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2023-01-29 10:35:01  237次浏览 次浏览
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电站废热锅炉

电站废热锅炉是IGCC电站系统气化岛中的关键设备,与化工用废热锅炉有很大不同。采用废热锅炉对IGCC煤气化后的合成气显热进行有回收能够提高IGCC电站机组的发电效率。合成气显热的利用分为高温段、中温段、低温段三部分,分别由辐射式废热锅炉、对流式废热锅炉、回热加热器利用。因此,电站废锅可分为辐射式和对流式,其中对流式废锅又分火管式和水管式,火管式已经不再使用。另外,将辐射废锅和对流废锅结合为一个整体进行设计,称为辐射对流一体废锅,这可以大大降低投资成本,但国内技术尚不成熟。

当今世界IGCC电站技术是前景广的发电技术,IGCC商业化的关键是气化岛技术,而废热锅炉正是其关键设备。因此,电站废热锅炉技术的是解决IGCC商业化应用瓶颈的关键技术之一。

新型废热锅炉结构

新型废热锅炉结构上突出的创新点是减少了低温过程气冷却器II (低温废热锅炉)。根据废热锅炉设计工艺参数, 取消了低温废热锅炉后, 必须在高温废热锅炉本体或汽包中增设能使过程气再次冷却的换热器, 以便使经反应器反应后的含过程气冷却并产生蒸汽和回收资源。通常废热锅炉主要由废热锅炉本体、汽包及上升管和下降管组成。废热锅炉本体其实质是一台蒸发换热设备, 热源为高温过程气, 被加热介质为接近饱和的锅炉水; 汽包应具有足够的蒸汽容积和水容积, 主要作用是使本体中换热管在热负荷作用下能持续得到适当的水量, 并由汽包的高位系统及汽水密度差获得一定的循环动力, 以满足水循环可靠性的各项要求; 汽包内部设置汽水分离装置, 使汽水混合物在汽包内充分分离, 得到含水及杂质少的蒸汽;锅炉给水在进入废热锅炉本体前在汽包内加热到饱和, 提高了循环动力; 饱和的锅炉水经下降管流入废热锅炉本体进行加热蒸发, 本体中的汽水混合物经上升管流入汽包, 如此循环达到废热锅炉系统的运行; 根据汽包的独特作用, 一般汽包内不能设置蒸发换热管, 以免影响水循环和废热锅炉本体的可靠性。

对废热锅炉设计参数作了多种方案进行比较,并通过传热计算、流阻计算及水循环计算, 提出了两种一体化设计方案。即在汽包筒体下半部储水部分直接增设一组蒸发器的方案以及在废热锅炉本体中直接增设一组蒸发器的方案。经传热计算、流阻计算及设备强度计算, 在废热锅炉本体中直接增设一组蒸发器存在两大缺陷, 一方面造成设备结构极为复杂; 另一方面废锅本体管板由于两组蒸发器介质温差的不同而引起的管板上下两部分的温差应力较大, 管板的设计困难, 甚至很难确保废锅运行过程中的可靠性。而在汽包筒体下半部储水部分增设一组蒸发器, 虽然有别于传统汽包的设计, 但根据设计参数进行详细计算, 其结果完全可行, 并能确保系统水循环正常工作。

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。

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