锅炉余热设计

1、目 录摘要 1 Abstract2引言 3第1章 关于余热锅炉41.1 余热锅炉的现状与发展 4余热的背景4余热的存在4余热资源的分类4余热利用的一般方法5余热利用的特点5余热锅炉的发展51.2 余热锅炉的设计背景及条件 7设计背景7改造项目71.3余热锅炉设计条件说明及分析8第2章 余热锅炉的设计82.1设计原始数据及要求8 余热锅炉设计参数8 设计要求9 设计思路9 烟气焓温表9 各段吸热量分配92.2受热面的结构设计 102.3过热器的设计 11 过热器结构尺寸计算11 过热器段热力计算122.4蒸发器的设计 13 蒸发器结构尺寸计算13 蒸发器段热力算132.5省煤器的设计 14 省煤

2、器结构尺寸计算14 省煤器段热力计算152.6阻力校核 15 过热器段蒸汽流动阻力计算15过热器段烟气流动阻力计算16 蒸发器段流动阻力计算16 省煤器段水流动阻力计算16省煤器段烟气流动阻力计算16 流动阻力校核172.7设计结果 17第3章 设计中需要考虑的问题183.1受热面烟气流速的选择 183.2 积灰的防止和清除18积灰 18积灰的防止 20积灰的清楚 213.3 腐蚀问题21低温腐蚀213.3.2高温腐蚀233.4 磨损问题23磨损的机理 23影响磨损的因素 23磨损的防止 24第4章 方案布置及说明 254.1水循环分25自然循环25强制循环254.2受热面的积灰与清灰264.

3、3管束的震动问题 26振动的破坏形式 26管束振动分析 26防止措施 274.4磨损问题274.5其他问题28 烟气系统 28热力系统28炉水水质29 疏水排污系统 30热工检测及控制304.6规范 31小结 32参考文献 33摘要：在这次设计中要求设计压力为3.82Mpa蒸汽温度为420。在设计中应充分考虑受热面的积灰，低温腐蚀和震动问题。指出采用螺旋肋片管可使锅炉结构更为紧凑、传热效果更为理想。腐蚀是影响余热锅炉寿命的重要原因，它一般分低温腐蚀和高温腐蚀。低温腐蚀的特点是均匀性的腐蚀，它使管壁厚度逐渐减薄以至破裂。高温腐蚀的特点是局部性溃疡性腐蚀，它使管子因管壁穿孔而破坏。一般说来。合金中

4、的含铬量越大，则越能抗腐蚀。在设计中应充分考虑受热面的结构设计，包括锅水循环系统应选用简单回路以及锅炉钢管的选择。重点阐述了低温腐蚀和高温腐蚀的形成原因以及防止发生高温腐蚀和低温腐蚀的设计、余热锅炉的热负荷不稳定性、锅水循环方式、振动和磨损问题，还有余热锅炉主要部件即过热器、蒸发器、省煤器的改造设计方案, 以保证余热锅炉的正常运行。关键字：余热锅炉；螺旋肋片管；腐蚀；积灰；方案设计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.引言随

10、着国民经济的日益增长，我国能源的生产和需求之间的差距越来越大。开源节流是解决能源供需矛盾的可靠办法。因此，要求我们在加强管理和革新落后生产工艺的同时，在更加经济、合理地用好一次能源的基础上，考虑如何更好地开发和利用二次能源的问题。我们知道，余热锅炉是利用二次能源的重要组成部分（高温烟气）的主要手段之一。因此，如何使余热锅炉的制造和运行更加完善，更好地满足工艺革新的需要，也是当前我们热力工作者面临的课题。 在目前工业生产中，使用着各种炉窑，如加热炉、转炉、反射炉、沸腾焙烧炉、回转炉等。这些炉窑都耗用大量的燃料。它们的热效率都很低，一般只有30%左右，而被高温烟气、高温炉渣、高温产品等带的热量却达

