余熱鍋爐是綜合利用工業爐余熱的一種輔助設備,一般安裝在煙道里面,吸收排放煙氣的余熱(或叫廢熱)產生蒸汽,并使煙氣溫度降低。若不裝引風機,放置余熱鍋爐時,其總阻力要小于煙囪抽力。若有引風機,則因為引風機只能承受250℃以下的溫度,煙氣溫度應降至250℃以下,一定要設置余熱鍋爐,才能保證整個加熱爐系統的安全運行。若余熱鍋爐在運行時發生故障,又沒有旁通煙道,則會影響加熱爐的正常運行。
余熱鍋爐與一般鍋爐的區別就在于,余熱鍋爐是不需用燃料,而是利用煙氣余熱來產生蒸汽的鍋爐,因此雖然一次投資較大,但若蒸汽能充分的利用時,則其投資最多在4~6個月內就能回收。相對一般鍋爐來講,因余熱爐煙氣溫度低,故要求的受熱面積要比一般鍋爐大很多。
余熱鍋爐還有如下特點:
1. 熱負荷不穩定,會隨著生產的周期而變化。
2. 煙氣中含塵量大。
3. 煙氣有腐蝕性。
4. 余熱鍋爐的安裝會受場地條件限制,另外還存在如何與前段工藝的配合問題等等。
二、 余熱鍋爐的結構形式
1. 按循環系統來分,可有強制循環和自然循環兩種。前者因要用電,設備也較多,運行成本較高,故現在比較少用。
2. 按受熱面形式,主要有煙管鍋爐和水管鍋爐兩種。前者管內通煙氣,管外通水,后者與此相反。從綜合考慮,一般多采用水管鍋爐形式。
3. 從水管結構形式來看,有排管式、蛇形管式、雙汽包彎管式、直排管式、斜排管式等等。另外還有一種叫熱管余熱鍋爐,其管內為特殊液體,并抽真空,管外通煙氣上部在汽包內加熱汽包內的水。我們本次是采用的直排管式余熱鍋爐,結構簡單,制作方便,便于操作管理。
三、 余熱鍋爐系統流程介紹
汽包→下降管→排管受熱器→上升管→汽包(水消耗后給水泵補充給水)
四、 受熱面介紹
由φ89、φ108、φ133、φ159管道組成,共六組,每組重約2350kg,約88m2受熱面,共重14100kg,約530 m2受熱面(見排管圖),可以產0.4~0.6MPa的蒸汽4~5t/h飽和蒸汽(達產正常時)。
五、 汽包附件及作用
1. 水位表——①是用來反映汽包內部液位高低的安全附件。2只。
2. 壓力表——②指示汽包內壓力的大小,是重要的安全附件,必須安裝合格的經過校驗的壓力表,一般0.5~1年校驗一次。2只。需裝設緩沖彎管和壓力表旋塞伐,便于操作和更換壓力表。
3. 安全閥——③保證系統在一定的壓力下運行,當高于規定壓力時,能及時打開排放蒸汽,使壓力下降至規定值時,能自動關閉,是很重要的安全附件。鉛直安裝在最高位置,排放管總面積是安全閥的1.25倍,需勞動部門校驗。開啟壓力高于設定壓力0.2、0.4kg/cm2。2只。根據要求安全閥排汽管嘴低處必須安裝排水管。
4. 放散閥——排放汽包內的空氣,也可排放多余的蒸汽,主要用于開爐和停爐時。
5. 主汽閥——產生的蒸汽由主汽閥供往蒸汽分配器供給用戶使用。可自動調節也可手動調節。
6. 排污閥——④有定期和連續排污兩種。作用排去爐內存水,運行時為保證運行安全,按爐水品質要求排去高濃度爐水,使爐水保持正常。同一只汽包最少安裝2只排污閥。
7. 給水裝置——⑤隨時供給汽包足夠的合格軟水,有間斷給水和連續給水兩種,使水位保持正常水平。(1、2、3、6、7稱為五大安全附件,如其中之一損壞失效,即要立即緊急停爐。
