时，发生漏水，水进入熔池里，水位到200300mm 才被

8、发现，所幸当时渣层较厚，未发生爆炸。故不论上升烟道还是炉 顶，一旦漏水，水将会漏进熔池，所以操作要求比较高。因此采取了 一些自控措施，如测量进水流量、出水流量，把炉顶单独作为一个受 热面，当进、出水量有差别时报警等。 5、炉体支吊架余热锅炉一般采用吊挂形式，吊挂在锅炉钢架的最 上层，以保证锅炉受热面良好的弹性，清灰较容易。若采用支撑形 式，则整个锅炉刚性较大，使用机械振打，效果不佳。本台锅炉的上 升、下降烟道采用吊挂形式，水平烟道采用支撑形式，但这种支撑与 传统意义上的大框架支撑不同，采用了细小钢柱，柱脚铰接。这种支 吊结合方式主要根据该炉型决定，因水平部分炉顶的钢架较庞大，对 流管束整体吊挂

9、检修比较困难，所以采用支撑的形式比较好，上面只 有两根梁，而且可以卸下来，检修方便。 6、全膜式壁该余热锅炉本体、所有外壁包括上升、下降烟道、水 平部分外壁、艾萨炉炉顶等均采用膜式水冷壁。根据炉内温度的不 同，膜式管子间距为 60 100mm。 7、锅炉与艾萨炉接口在入口部分的 3m段有一个沙圭寸和一个移动 式冷却屏，将其提起后，可放进烟道闸板，此做法较新颖。因余热锅 炉较艾萨炉事故多，余热锅炉在运行过程中很难做到不爆管、不泄 漏，其检修周期与冶金炉并非同步，故加一个水冷烟道闸板很有必 要。而采用水平式的水冷闸板、提升式的受热面结构形式比较合理， 检修方便。在白银炉余热锅炉设计中亦采用了水平式

10、水冷闸板，但接 口部分不能提升。 8、锅炉出口烟道垂直向上一般来说，锅炉烟气出口有向上和水平 两种形式。从传热角度看，因为烟气向上走，而对流管束有6m高，烟 气充满不了整个内部空间，下部分受热面利用率较低，所以烟气出口 采用水平形式比较好。如果烟气水平出口在中心线附近，烟气充满度 较好，也能充分利用受热面。若烟气出口设计为向上的形式，则可充 分利用空间，在尾部增加一个过道，操作人员可以方便地从左边绕到 右边。 9、锅炉钢架该锅炉的钢架设计有两个特点，熔炼炉用钢架和余 热锅炉用钢架合为一体，此为该炉型独有设计，常规余热锅炉的钢架 仅是余热锅炉的一部分，而很少与熔炼炉整个厂房连成一体。钢架 截面大，钢架高度达60m柱子采用截面为1200X 600的H型钢，以承 受来自锅炉与艾萨炉的各种荷载。 10、炉体导向装置常规导向装置上有两个环，一个与炉体焊接， 另一