11、4060%。其中可利用的余热在冶金方面约占燃料消耗量的三分之一，机械、玻璃、造纸等方面占15%以上。随着工业的发展，科学技术水平的不断提高，余热利用在对改善劳动条件、节约能源、增加生产、提高产品质量、降低生产成本等方面起着越来越大的作用，有的已成为工业生产中不可分割的组成部分。 此次余热锅炉的设计，主要参考了当前国内外余热锅炉设计和运行方面的一些技术资料和徐老师的指导。在锅炉整体布置上，力求做到立足全局，保证安装维护的方便和锅炉运行的可靠。但我国目前的技术现状与世界先进水平的差距还很大，大部分余热尚未充分利用，因此在当前能源供应日趋紧张的总趋势下，大力开展回收余热的工作已经日益提到议事日程上来

12、。第一章关于余热锅炉1.1余热锅炉的现状与发展余热的背景在工业生产中，很多方面已经采用了一些新工艺、新技术和新设备，相应的降低了热能的消耗。但是在生产过程中由煤油天然气等一次能源所转化出来的热能，只有一部分得到了有效的利用，还有相当一部分热能余热在燃烧或加热之后没有被充分利用而浪费掉了。因此，一般来说，根据排放掉是剩余热能的数量便可估计出热能利用率的高低。而工业生产中，使用着各种炉窑，如加热炉、转炉、反射炉、沸腾焙烧炉、回转窑等。这些炉窑都耗用大量的燃料。它们的热效率都很低，一般只有30%左右，而被高温烟气、高温炉渣、高温产品等带走的热量却达40%60%。其中可利用的余热在冶金方面约占燃料消耗

13、量的三分之一，机械玻璃造纸等方面占15%以上。随着工业化的高度发展，各种生产系统排出的废气、废液及废渣增多，由此带来的公害日益严重。为避免环境遭受污染，保障人门的正常生活与安全，必须对排放的废物进行净化处理。随着科学技术水平的不断提高，余热利用在对改善劳动条件、节约能源、增加生产、提高产品质量、降低生产成本等方面起着越来越大的作用。目前，我国的能源利用率是不高的；平均还不到30%。而在一些发达国家里，已达40%以上，甚至有的已经超过了50%。当然，能源利用率的高低与生产设备的先进和落后、工艺流程是否合理、设备的完好情况，维护保养工作的好坏以及能源管理工作的水平都有关系。但是要看到，在工业生产的

14、燃烧或加热过程中，不可避免的要有种种余热被排放出来。因为有的余热不排放出来，就达不到生产工艺的要求。从节能和提高能源利用率的角度来看，合理的回收和利用余热，不仅是十分必要的，而且也是完全可能的。但这并不是说，对所有的余热都要全部加以回收。第一，这既没有科学根据，技术上也不可能；第二，回收多少，必须进行综合经济效益分析才能决定。所以，合理而充分的回收余热资源，才能达到迅速提高能源利用率的目的。余热的存在各种工业加热炉热处理炉等炉窑在冶金和机械制造行业里是很多的，如轨钢加热炉、锻造加热炉、化铁炉、退火炉、正火炉、渗碳炉等。在这些不同类型的炉子里，被加工的金属物料基本上是不发生化学变化的，只是把它们

15、的温度升高或使其熔化而已。根据锻造工艺的要求，物料在吸收热量之后，从炉内取出，趁热进行锻打，此时物料必然带有热量，利用它的高温展、延、塑性加工成行，但是热量却随着锻打而散去。热处理工艺则要求物料在炉子里进行升温、蓄热、恒温、降温、冷却等一系列工艺过程，一般要等完全冷却后才能出炉。在这些工业窑炉的加热过程中，为了要保持相当高的温度，不得不随时添加燃料来维持稳定的燃烧，以满足工艺上的要求，然而燃烧生成的高温热炉烟却带着很多的热量不断的被排放掉。排放的热炉烟温度一般在摄氏四、五百度，甚至上千度。这不仅浪费了能源，而且也对环境造成了污染。如果这种余热不加以回收和利用，显然是不合理的。因此一般采用余热锅

