工废热锅炉

利用生产过程中的高温物流作为热源来生产蒸汽的换热器，它既是工艺流程中高温物流的冷却器，又是利用余热提供蒸汽的动力装置。如在乙烯装置中，将从管式炉出来的裂解气(温度高达800～900℃)直接送入急冷废热锅炉，在0.1s内温度降到350～600℃，这样既可以防止因过度裂解而降低乙烯收率，又可生产10MPa以上的高压蒸汽，对提高整个工厂的热效率和经济效益起着重要作用。在硝酸、酸、合成氨及石油炼制工业等许多生产过程中都普遍使用废热锅炉，使生产过程所需的动力和热能得以全部或部分自给。

根据结构形式，废热锅炉可分为管壳式和烟道式以及双套管式废热锅炉。

管壳式废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型管式等。烟道式废热锅炉的结构与普通锅炉相似，由耐火砖砌成炉膛，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。

根据高温气体通过管内还是管外，废热锅炉分为火管废热锅炉和水管废热锅炉。火管废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。火管废热锅炉结构简单，因壳体承受蒸气压力，适用于生产压力不高的蒸汽。水管废热锅炉是沸水流过管内，高温气体流经管外。因锅炉壳体不承受蒸气压力，适用于生产高压蒸汽。

根据沸水的流动形式，水管废热锅炉又可分为：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重度差。为保证一定的循环量，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，防止气泡停滞恶化传热。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。

与普通锅炉相比，废热锅炉的主要特点是：

①高温高压，如合成氨生产中重油气化炉后的废热锅炉，进口气温为1350℃，压力为3.2～4.0MPa；

②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，须尽快地将气体降温，因而废热锅炉应具有高的传热速率；

③严格控制气体出口温度，高温气体（如裂解气）冷却时，若温度低于高沸点组分的露点，这些组分将冷凝析出。如果其中含有腐蚀性气体（如SO3），还会形成酸雾，腐蚀设备；

④粉尘含量高，某些高温气体含有粉尘（如酸厂沸腾炉出口炉气含尘量约200g/m，石油裂解气则含有炭黑等微粒），必须在结构上充分考虑粉尘堵塞和冲刷磨蚀；

⑤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；

⑥密封，有些高温气体是易燃、易爆或有毒的，这时密封常成为废热锅炉生产设计中的难题。

1、水质处理对废热锅炉使用寿命的影响

（1）废热锅炉外的水处理

水是影响废热锅炉使用寿命与正常运行的重要因素之一， 加人炉内水质的好坏与否常常直接决定着废热锅炉能否正常操作。所以在水加人废热锅炉之前要经过软化、除盐 、热力除氧等一系列的良化措施， 以达到改善水质的目的

（2）废热锅炉内的水处理

要充分地延长废热锅炉的使用寿命， 限度地发挥其热功效率， 保证锅炉而正常的生产仅仅靠炉外的水处理工作是不够的， 还应在重视炉外水处理质量的同时， 控制好炉内水的各项品质指标，注重加强锅炉内的水处理工作。诸如：在新安装的锅炉投产前要进行煮炉， 煮炉后应进行酸洗， 投产后在对锅炉进行定期排污的同时还要保持锅炉的连续排污， 以及向锅炉内定时填加化学药剂等。

2、水质输送对废热锅炉使用寿命的影响

水是废热锅炉正常生产的命脉， 如果锅炉一旦发生缺水而造成干锅现象， 就势必会打乱正常的生产， 造成严重后果。因此在注重锅炉内水处理的同时， 还要强化对输送水的设备—多级离心水泵的操作， 使其能连续而稳定的运转， 从而为废热锅炉的生产提供水源保证。此外在多级式离心水泵本体特性一定的情况下， 要多重视给水泵出口的再循环管路， 给水泵出口管上安装的逆止阀及与泵出口管上逆止阀上的旁路阀等管道与阀门的工作特性和工作情况。

（1） 多级离心泵出口再循环管的影响

为了将给水送人锅炉， 并使给水调节阀具有良好的调节特性， 锅炉给水泵出口的压力除了要克服汽包的工作压力外， 还要克服给水管路的流动阻力及给水泵出口至汽包高度差形成的静压差， 并要保持给水调节阀前后一定的压差。通常给水泵的出口压力比汽包工作压力高30%~40%。

（2） 多级离心泵出口管逆止阀的影响

为了使备用泵处于随时可以启动的状态和启动后能立即正常供水， 备用泵的人口和出口阀必须处于全开位置。为了防止给水泵出口母管内压力很高的水经备用给水泵返回到处理槽内， 造成备用给水泵倒转和出口母管压力降低， 不能向锅炉正常供水，因此每台给水泵的出口均应安装逆止阀。

影响废热锅炉的使用寿命与正常生产的其它因素还有许多， 只有将影响其生产的各项指标调控在一定范围之内， 才能充分发挥其良性作用， 使使用寿命延长。锅炉的设计、制造、安装、运行和检修涉及流体力学、传热学、金属学、锅炉原理、物理、化学、自动控制和测量等多种学科， 切实提高锅炉操作人员的理论与实际水平， 对于节约燃料， 保护环境和生产都有着重要的意义。

（1）锅炉用软水质量问题 锅炉用软水水质差， 导致换热列管结垢， 影响产汽量。软水中含盐量高， 在换热列管外管壁形成水垢， 水垢对传热过程有很大阻碍。

（2）列管、中心管焊接质量引起的故障 这类故障大都集中于一些角焊缝， 及在焊后不能用X射线探伤检查的焊道上， 多为夹渣、气孔、未熔合、未熔透等缺陷， 其强度难以适应设备在生产运行中的热胀冷缩而产生裂漏。

（3）设计安装上存在的问题 不能忽视了设备运行中热胀冷缩的变化。

（4）使用过程中存在的问题 未严格按工艺指标操作， 超温、锅炉缺水、“干锅”等异常情况引起故障。未按要求对废热锅炉内部耐热衬里进行烘炉， 该锅炉在更换下来后发现内部耐热衬里有大量裂纹。