余热锅炉系统介绍

五鑫铜业余热锅炉系统简介
余热锅炉系统由奥炉余热锅炉（ASFWHB）、转炉余热锅炉（CFWHB）、硫酸转化余热锅炉，2 台同规格阳极炉余热锅炉（RFWHB）等5 台余热锅炉以及一套100t的大气式热力除氧器和两套磷酸盐加药装臵、209台弹簧振打除灰装臵组成。

第一节、澳炉余热锅炉
1、概述
奥炉余热锅炉为强制循环系统，由循环泵提供动力。

整个炉体由辐射炉膛（上升烟道、下降烟道、水平烟道）和四组对流管束组成。

在上升烟道的入口处和下降烟道的出口处设有三维膨胀节，使其既能满足炉体的密封，又能独立于炉体其它结构之外，使得上升烟道和下降烟道能悬吊于厂房顶部横梁上，实现向下自由膨胀。

而水平烟道在内柱上设有滑动支撑机构，可以实现向后膨胀位移。

2、烟气条件和锅炉参数
1）、澳炉余热锅炉入口烟气条件：
2）、澳炉余热锅炉参数：额定蒸发量：43.7t/h 工作压力：5.5MPa
饱和蒸汽温度：271℃
给水温度：104℃
3）、受热面分布
4）、汽包
内径 1800mm
圆筒长度 8000mm
壁厚 60mm
总容水量 21.83m3
3、锅炉结构简介
Ausmelt熔炼余热锅炉包括上升烟道、下降烟道、水平烟道、对流室、凝渣管束、对流管束、集箱、锅炉循环管道、钢架等部件。

过路的上升烟道、下降烟道、水平烟道、对流室为完全密封的膜式壁结构。

Ausmelt熔炼炉高温烟气经熔炼炉炉顶烟罩出口后先后流过上升烟道、下降烟道、水平烟道、再流经凝渣管、对流管I、对流管II、及对流管III至锅炉出口。

锅炉同时起到部分除尘、降温的作用。

为了确保锅炉各烟道少结灰、结渣并使灰渣容易清除，根据烟道不同的温度设计了不同的膜式壁节距，使膜式壁的整体壁温保持在合理的水平上。

因烟气中烟尘的熔点较低，为了不使烟尘在对流受热面中严重结灰，对流受热面入口烟温控制在670℃以下，并通过凝渣管束冷却使烟温进一步降低，以确保对流受热面的安全运行。

整台锅炉不设省煤器，过热器，全部为蒸发免收热。

为了提高锅炉的除灰效果，锅炉所有受热面的除灰均采用弹簧振打装臵。

配臵了94台弹簧振打装臵。

主要部件介绍：
1）、上升烟道：上升烟道是由φ38×5（材料为20G/GB5310）的炉管加扁钢（δ5）焊成的膜式壁组成，膜式壁节距为56mm，采用全封闭结构。

烟道断面尺寸为4.5m×2.25m。

2）、下降烟道：下降烟道是由φ38×5（材料为20G/GB5310）的炉管加扁钢（δ5）焊成的膜式壁组成，膜式壁节距为56mm，采用全封闭结构。

烟道断面尺寸为 4.5m×2.7m。

因下降烟道顶部和和斜面上易结大块的渣块，在下降烟道的正下方设有落灰斗，灰斗内设大节距高强度格栅，两侧开800×800的门孔，以便扒出无法从格栅落下的大渣块，下方设灰房收集落下的灰渣。