16、炉回收这部分热量。余热资源的分类余热属于二次能源，它是一次能源和可燃物料转换过程后的产物，是燃料过程中所发出的热量在完成某一工艺过程后所剩下的热量。一般分成以下七大类：（1）温烟气余热（2）高温炉渣余热（3）高温产品余热（4）冷却介质余热（5）可燃废气余热（6）化学反应及残炭的余热（7）冷凝水余热。余热利用的一般方法.1余热锅炉法 采用余热锅炉来回收余热的方法，近二十多年来，在各个工业部门中已得到广泛采用。它既可利用高温烟气余热、化学反应余热、可燃废气余热，也可利用高温产品余热。如炼焦炉产出赤热焦炭的余热，要想直接利用确实是会有一定的困难，但如采用惰性气体进行干法熄焦，惰性气体温度升高后再进入

17、余热锅炉回收热量，冷却后的惰性气体再送去熄焦，这样往复循环即可顺利地将余热回收起来。余热锅炉可生产出高压、中压或低压的蒸汽。蒸汽有广泛的用途，不但右以用来发电和供生产、生活用热，有的还可以用来强化生产。因此有的余热锅炉已成为生产中不可缺少的重要环节之一。如在炼铜闪速炉熔炼技术中就是这样。.2 热水法 有的余热采用锅炉回收有一定的困难，例如泠却水、高温炉渣等。但可利用这种余热将水加温到一定的温度，如淬渣水温度就可达80以上，经沉淀过滤后送往热用户即可使用。我国某些钢铁厂和有色金属工厂即采用此法解决了大面积建筑物的采暖问题，从而节省了大量燃料。另外这种热水也可用来加热低沸点工质。这种方法在利用低温

18、地热资源方面，已在多处进行试验并取得了一定的成果。.3预热空气法 用余热来预热空气，在钢铁方面早已采用。为了进一步提高工业炉的热效率和强化生产，越来越迫切地需要预热空气。但应当注意到，余热热源的烟气工作条件往往是很恶劣的，因此利用它来预热空气进要特别慎重。.4烟气-流体换热器 利用烟气余热加热各种有机流体的换热器。化工合成、石油精炼等行业采用这类设备较多。.5余热、干燥物料 用余热来预热、干燥原材料、矿石等。1.1.5余热利用的特点在工业领域内，由于使用的生产方法、生产工艺、生产设备以及原料、燃料条件的不同和工艺上千变万化的需要，从而给余热利用带来很多困难。要想解决这些困难，必须清楚了解它的特

19、点。一般来说其特点如下： （1）热负荷不稳定 （2）烟气中含尘量大 （3）烟气有腐蚀性 （4）受安装场所固有条件的限制余热锅炉的发展.1 余热锅炉是指那些利用工业过程中的余热以产生蒸汽的锅炉，其主要设备为锅炉本体和气包，辅助设备有给水预热器，过热器等。在化工或石油化工中广泛应用，据统计化学工业的余热资源大约占整个行业燃料耗量的15%，可见化学工业的余热资源是相当丰富的，利用这部分余热的经济效益是相当大的。自20世纪70年代以来，由于世界性的能源短缺，各工业部门都十分重视节约能源¸回收能源，余热锅炉作为回收热能的主要设备，其发展也迅速。综合余热锅炉的发展情况，主要有下列几点发展方向。（