8. 高低水位、高低壓力報警裝置——當水位及蒸汽壓力壓力高于或低于規定值時,會發出報警提醒值班人員注意,避免發生事故,注意不能關閉。
六、 汽包內部裝置
1. 縫隙式擋板:上升管汽水混合物進入汽包后沖擊在鋼板上,消除沖擊力動能,也是一次分離元件,把水汽初步分開,水向下汽向上流動。
2. 汽水分離裝置:是蒸汽和水分離的重要裝置,不同的結構有不同的分離效果,主要是使帶水蒸汽多次改變方向,水滴垂下落,汽向上。
3. 給水管:使給水均勻分布在汽包中,使汽包內水的流動不致因冷熱不均而變化。
4. 表面排污管;定期排污管,保證鍋爐運行良好,使爐水正常,根據爐水化驗情況決定排污次數,定排一般每班1~2次,表排視爐水化驗情況而定。
5. 下降管擋板:能使下降管中的水能充滿整個水管,不會形成渦流。
七、 水質及水質處理
余熱鍋爐給水的要求:符合低壓鍋爐水質要求。
一般的江、河、湖水中均含有雜質、污垢及各種鹽類物質,特別海水中,含鹽量就更大,其中Ca+、Mg+離子的鹽類容易受熱后生成會沉淀的碳酸鹽類,生成水垢。它的導熱系數很差,盡管有水流動,但帶不走管子受煙氣的熱量,使管外壁溫度升高,引起管子燒壞、彎曲、裂紋,縮短了壽命。另外還會引起的腐蝕:有化學腐蝕、氧腐蝕等都會對受熱面及汽包內壁造成不利的影響,所以鍋爐的給水要經過軟化處理,對大于10t/h產汽量的鍋爐來講,給水最好要除氧。我們采用的軟化水處理設備是TMFB全自動軟化器,全套共2臺,它可以自動完成還原、再生過程,自動運行。它每小時能產生軟水10t/h,出水硬度≤1.5PPM,完全能滿足低壓鍋爐給水水質的要求。
軟化器的基本原理是:硬水(自來水等,如其中懸浮物太多,還要經過過濾器,才能進入軟化器。)進入經過還原的軟化器后,硬水中的Ca+、Mg+等易產生水垢的物質被軟化器中的732#陽離子樹脂表面所含的Na+離子所置換,即Ca+、Mg+離子被732#陽離子樹脂吸附,它本身表面吸附的N a+離子進入水中,使硬水變成能生成溶介鹽的Na+鹽,這類不會生成水垢的水就稱為軟水,732樹脂經多次使用后,當其表面的N a+離子不能被繼續置換時,則軟化器失效,此時,軟化器必須進行還原再生后,才能使用。
還原再生,主要是用Nacl溶液,通過失效的732樹脂層(若有垃圾需過濾干凈),利用Nacl中的Na+離子,將732樹脂表面的Ca+、Mg+等易生成不溶性水垢的離子置換出來,經過不斷沖洗(有的方法是浸泡2小時)后再多次正沖、反沖、排污,將置換出來的帶有Ca+、Mg+離子的水排入地溝。經此過程732樹脂還原再生后,又可繼續使用。二套設備,一用一備,全自動控制。平時只要注意隨時加入食鹽(沒有垃圾)即可,食鹽的濃度一般為6~8°左右(按梅氏鹽水濃度計),操作人員也可自己掌握經多次摸索,找出最佳濃度,以便能節約用鹽量。
由于我們采用的是陽離子處理軟水,故爐水帶有一定的堿性(鈉鹽受熱分解成NaOH),一般爐水堿度控制在400~600PPM,氯根控制在400PPM以下,若堿度和氯根過高,可以采用加大排污量來控制,或者稍開一些表面排污閥,總之要保證爐水在規定的范圍內,以便安全運行。《1毫克當量/升=50PPM》
八、試壓
余熱鍋爐安裝完畢后,或每次經過檢修后,都必須進行水壓試驗。水壓試驗規定為:
工作壓力≤0.6MPa時,試驗壓力=1.5P工作壓力
工作壓力=0.6~1.2MPa時,試驗壓力=工作壓力+0.3MPa
