DZH4-1.25型锅炉过热器设计

浅谈DZH4-1.25型锅炉过热器的设计摘要：对dzh4-1.25型锅炉过热器的结构设计、传热计算进行了分析，并重点介绍了过热器布置安装时须对锅炉炉墙的改造过程。

关键词：锅炉；过热器；传热计算；安装

0引言

在热电、机车、和船用锅炉中，为了提高热效率，一般都装设有过热器，但在大部分工业锅炉中，过热器却不多见。这是因为许多工业生产工艺流程和生活设施只需要饱和蒸汽，不需要装设过热器将饱和蒸汽加热到过热蒸汽。但近几年来，本地有些酒精生产厂家上马酒精提纯制造无水酒精项目，由于应用新的工艺，制造新的产品，原有dzh4-1.25型锅炉的设计温度在194℃左右，不能满足生产需要。如果舍弃原锅炉，添置新锅炉，势必造成浪费，增加企业负担。经多方论证，根据厂家要求，决定在原有锅炉的基础上，不变动锅炉本体结构的情况下，加装过热器提升蒸汽温度，将原有194℃饱和蒸汽温度提高至300℃过热温度，以满足生产工艺所需。加装过热器后，在维持锅炉某些原工艺的前提下，锅炉出力由原4000kg/h降至3660kg/h，经调查，可以满足厂家的工艺。

1过热器的结构设计

过热器的结构可因其吸热方式不同或因在锅炉中的布置方式不同而不同。按照传热方式，过热器可分为对流、辐射和半辐射（屏式）三种型式。

dzh4-1.25型锅炉采用对流过热器。过热器位于锅炉的燃烬室中间。蛇形管材料选用符合gb3087-2008标准的锅炉管。

根据过热器所处位置及工作环境，我们采用进、出口集箱、蛇形管立式布置的整体结构方案，用一根φ108连通管将饱和蒸汽从锅炉汽包引到过热器进口集箱，蒸汽在蛇形管中加热后进入过热器出口集箱，再由一根φ108连通管将额定温度的过热蒸汽引到分气缸。烟气横向冲刷过热器后，再左右折向进入原来的翼形烟道。受热面采用φ38×3.5错列布置蛇形管排，横向布置6排，纵向布置10排。

2过热器的传热计算

传热计算中过热器受热面积算的准确与否关系到过热器设计的成败。过热器的传热计算以传热方程式和烟气侧热平衡方程式为基础，同时再辅以工质侧吸热方程式。当过热器布置在水平烟道和尾部烟道时，它接收来自炉膛的辐射热量可忽略不计。

传热方程式：

烟气侧热平衡方程式：

工质侧吸热方程式：

平均温差：

式中q-过热器对流吸热量

k-传热系数

h-受热面积

-平均温差

bj-计算燃料消耗量

qd-热平衡吸热量

-保热系数

、-过热器进口、出口烟气焓

-漏风系数

-冷空气焓

d-额定蒸发量

、-过热器进口、出口蒸汽焓

-受热面两端面冷热流体温差中较大的值，℃

-受热面两端面冷热流体温差中较小的值，℃

设计计算中按公式首先确定过热器的对流吸热量，然后由热平衡方程得到过热器出口烟温，以此烟温并结合过热器主要结构特性计算出传热系数k及对流平均温差，最后通过传热方程求出过热器所需的受热面积。通过计算，最终确定：

过热器的吸热量qg=qd=215574大卡/平方米·时·℃

传热系数：k=54

平均温差：=487℃

面积：11.9m2

过热器管：φ38×3.5（按k2管径系数而定）

横向节距：3d

过热蒸汽流速：14m/s

3过热器的布置安装

过热器的外形尺寸约为1250×1250×800mm，原拟布置在锅炉原燃烬室处，但该处的尺寸大小约为490×1590×1150mm，容积不够，为了解决该问题，根据现场的实际条件，将过热器布置在原锅炉后部，故而需要对锅炉进行一定的改造，方能满足施工的要求。

3.1燃烬室改造

该锅炉为整体出厂的快装锅炉，耐火墙保温，铁皮封板。要加长烟道，需用氧气-乙炔火焰切割掉后封板，并将锅炉的后墙向后移动1300mm，墙宽1455mm，高为65-80mm。然后在左右集箱中间，集箱上平以上，锅壳下沿以下增加长度为1300mm的烟室（如图1所示），将蒸汽过热器安装其内，对原炉内烟气流向稍作改动，使从炉膛烟气出口的高温烟气横向冲刷蒸汽过热器换热管后再左右折向进入原翼形烟道。为此：①锅壳两后下降管应作隔热处理，包2cm硅酸铝耐火纤维后，外表再涂以1cm耐火灰浆。②原燃烬室清灰孔，加斜板滑溜至新加的烟室下部，左右方向出灰。③原锅壳后排污阀接管，应向左（或向右）转向后至合适距离再引下至排水沟内。

3.2过热器集箱找正

过热器出口集箱吊运到位后进行找正。利用水准仪从标高基准点引出过热器出口集箱标高。再利用水准仪对集箱的标高进行找正，使过热器出口集箱标高达到图纸要求，并在公差+5mm左右，对集箱的水平度进行测量控制在≤3mm；并对集箱前后左右尺寸进行测量，使其达到图纸要求。找正结束后，对集箱进行临时加固，加固件严禁直接焊接在集箱本体上。

过热器进口集箱的找正与出口集箱的找正方法相同。

3.3过热器安全附件安装

过热器是锅炉中的承压部位，属主要部件之一，它的工质温度和管壁的金属温度都是锅炉中最高的。在启动过程中保证过热器的安全是十分重要的。因此在过热器进口集箱处和锅炉主汽阀之间安装压力表。在出口集箱处安装安全阀、温度计、冷凝水排放口。

在工作运行中，过热器蛇形管内不断有蒸汽流过，依靠蒸汽的冷却，过热器金属管壁不致超温过烧。但在锅炉点火后未产生蒸汽前，过热器处于无蒸汽冷却状态，而这时烟气却在对过热器进行加热，所以它的管壁温度很快就会接近流过的烟气温度。为了防止管壁金属的超温破坏，点火初期阶段应当限制进入过热器的烟气温度，使之不高于过热器管壁金属的最大容许温度。通常在点火初期控制炉膛出口烟温不大于538℃。在点火一段时间后，水受热温度升高，并逐渐有蒸汽产生。在点火升压的初期，除了限制过热器的进口烟气温度外，还应尽可能保持稳定的燃烧工况，使火焰不偏斜，炉膛火焰的充满程度尽量好些，以避免发生烟气分配不均而使过热器管子受到局部强烈的加热。

4结束语

锅炉进行加装过热器的改造后，实现了预期的目的要求，给企业带来了经济效益，同时也加深了我们对工业锅炉过热器的认识，提高了我们的技术能力。

参考文献：

[1]陈立勋，曹子栋.锅炉本体布置及计算.西安：西安交通大学出版社，1990.

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