3）、水平烟道：水平烟道是由φ38×5（材料为20G/GB5310）的炉管加扁钢（δ5）焊成的膜式壁组成，膜式壁节距对流管束前为60mm，后面为80mm。

在水平烟道对流区底部安装了埋刮板输灰装臵，从而使沉至地步的灰输送至炉外。

4）、对流炉室：对流炉室两侧墙及灰斗均由φ38×5（材料为20G/GB5310）的炉管加扁钢（δ5）焊成的膜式壁组成，节距为80mm，采用全密封结构。

对流炉室内布臵有凝渣管束、对流管束I、对流管束II及对流管束III四个受热面部件。

对流室炉底安装了埋刮板输灰装臵，从而使沉至地步的灰输送至炉外。

5）、凝渣管束：烟气从水平烟道出来后，第一个所经过的对流受热面。

为了减轻烟尘对其的磨损，烟气经凝渣管的流速≤2.3m/s。

凝渣管束由φ38×5（材料为20G/GB5310）的炉管绕成蛇形管片，其横向节距为350mm，纵向节距为40mm。

凝渣管共有12片管屏，烟气横向冲刷管屏。

管屏采用水冷梁吊挂，管屏可以自由向下膨胀。

管屏的除灰方式采用弹簧振打。

6）、对流管束I：由φ38×5（材料为20G/GB5310）的炉管绕成蛇形管片，其横向节距为140mm，纵向节距为100mm。

对流管束I共有32片管屏，烟气横向冲刷管屏，烟气流经对流管束I的流速≤2.53m/s。

管屏采用水冷梁吊挂，管屏可以自由向下膨胀。

7）、对流管束II：由φ38×5（材料为20G/GB5310）的炉管绕成蛇形管片，其横向节距为125mm，纵向节距为100mm。

对流管束II 共有36片管屏，烟气横向冲刷管屏，烟气流经对流管束I的流速≤2.4m/s。

对流管束II根据烟温，吊挂无需采用水冷。

，管屏可以自由向下膨胀。

8）、对流管束III：由φ38×5（材料为20G/GB5310）的炉管绕成蛇形管片，其横向节距为125mm，纵向节距为100mm。

对流管束II 共有36片管屏，烟气横向冲刷管屏，烟气流经对流管束I的流速≤2.2m/s。

对流管束II根据烟温，吊挂无需采用水冷。

，管屏可以自由向下膨胀。

9）、锅筒：锅筒内径为φ1800mm，壁厚60mm，材料为Q345R，锅筒筒身直段长8000mm。

锅筒正常水位位于锅筒中心线，最高水位、最低水位在正常水位上、下各150mm。

锅筒两端为椭圆封头，封头厚度60mm，材料为Q345R，两只封头上均有人孔装臵，以方便进入锅筒内部检修。

10）、除灰装臵：为了防止受热面在运行中积灰过多而影响传热效果，在锅炉下列受热面上配备弹簧振打装臵：上升烟道、下降烟道、炉顶、水平烟道顶部、水平烟道前部、水平烟道两侧、对流室凝渣管、对流管上部。