20、1）大型化（2）高参数（高温高压）（3）自动化（4）定型化（5）高中低余热同时开发利用（6）强化传热技术引入余热锅炉（7）出现外加热载体余热锅炉 干法熄焦技术 利用流化床回收高温颗粒物料的余热（8）垃圾焚烧处理用余热锅炉.2余热锅炉的工况特点（1）高温高压 不少废热锅炉是在高温高压下工作。以轻柴油和石脑油等为原料的大型乙烯装置中的废热锅炉，即利用高达800左右的裂解气以产生814MPa的高压蒸汽。（2）腐蚀气侧腐蚀 气侧腐蚀不仅与热气体的组分、温度、压力有关，而且与人气体的流速及含尘量等有关。冲蚀 若热气流中含有大量粉尘，特别是研磨性粉尘，当气流速度大，加热面就容易受到冲蚀。低温腐蚀 在工艺气

21、或烟气的热气流中，一般都含有腐蚀性气体的组分。这些气体在高温时，对锅炉的传热面不发生腐蚀，但当热气流经废热锅炉冷却后，其温度降到低于腐蚀性气体的露点时，便会与冷凝定水气作用生成酸，从而剧烈的腐蚀传热面。高温腐蚀 高温高压操作的废热锅炉，有的工艺热气体组分呈现出极强的化学活性，对钢中的合金元素，发生化学反应，使钢材腐蚀。在足够高的温度和压力下，氢使钢脱碳，导致所谓氢腐蚀。氮化市由于氨分解生成原子状态的氮的扩散和吸附所致，氮化以后生成硬而脆的氧化物，使机械性能下降。水侧腐蚀电化学腐蚀 电化学腐蚀时把腐蚀过程看作早金属表面的个别区域上有腐蚀性原电池工作的结果。蒸发管内表面由于外部加热不均匀，局部存在

22、温度差，形成温差电池，促进腐蚀。另外由于存在温差，便形成相应碱的浓度差，构成浓差电池，也促进腐蚀。沸腾现象引起的腐蚀 当蒸发管内产生沸腾现象时，管内壁的金属表面上，气泡急剧产生并不断跑出，使壁温迅速上升，而溶液流入又造成急冷，这样反复急冷急热，即形成热冲击，使保护膜破坏，引起局部腐蚀。锅垢引起的腐蚀 若锅垢存在时，使传热变坏，管壁温度升高，并使管壁表面温度与溶液温度相差很大。缝隙腐蚀 管子与管板间存在缝隙，则渗入缝隙中的流体中的苛性物或氯化物逐渐浓缩，因而也会产生腐蚀。氧腐蚀和二氧化碳的腐蚀 氧和二氧化碳的腐蚀按其性质来说，都属于电化学腐蚀氧是去极剂。（3）合理选材和对金属材料的要求合理选材

23、由于废热锅炉系处在高温高压而又有腐蚀的工况下工作，因此除应对废热锅炉工艺，操作条件及结构形式给予相应保证外，对其所用金属材料，必须要求在高温下具有较高的强度和一定的耐腐蚀性能。如果进入废热锅炉的气体温度不同，单从压力的角度来考虑选材则一般可以采用优质碳钢。对于废热锅炉是处在干高温高压的条件下操作，而介质又含有氢、氮、氨时，则通常选用合金钢。原因是耐热合金钢一方面适用于高温高压，另一方面有些耐热合金钢含有的元素具有耐氢、氮、氨腐蚀的性能。对金属材料的要求 有足够的抗拉强度限，屈服限和持久限。高的抗氧化性。良好的组织稳定性。管子材料应具有良好的热加工工艺性，特别是可焊性。废热锅炉钢板一般除承受较高

24、的内压外，还受到冲击、疲劳载荷及水和蒸汽介质的腐蚀作用。较高的强度 对于低碳钢、低碳锰钢及低碳锰钒钢在380以下，其他低合金热强钢在420以下，设计时以抗拉强度限和屈服限为依据，如超过上述温度则应考虑持久限。良好的塑性、韧性和冷加工性能 对于塑性，尤其是常温条件下的塑性，也是要考虑的一个重要条件。较低的缺口敏感性 在制造中往往要在钢板上开孔和进行焊接，造成应力集中，故要求钢材应有较低的缺口敏感性。良好的低倍组织 要求钢的分层、非金属夹杂、气孔、疏松等缺陷要尽可能少，不允许有白点及裂纹。良好的加工工艺性能和焊接性能 为了保证余热锅炉所用的钢管，钢板具有良好的可焊性，只允许使用含碳量低的钢材，对于