工作壓力≥1.2MPa時,試驗壓力=1.25P工作壓力。
試驗時,當水壓升至近0.3MPa左右時,先停止升壓。經檢查無滲漏時,再繼續升至試驗壓力,至少保壓5分鐘無滲漏,再降壓至工作壓力。詳細檢查所有焊接、法蘭接口、人孔蓋等處,無滲漏時方可結束。
九、煮爐
余熱鍋爐安裝后,為了清除系統管道內側表面上的鐵銹、油污、雜質和水垢等,開爐前最好應進行化學清洗和煮爐。
一般煮爐需采用加藥進行,即加入堿和磷酸三鈉。一般每立方爐水加入2~5kg。(視鐵銹等情況)
若鐵銹較少,油污等雜質均很少時也可不加藥煮爐。
過程為加藥(或不加藥)同時加入軟水至中水位。在升溫過程中,緩慢升壓至工作壓力,并排污和多次換水,最終使爐水達到標準狀況。這總的過程大約需要24小時左右。
注意:
1. 在煮爐過程中注意余熱爐各部分膨脹情況,水位保持正常。
2. 在補水、換水過程中應用軟水,并緩慢進行。
3. 每隔3~4小時,取樣分析水中堿度和氯根,若已趨于正常,則煮爐結束。
十、酸洗清垢
排管式余熱鍋爐使用多年后,若排管內壁積有較厚水垢時,即應進行水垢去除工作。該余熱鍋爐只能進行化學清垢,可以請專門的隊伍進行,也可以自己在工作停產檢修時進行,具體過程如下:
1.鹽酸溶液配制:
當水垢厚度為1mm時,鹽酸溶液濃度為4%
當水垢厚度為2mm時,鹽酸溶液濃度為5%,濃度不得超過5%
① 計算整個余熱鍋爐的總容積:即包括汽包、排管、上升、下降管容積的總合。
② 舉例:若總容積為10噸,水垢厚度為1mm時,需用工業鹽酸=10000公斤×4%÷31%≈1300公斤
2.“02緩蝕劑”配方:
① 300公斤工業鹽酸中加入一份“02緩蝕劑”
② “02緩蝕劑”配方及配制順序:在缸中放入20公斤開水→加入1公斤工業鹽酸→加入1公斤苯胺→最后加入1公斤甲醛,在整個配制過程中,必須緩慢加入,并不斷用木棒攪拌,最后直至顏色呈棕紅色。
③ 以上為例:1300公斤工業鹽酸中需用”02緩蝕劑”的數量為1300÷300≈4.3份。即開水20×4.3=86公斤→4.3公斤工業鹽酸→4.3公斤苯胺→4.3公斤甲醛。
注意:配制“02”時,次序不可搞錯。
3.酸洗過程:
① 放盡汽包及排管內存水。
② 打開人孔門,將汽包內垃圾及雜質清除干凈。
③ 取下安全閥及放散閥,將加熱蒸汽管及循環泵出口φ2"橡皮管從二接口接入汽包并扎牢后關閉人孔門,
④ 預先取大、小缸二只,埋入地下,接好循環泵(從缸內抽酸液打進汽包,從排管排污口接好φ2"橡皮管接至缸內。
⑤ 向汽包進軟水,同時排污閥向缸排水,開循環泵,緩慢向缸內加入工業鹽酸,并緩慢的用小勺向缸內加入同時配好的“02緩蝕劑”,直至工業鹽酸和“02緩蝕劑”同時加光。
⑥ 不斷調節缸內液位不使滿出或抽空。
⑦ 在循環過程中,用滴定法(酚酞試液)測定鹽酸濃度。若濃度不再變化時,則說明水垢己清除干凈(整個循環過程約4小時左右)整個過程中,需對溶液加熱至70℃左右,以無泡沫冒出為準。
⑧ 放掉所有液體,打開人孔門,用自來水沖洗汽包,并清除汽包內雜物,污垢后再進水,用循環泵反復沖掉排管內垃圾、污垢。
⑨ 配制0.3%的純堿溶液,同酸洗一樣,循環1~2小時,再放掉堿溶液,后再清洗汽包,循環沖洗各排管內的污垢,直至清潔為止。
⑩ 恢復原狀,準備投入使用。
余熱爐