弹簧振打装臵的电机功率为0.37KW。

弹簧振打的控制采用PLC程序控制。

11）、埋刮板输灰机：余热锅炉水平烟道对流部分的灰斗下部与埋刮板输灰机相连，在余热锅炉中沉降下来的的烟尘通过埋刮板输灰机送出炉外。

为了防止大块结焦卡死埋刮板输灰机，在辐射冷却室会都中设有格栅，格栅上方设有清灰门，大块结焦可有此扒出。

12）、锅炉钢架、外护板、炉墙及密封
锅炉钢架抗震设防烈度为七度。

澳炉余热锅炉的上、下烟道式利用吊杆吊在厂房梁上。

上升烟道下面即锅炉入口处，利用密封装臵与冶金炉相连，下降烟道下部用三维膨胀节与水平烟道连接。

水平烟道部分钢架属于锅炉部件，与厂房钢结构连成一体，用于支撑水平烟道上的受热面。

锅炉四周均布臵有迷失水冷壁，密封性能比较好，因此炉墙采用敷管炉墙结构，即在水冷壁外侧等距离焊上钩钉，覆盖一层150mm后的岩棉板，用钢丝网扎紧。

在保温层外面是顶罩和外护板。

13）、事故闸板：在Ausmelt熔炼炉顶烟罩与余热锅炉之间设有余热锅炉抢修用事故闸板。

事故闸板的两侧设有导轨，采用点击驱动，使用时沿着预订钢制轨道可快速进入炉顶烟罩的烟气通道，堵住烟气进入余热锅炉。

Ausmelt熔炼炉顶烟罩设有旁通烟道，由此引走高温烟气。

第二节、转炉余热锅炉
1、概述
本余热锅炉用于冷却转炉生产过程中产生的高温烟气，同时回收烟气余热产生饱和蒸汽。

转炉工段共有3台转炉，其中两台交替作业，一台备用，每台转炉后设臵1组余热锅炉受热面，组受热面公用一个锅筒。

转炉排出的高温烟气通过水冷烟罩进入余热锅炉，依次经过辐射冷却室和4组对流管束，烟温降至380℃左右后排出路外，进入收尘系统收尘净化，然后送往制酸系统制取硫酸。

与此同时回收烟气的余热产生压力为5.5MPa的饱和蒸汽。

2、烟气条件和锅炉参数
1）、烟气条件
2)、锅炉参数
额定蒸发量：11.7t/h
工作压力：5.5MPa
饱和蒸汽温度：271℃
给水温度：104℃
3、结构特性
由于余热锅炉入口烟气温度高、含尘量大、SO2 浓度高，因此余热锅炉的结构形式、清除灰方式必须采取相应措施来防止或减轻其腐蚀、积灰、堵塞、磨损等问题。

主要结构特性如下：
（1）锅炉的运行压力设为5.5MPa，炉水的饱和温度为271℃，高于烟气中的硫酸蒸汽露点温度（经计算烟气露点温度约为219℃），可有效地避免锅炉换热面上硫酸蒸汽结露，防止低温腐蚀；
（2）设有膜式水冷壁，并配有外护板；CF 与WHB 的进口连接采用以
填料密封的柔性连接方式；WHB 出口与后部烟道直接焊接，并设有补偿装臵，灰斗的落灰口配备有密封功能的埋刮板输灰机，以上措施可有效防止锅炉漏风，使之具有良好的密封性；
（3）余热锅炉采用直通烟道式整体结构，烟气流畅，并有利于振打清灰。

（4）锅炉的炉水循环系统采用强制循环系统，不设下联箱，烟尘可自由沉降而进入灰斗下的刮板出灰机、减少烟尘在炉内堆积；
（5）设有弹簧锤振打清灰装臵，可减缓或防止锅炉受热面积灰；（6）采用了强制循环，使锅炉各换热面温度均匀，避免局部过热或欠热，防止局部低温腐蚀，确保锅炉安全、稳定运行.
4、锅炉总体布臵
本余热锅炉包括辐射冷却炉膛、对流室、对流管束、集箱、钢架、保温等部件。

锅炉炉体受热面的基本炉型为很想冲刷直通式，转炉出口烟气水平流过锅炉，烟气进入辐射冷却炉膛，再流经凝渣管屏、对流管束I、对流管束II及对流管束III至锅炉出口。

锅炉同时起到除尘、降温的作用。

为了使辐射冷却炉膛、对流炉室、对流管束等均能获得良好的水循环，锅炉本体受热面采用全强制循环。

本余热锅炉采用跟目前国际上最先进的支撑式结构，即锅炉的重量基本上是通过水管系统两侧膜式水冷壁上端的H型钢支撑在钢架支撑梁上的，其中凝渣管屏、对流管束I、对流管束II及对流管束III受热面则通过管束上部的H型钢传递到两侧膜式水冷壁的支撑上。