25、适用珠光体钢时，对钢材中含碳量要求如下：1）碳钢0.24%；2）0.5%钼钢0.24%；3）铬钼钢及其他复杂牌号的珠光体钢0.15%。如果材料超过以上含碳量时，必须经焊接试验合格后才能选用。1.2 设计背景及要求1.2.1设计背景 某炼油厂联合车间催化装置余热锅炉，由于现有催化装置处理能力增大，余热锅炉原设计的烟气流通截面显得偏小，导致烟气大半直接排放，能量得不到有效利用，影响了炼油装置能耗的降低。本设计按照现有的联合装置的再生烟气参数以及烟气的基本条件，针对余热锅炉的原设计参数及结构进行分析计算，找出问题的关键，提出合理的改造方案，使再生烟气的能量得到充分利用，同时使改造费用限制在合理的范围

26、（投资回收期不超过一年）。本工程为改造项目，在保证满足工艺条件和现场条件的基础上，尽量利用原余热锅炉系统中的辅助系统和设备，以减少改造费用。催化余热锅炉再生烟气走向与接口完全不变。自低压过热器后的烟道结果基本不变，改造后的余热锅炉烟气阻力不大于再生烟气的允许阻力降，以保证全部烟气能经过余热锅炉，使能量得以充分回收。余热锅炉本体外的主蒸汽输送管道保持不变。1.2.2 主要改造项目.1更换中压蒸汽过热器 原有的蒸汽过热器采用25*2.5 蛇形管束，刚性差，固定方式亦不合理，在较大的烟气流量（流速为24m/s）下，极易产生振动，影响整个余热锅炉的运行，本次设计拟用螺旋肋片管，更替原有的过热器，其目的

27、主要是在现有的场地条件下，加大烟气的流通截面，减小烟气流动阻力，同时，具有强化传热，缩小受热面布置空间的效果。1.1.2.2 更换中压锅炉的蒸汽受热面 原有余热锅炉蒸汽受热面采用双锅筒对流管束结构，其特点是受热面管子布置密集，烟气流通截面小，烟气流速大（烟速为22 m/s），烟气流动阻力大。此次设计拟用螺旋肋片管代替光管结构，且只设上锅筒用于水循环和气水分离。蒸发器分多组，分别构成多个独立的循环回路。.3更换原有的锅筒 原锅筒已投用二十余年，且现场不易开孔，热处理。因此，改造中对原有锅筒弃置不用，新锅筒按改造后的蒸汽产量设计。安全附件及仪表（压力表，安全阀，水位计）全部重新配置。1.3余热锅炉

28、设计条件说明及分析表1.1 余热锅炉设计条件参数 单位 数值正常烟气流量 m3/h 11*104 平均烟气温度 oC 570 CO2% 12.45 CO% 0.25 N2 % 74.5 O2 % 2.7H2O% 10.0SO% 0.1 给水温度 oC 104 过热蒸气压力 MPa 3.82 过热蒸气温度 oC 420 低压蒸汽进口压力 Mpa 1.2 低压蒸汽进口温度 oC 180 低压蒸汽出口压力 Mpa 1.0 低压蒸汽出口温度 oC 250 蒸汽量 t/h 16允许烟气阻力 pa 5000 排烟温度 oC 185-200 *以上蒸汽参数不考虑蒸汽减温，本文中的气体体积若无特殊说明，均为标

