余热锅炉的结构及工作原理

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； 严格控制气体出口温度，发欧文气体（如烃解气） 冷却时，若温度低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；
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ห้องสมุดไป่ตู้结构上 充分考虑粉尘堵塞和冲刷磨损；
低的压力降，气体的压力降必须控制在工艺条 件许可的范围内；
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。
第三章余热锅炉的结构及工作原理
1、余热锅炉的分类
根据结构形式，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。
4、火管余热锅炉
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 热锅炉结构简单，因壳体承受蒸汽压力，适用 于生产压力不高的蒸汽。
5、水管余热锅炉
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、 投资等方面有许多不利因素，仅在特殊场合采用。
8、一段式、二段式结构的火管锅炉的结构特点
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。
11、螺旋管式余热锅炉的结构特点
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。 它的优点是结构紧凑，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。
15、插入式余热锅炉的结构特点
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；同时结构简单，安 装维修方便。
6、烟道式余热锅炉和管壳式余热锅炉的区别
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。
2、 按照高温气体的流程方式余热锅炉分为
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。
3、烟道式余热锅炉
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。
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。
7、余热锅炉与普通锅炉相比的特点
余热锅炉的主要特点如下： 高温高压，如合成氨生产中重油汽化炉后的余热
12、螺旋管式余热锅炉要控制气体在管内的流 速
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。
13、螺旋管式余热锅炉中心管的作用
9、普通列管式余热锅炉的结构组成
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。
10、薄管板式余热锅炉的结构特点
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。
改善水循环，提高受热面冲刷速度，增加传 热。
支撑和固定盘管，防止盘管振动。
14、螺旋管式余热锅炉壳体内分离罐的作用
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。