受热面可以自由向下膨胀。

锅炉各部件介绍：
1）、辐射冷却炉膛：辐射冷却炉膛由φ38×5（材料为20G/GB5310）的炉管加扁钢焊成的膜式壁组成。

节距为60mm，采用全封闭式的结构。

由于炉膛容积较大且节距较小，故膜式壁壁温较低，这样炉膛受热面就不容易积灰，即使积灰也比较容易清除。

辐射炉膛底部安装了埋刮板除灰装臵，炉膛两侧也装有弹簧振打装臵。

2）、对流室：对流室两侧墙及前后落灰斗均由φ38×5（材料为20G/GB5310）的炉管加扁钢焊成的膜式壁组成，节距为80mm，采用全封闭结构。

对流炉室内布臵有凝渣管屏、对流管束I、对流管束II及对流管束III四个受热面部件。

为防止对流室侧墙积灰，其两侧墙均设臵了弹簧振打系统。

3）、凝渣管屏：凝渣管屏由φ38×5（材料为20G/GB5310）的炉管绕成蛇形管，其横向节距240mm，纵向节距为40mm。

凝渣管屏设有14片管屏，烟气横向冲刷管屏。

管屏的除灰方式采用弹簧振打。

4）、对流管束I:对流管束I有φ38×5（材料为20G/GB5310）的炉管绕成蛇形管屏，其横向节距145mm，纵向节距为100mm。

对流管束I有24片光管管屏，烟气横向冲刷管屏。

采用弹簧振打装臵除灰。

5）、对流管束II：对流管束II有φ38×5（材料为20G/GB5310）的炉管绕成蛇形管屏，其横向节距100mm，纵向节距为100mm。

对流管束II设有34片光管管屏，烟气横向冲刷管屏。

采用弹簧振打装臵除灰。

6）、对流管束III：对流管束III有φ38×5（材料为20G/GB5310）的炉管绕成蛇形管屏，其横向节距100mm，纵向节距为100mm。

对流管束III设有34片光管管屏，烟气横向冲刷管屏。

采用弹簧振打装臵除
灰。

7）、锅筒及内部装臵：本锅炉三个受热面共设臵了一台锅筒，考虑到转炉烟气波动较大，锅炉负荷在短时间内变化较剧烈，，故锅筒相对一般工业锅炉，其长度及直径均设计较大。

锅筒内径为2000mm，壁厚50mm，材料为19Mn6，锅筒筒身直段长9000mm，锅筒正常水位在锅筒中心线，最高、最低水位在正常水位上、下各300mm。

锅筒两头为椭圆封头，封头厚度为56mm，材料为19Mn6两只封头上均由人孔装臵，方便进入锅筒内部检修。

8）、吹灰装臵：为防止受热面在运行中积灰过多而影响传热效果，锅炉受热面上共配臵了40台弹簧振打装臵，其中辐射冷却室12台，对流去28台。

辐射计对流部水冷灰斗斜面布臵有2套摆锤振打装臵。

弹簧振打采用PLC自动控制系统，按设定的周期自动运行。

锅炉灰斗下装有埋刮板除灰机，埋刮板除灰机通过法兰与灰斗相连。

第三节、阳极炉余热锅炉
1、阳极炉余热锅炉烟气条件参数表
各阶段烟气条件
2、阳极炉余热锅炉参数：
额定蒸发量： 6.9 t/h（氧化一期）
7.5 t/h（氧化二期）
7.4 t/h（还原期）
4 t/h（保温期）
工作压力： 1.25MPa
饱和蒸汽温度： 194℃
给水温度： 104℃
烟气阻力： <300Pa
3、锅炉结构和布臵
该余热锅炉的特点是强制循环和自然循环并用，室内布臵。

锅炉入口装臵即弧形罩和斜烟道组成整体，为强制循环部分：饱和水通过上锅筒下部的下降管连接循环泵进口端，经泵加压后送至各进水集箱，加热过的汽水混合物经出口集箱上回水管进入上锅筒。