29、准状态下的体积由设计背景可知本设计要达到下列要求：（1） 量得到充分利用（2）投资回收期不超过一年（3）保证满足工艺条件和现场条件的基础上，尽量利用原余热锅炉系统中的辅助系统和设备，以减少费用的投入（4）烟气走向与接口完全不变（5）自低压过热器后的烟道结构基本不变（6）阻力不大于允许阻力降（7）本体外的主蒸汽输送管道保持不变在设计改造过程中，首先应充分考虑到其特殊性。(1) 再生烟气中含有硫氧化物SOX,其含量因原料油中的含硫量不同而不同.该厂的再生烟气中SOX的含量达1/10000.根据经验,再生烟气中3的含量占SOX的总量约10%.因而其酸露点温度可达130150,高于余热锅炉的进水温度1

30、04,有可能造成低温腐蚀(2) 再生烟气中含有催化裂化粉尘,其含尘量在100180mg/m3,其中90%以上粉尘粒度小于20,由于分子引力和静电引力的作用极易附着在受热面上形成松散性积灰,从而影响传热效果。 (3) 余热锅炉处于微正压下运行(20003000Pa)炉体密封问题至关重要,否则烟气外漏,将污染周围的环境.设计中尤其要考虑余热锅炉在启停过程中由于热应力的作用造成的余热锅炉泄漏问题。(4) 再生烟气的烟温较低(530),而用以生产中压中温蒸汽(3.82MPa/420),两者之间温差较小,根据热工学公式:Q=KHtm在一定的传热量Q下,若传热温差tm较小,必须强化传热以增加传热系数,但传

31、热系数在对流换热的条件下(例如烟气流速一定),其增加量受到限制.因此再生烟气余热锅炉的受热面必须采用扩展受热面代替光管以大幅度地增加传热H。 第2章 余热锅炉的设计2.1设计原始数据及要求余热锅炉设计参数（1）.烟气入口温度 570 （2）.烟气出口温度 200 （3）.烟气流量 110000 Nm3/h（4）.烟气成分：RCO2=12.45% RN2=74.5% RO2=2.7% RH2O=10% RCO=0.25% SOx=0.1%粉尘含量100180mg/Nm3（5）.锅炉给水压力4.0Mpa锅炉给水温度104（6）.蒸汽管网中压3.82MPa 设计要求1.余热锅炉设计参数的选择2.设计

32、内容烟气焓温表各段吸热量分配热力计算3.利用计算机绘图手段画出方案布置图设计思路.1熟悉课题，阅读相关资料.2设计中考虑要点 设计参数选择的经济性 螺旋肋片管换热器 钢耗与锅炉结构的紧凑性 流动阻力 积灰磨损腐蚀 安装维护的方便性 运行的可靠性 改造技术的经济性 结构和运行的特点.3改造方案的基本原则与措施 原有的基础及钢架结构基本不变。 烟气走向与接口完全不变 自低压过热器后的烟道结构基本不变 更换中压过热器，扩大其烟气流通面积 更换对流管束（蒸发器），扩大其烟气流通面积 增加蒸发器的实际传热面积，以祢补原省煤器传热面积的不足。烟气焓温表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各段吸热量分配由烟气进出口温度查得： I y570=90.92*106 KJ/h，I y200=30.36*106 KJ/h根据水和水蒸气热力性质图表，由P=3.82MPa t1=4

34、20 t2=104因为考虑烟道阻力，所以按P=4.0MPa及工质进出口温度查表得h”=3265 kJ/m3; h=438.85 kJ/m3由能量平衡关系，得 0.975*( I y570 - I y200 )=D*( h”- h)则0.975*(90.92-30.36)*106=D*(3265-438.85)，即得蒸发量D=21t/h吸热段 数值名称过热器蒸发器省煤器烟气进口温度570 512288烟气进口焓KJ/h 90.92*10681.061*10644.277*106工质进口温度250.4250.4104工质进口焓kJ/kg2800.51087.2438.85工质出口温度420250.