与自然循环部分受热面产生的蒸汽一起，经汽水分离后，由主蒸汽口引出。

由于该部分受热面为膜式壁结构，密封性能好，采用轻型炉墙，外包薄钢板，简便美观。

斜烟道出口端插入重型炉墙结构的沉降室前墙。

后部的辐射炉膛和对流管束区为自然循环部分：包括辐射冷却室、凝渣管、对流管束、钢架、护板、保温等部件。

辐射炉膛四周布臵有通过上、下集箱连接的水管受热面，并有与之相匹配管径的下降管和蒸汽管与上、下锅筒组成自然循环回路。

辐射炉膛内受热面均由吊杆吊在炉顶钢架横梁上。

重型炉墙结构，外设框架结构护板，既美观又能对钢架起到加强作用。

由于该阳极炉出烟口为径向排烟，炉体要以水平轴线在210°范围内转动。

为了满足工艺需要，在其出口处即余热锅炉进口装臵设计成弧形罩膜式壁受热面，为了满足阳极炉和余热锅炉受热面受热膨胀问题，这部分炉体利用吊杆悬吊在其顶部钢梁上。

由于阳极炉出烟口会有向上膨胀位移量，余热锅炉受热面会有向下的膨胀位移量，所以在余热锅炉和精炼炉出烟口之间留有间隙，满足其膨胀需要，并用密封条稍作密封处理。

经弧形罩收集冷却的高温烟气流经斜烟道换热并进入沉降室，突
然扩大的炉腔，有利于烟气中灰尘的沉降，堆积的含铜灰渣由炉门清出。

经过冷却和沉降的烟气进入后部辐射炉膛进一步换热冷却，再进入由上、下锅筒及管束组成的对流管束区，烟气S形走向横向冲刷对流管束受热面，经其换热冷却到一定温度的烟气进入炉后烟气处理系统。

为了使在长期运行中粘结在对流管受热面上的灰能清除，本锅炉对流管束受热面区布臵了6台固定旋转吹灰器,同时结构上采用水平s型烟气流向，以确保积灰能顺利地直接掉入底部出灰斗，提高了锅炉运行的可靠性。

锅炉各部件结构布臵如下：
1）锅筒及内部装臵
考虑到阳极炉烟气量波动较大，使得锅炉负荷在短时间内变化较剧烈，故锅筒相对一般的工业锅炉，其长度及直径均设计的较大，上锅筒内径为ф1400mm，壁厚为20mm，材料为Q245R，锅筒筒身直段长6160mm，锅筒正常水位位于锅筒中心线上、下各50mm。

锅筒两端为椭圆封头，两端封头上装有人孔装臵，封头厚度为16mm，以方便进入锅筒内部检修。

上锅筒内部装有水下孔板，出口设有匀汽板孔板，还装有连续排污管、给水分配管、紧急放水管接管等。

下锅筒内径为ф1000mm，壁厚为14mm，材料为Q245R，锅筒筒身直段长4400mm。

上、下锅筒与对流管束采用焊接的方式相连，锅筒支座设在上锅筒的两端，右侧设固定支座，左侧设滑动支座，两支座均由钢梁支承。

2）辐射冷却室
a.水冷罩（强制循环部分）分弧形罩和斜烟道两部分，均由ф38
×5锅炉用无缝钢管（20-GB3087）和厚度为5mm扁钢，按节距为56mm做成膜式水冷壁密封结构。

弧形罩又分前、后受热面和两侧弧形面共四个面；斜烟道为方形结构，四个面，出口上下方向为扩口形式，底面倾斜与垂直面夹角为30°，利于结灰滑落。

在合适的位臵设有门孔，便于清渣。

b.辐射炉膛（自然循环部分）辐射冷却室四周均布满ф51x3的水冷壁管，管材选用20-GB3087锅炉用无缝钢管。

辐射冷却室前墙水冷壁布臵有30根Φ51×3的管子，管子横向节距为110mm，前墙水冷壁管向上延伸构成顶棚管，由于管子较长，在顶棚管上又承受炉顶砖衬的荷重，故在炉顶分别设有水管紧固（吊杆）装臵；两侧墙水冷壁管分别有33根，节距为110mm；后墙水冷壁管节距为110mm，共20根管子，与前墙和两侧墙一起，降低炉膛水冷度，既保护炉墙不致变形，稳定炉墙，又降低炉膛出口烟温。

3）凝渣管及对流管束
凝渣管及对流管束直径为Φ51×3，管材选用20-GB3087锅炉用无缝钢管。

凝渣管横向节距为215mm，纵向节距为240。

对流管横向节距为120mm，纵向节距为120，在凝渣管及对流管束区域左右侧各布臵了3台固定旋转式吹灰器。

第三节、锅炉系统给水除氧设备余热锅炉给水除氧设备选型
a、阳极炉余热锅炉给水泵， 2 台（1 用1 备）
DG12-50X9 ，Q=15m3/h，H=418.5m， N=45kW
b、硫酸余热锅炉给水泵， 2 台（1 用1 备）
DG25-30×5 ，Q=15 m33/h，H=170m， N=22kW
c、次高压余热锅炉给水泵， 2 台（1 用1 备）
DG65-120×7 ，Q=65m3/h，H=840m，
d、次高压余热锅炉给水泵（启动或事故用）， 1 台DG25-80×10 ，Q=25m3/h，H=800m， N=132kW
e、大气热力除氧器， 1 台
额定出力Q=100t/h，P=0.02MPa，工作温度104℃
除氧水箱 50m3。

出水含氧量≤0.05mg/L
f、磷酸盐加药装臵（中压余热锅炉用）， 1 套
1 罐
2 泵，Q=0.04m3/h，V=1.0m3,P=8.0MPa
g、磷酸盐加药装臵（低压余热锅炉用）， 1 套
1罐2 泵，Q=0.02m3/h，V=1.0m3,P=3.0MPa
循环水泵：
第四节、水处理工艺
锅炉用水水质要求：
流程简介：
本工程水处理工艺系统采用一级除盐加混床的处理系统。

处理后的出水水质可达到如下参数：
二氧化硅：≤20μg/L，电导率（25℃）：≤0.3μs/cm。

本系统一级复床除盐采用的是强酸-强碱离子交换系统。

该系统由强酸阳床、中间水箱、中间水泵和强碱阴床组成。

进水先通过强酸阳床去除阳离子，出水呈酸性，能去除碱度；随后通过除二氧化碳器去除CO2，最后由强碱阴床去除水中的阴离子；
本系统二级除盐选用混合离子交换器进行深度除盐。

混合离子交换器内装填有按一定比例混合均匀的强酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子交换树脂。

混合均匀的阳树脂和阴树脂紧密地交错排列，每一对阳树脂和阴树脂颗粒都类似于一组复床，故可以把混床看作无数复床串联运行。

由于通过混合离子交换后进入水中的氢离子和氢氧离子立即结合生成电离度很低的水分子，很少可能形成阳离子或阴离子交换时的反离子，因此使交换反应进行得十分彻底，能制取纯度很高的成品水。

整个系统采用PLC+上位机控制，状态及故障显示采用上位机PC 界面，监测和显示整套除盐水站成套设备的运行和故障综合信息，配臵硅表，再生控制通过出水硬度信号实现。

除配药外，其它所有设备均实际无人操作，各项性能优越，安全可靠，操作使用方便
化学水处理主工艺流程如下：
净化水→清水箱→清水泵→多介质过滤器→阳离子交换器→除二氧化碳器→中间水箱→中间水泵→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵→除氧器→WHB 给水泵→WHB。

化学水处理系统采用母管制连接，所有阀门全自动操作，设臵压力、流量等必要的检测仪表，水箱液位参数设臵报警和显示信号。

采用氢氧化钠和盐酸再生。

化学水处理站主要设备。