35、4250.4工质出口焓kJ/kg32652800.51087.2工质吸热量kJ 459.21713.3648.35烟气放热量kJ 459.21713.3648.35前两者关系相等相等相等烟气出口温度 512288200烟气出口焓KJ/h81.061*10644.277*10630.36*1062.2受热面的结构设计余热锅炉受热面应由3部分构成:过热器、蒸发器和省煤器。余热锅炉采用单汽包自然循环锅炉,而不采用强制循环。主要考虑到强制循环要增加两台热水循环泵,同时还要设置两套供电回路,以保证锅炉水循环的安全。增加投资费用和运行费用。采用自然循环,要将汽包置于较高位置,以保证蒸发器中汽水混合物有足够

36、的有效压头,以克服流动阻力,保证水循环的可靠性,这次设计采用自然循环 。顶部进口的烟速可取820m/s，有的还要大些。因为从顶部进入时，炉内烟气动力场容易组织，对烟尘的分离和沉降也有好处，同时也可缩小进口烟道的尺寸。烟速高也可以减小烟尘在烟道中的沉降，从而减轻烟道中的积灰。进口截面的形状一般采用圆形。锅水循环系统应选用简单回路 所谓简单回路是指回路中没有和其它回路共用的管件。循环回路应按受热强度相差不大的原则来划分区段。将各区段的锅水循环系统配置成有独立的下降管和上升管的简单回路。在冷却室的四角，最好将1-1.5米宽的受热面配置成单独的回路。受热面结构设计是在锅炉炉型、参数、水循环方式以及设计

37、所需的基础数据确定了的基础上进行的。受热面是锅炉主要组件之一。是锅炉的核心部分。它关系到传热性能的好坏，水循环是否可靠，烟气动力场组织是否合理，以及为它服务的元件能否适应等等。在作受热面结构设计时，应注意下列问题。锅炉钢管的选择 余热锅炉的工作压力一般为中低压，很少用高压。进口烟气温度一般最高不过1300-1400，所以它的蒸发受热管及水冷壁管可采用低碳钢锅炉钢管。在特殊情况下及高压余热锅炉中，应选用锅炉用高压无缝钢管。管径的选择主要受两个因素的影响，即锅炉水循环的安全性及受热面的制造成本。如选用管径过小，会增加锅水循环的阻力，降低水循环倍率，当强制循环时会增加循环水泵的电耗量。如选用管径过大

38、，会增加受热面的制造成本。一般来说，对于中、低压的自然循环余热锅炉，常选用的钢管内径为4060mm。循环回路高度大时，可选较小的管径；反之，应选较大的管径。对于强制水循环锅炉，辐射室内的水冷壁管常选用内径为4050mm的锅炉钢管，对流蒸发管常选用内径为2542mm的锅炉钢管。当管中含汽率大时应选较大的管径；反之，可以选较小的管径。钢管的种类通常有两种，即光滑管和翅片管。（1）光滑管。我国已有各种标准的钢管可供选用。YB232-70为“锅炉用无缝钢管”标准。YB529-70为“锅炉用高压无缝钢管”标准。（2）翅片管。我国目前尚无系列产品，制造锅炉需用时多采用在钢管上焊接扁钢来解决。有的用高频焊接

39、，有的用手工电焊。为了提高传热效果根据具体情况制造螺旋鳍片管,比起光管占管空间大，制造也较困难，但大大提高了传热系数。合理地确定锅炉烟气进口的位置和截面的尺寸 确定锅炉烟气进口的位置和截面的尺寸很重要，它是根据两个因素决定的：即根据工业炉排烟口位置的高低和锅炉内烟气动力场合理组织的需要。烟气进口的位置，一般有前面进口哈顶部进口两种形式，一般采用前面进入的较多。在前面进入时，进口面积的大小由入口烟速来决定，一般入口烟速取3-8米/秒，也可取入口为前墙面积的20-35。当烟气有爆炸的可能性时应设有专用的防爆门 防爆门应装在不致威胁操作人员安全的地方。防爆门的面积按每立方米锅炉容积不小于0.025平

40、方米计算。防爆门的数量按所需面积来确定，在各段烟道上至少要装设两个防爆门。防爆门应保证开闭灵活，严密不漏，并有足够的通道和开启量。开启压力一般可以采用50毫米水柱。如有特殊要求时，可按其要求进行个别设计。在较大型的余热锅炉中，按上述方法算出防爆面积，往往会出现布置上的困难。在这种情况下，除设置一定面积的防爆门，以减轻爆炸力对余热锅炉的危害外，还应采取其它措施，如在炉墙护板上布置一定数量的用强度较低的金属板制作成的爆破板，以保证锅炉的安全运行。在设计受热面时应考虑它的支吊件的安装位置，以保证受热面在受热面在受热或冷却时能自由膨胀，以防止把焊口或管件拉坏。另外，对于吹灰、振打、观察孔、人孔等都应全

41、面加以考虑，以保证操作的方便和人身的绝对安全。2.3过热器的设计原有的蒸汽过热器采用25×2.5蛇形管束，刚性差，固定方式亦不合理，在较大的烟气流量下，极易产生振动，影响整个余热锅炉的运行。本次改造设计拟用螺旋肋片管，更替原有的过热器，其目的主要是在现有的场地条件下，加大烟气的流通截面，减小烟气流动阻力，同时，具有强化传热，缩小受热面布置空间的效果。过热器结构尺寸计算（如表2.1） 表2.1序号数值名称符号单位计算公式结果1烟道流通面积LMa*b=4*6242管子直径及布置Dmm顺列,逆流布置38*43横向排数Z1404纵向排数Z2待求5横向节距S1mm1006纵向节距S2mm100

42、7蒸汽流通面积Fm2Z1dn2/4=40*3.14*0.032/40.02838烟气流通面积FYm2M-d*b*Z1=24-0.038*6*4014.88 9烟气有效辐射层厚度Sm0.9*d（4S1S2/d2-1）=0.9*0.038*（4*0.12/3.14/0.0382-1）0.2674过热器段热力计算（如表2.2） 表2.2序号数值名称符号单位计算公式及相关数据结果1烟气进口温度5702烟气进口CpiI1.44243蒸气出口焓h”kJ/kg32654蒸气出口温度t”4205蒸气进口温度t由4.0Mp 查得饱和水250.46蒸气进口焓hkJ/kg2800.57蒸气平均温度tpj0. 5*(

43、t+ t”)=0.5*(420+250.4)335.28蒸气平均比容pjM3/kg由平均温度查表得00639蒸气平均流速Wzm/sDpj/f=(21000/3600)*0.063/0.028313.210蒸气运动粘性系数M2/s查表1.36*10-611蒸气导热系数Kw/m查表0.549*10-412蒸气伯朗特数Pr查表1.19413蒸气侧对流放热系数2Kw/m查表1.214过热器吸热量Qdkj/sD*(h”-h)=21*1000*(3265-2800.5)/36002709.615烟气出口CpiI”1.432716烟气出口温度”51217烟气平均温度0.5*(+”)=0.5*(570+512

44、)54118烟气平均流速Wym/sVyTpj/273Fy=110000*(273+541)/(273*14.88*3600)6.1219烟气运动粘性系数M2/s查表73.5*10-620烟气导热系数Kw/m查表0.6586*10-421烟气伯朗特数Pr查表0.6222烟气侧对流放热系数dKw/m查表0.07823灰污壁温thbtpj+t=335.2+50385.224烟气侧辐射放热系数fKw/m根据thb和查表0.025625烟气侧放热系数1Kw/m=1.0(0.078+0.0256)0.103626传热系数KKw/m=0.65*0.1036*1.2/(0.1036+1.2)0.06227传热温压t（td-tx）/ln200.8228过热器受热面积Hm2Q/(t*K)= 2709.6/(200.82*0.062)217.6229纵向排数Z2排H/(Z1d lpj)= 217.62/(40*3.