水泥窯余熱鍋爐的設(shè)計(jì)

摘 要：主要介紹了水泥窯余熱鍋爐的設(shè)計(jì)過程，并闡述了鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)，提出了有效的解決方案。

關(guān)鍵詞：余熱鍋爐；設(shè)計(jì)過程；技術(shù)特點(diǎn)；解決方案

前言

隨著我國能源和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾日趨嚴(yán)重，國家對能源的利用政策大力提倡，利用余熱資源，降低污染物排放量，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的前提下，我國各行業(yè)對其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品的充分利用刻不容緩。以水泥工業(yè)為例，水泥制造業(yè)是一個(gè)高能耗產(chǎn)業(yè)，能源費(fèi)用的支出在水泥生產(chǎn)成本中占有很大的比重。隨著水泥熟料煅燒技術(shù)的發(fā)展，水泥工業(yè)節(jié)能技術(shù)取得了明顯的進(jìn)步，高溫余熱已在水泥生產(chǎn)過程中被利用。水泥在煅燒過程中，由窯尾預(yù)熱器，窯頭熟料冷卻機(jī)等排掉300～400℃低溫廢氣余熱，造成余熱的浪費(fèi)。如果將排掉的廢氣通過余熱鍋爐及汽輪與電機(jī)組轉(zhuǎn)換成電能并用于水泥生產(chǎn)，能為水泥生產(chǎn)企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

水泥窯的廢氣余熱主要有兩部分，一是窯頭冷卻機(jī)排出的熱空氣；二是窯尾預(yù)熱器排出的熱煙氣。AQC余熱鍋爐為水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)中回收水泥窯窯頭冷卻機(jī)廢氣余熱的重要設(shè)備，SP為水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)中回收水泥窯窯尾預(yù)熱器的廢氣的重要設(shè)備。

下面著重介紹水泥窯窯頭AQC和窯尾SP鍋爐。

1 AQC、SP鍋爐入爐廢氣特性：

2 鍋爐簡介及結(jié)構(gòu)簡述

AQC鍋爐 SP鍋爐

AQC鍋爐為露天立式布置，為了防止雨雪侵蝕，鍋爐加有防雨棚等設(shè)施，鍋爐工質(zhì)采用自然循環(huán)方式。水泥窯窯頭余熱煙氣依次經(jīng)過AQC鍋爐的過熱器、對流管束、省煤器，從出口煙道引出AQC鍋爐。AQC鍋爐的給水經(jīng)過省煤器進(jìn)入鍋筒后通過給水分配管送至鍋筒兩側(cè)的下水管入口加熱后，引入鍋筒。鍋爐構(gòu)架采用框架結(jié)構(gòu)形式，全部采用焊接方式連接。鍋爐在人孔、測量孔、出口集箱等地方均設(shè)有檢修平臺，運(yùn)行平臺采用柵架平臺。入口煙道和出口煙道均與設(shè)計(jì)院管道相連，煙道口為護(hù)板焊接結(jié)構(gòu)，連接處安裝非金屬膨脹節(jié)以此消除入口管道和出口管道的三向膨脹量，煙道的框架是由型鋼和鋼板組成。煙道護(hù)板分塊出廠。過熱器錯(cuò)列橫置在對流煙道內(nèi)，由一個(gè)管組受熱面組成。對流管束系統(tǒng)由兩組傾斜的蒸發(fā)受熱面組成。省煤器系統(tǒng)由省煤器集箱、省煤器蛇形管、省煤器固定組成。鍋筒通過兩只滾柱式支座支撐在鍋爐前部大梁上，受熱狀態(tài)可自由的向兩端膨脹。

SP鍋爐為露天立式布置，為了防止雨雪侵蝕，鍋爐加有防雨棚等設(shè)施，鍋爐工質(zhì)采用自然循環(huán)方式。水泥窯窯尾余熱煙氣依次經(jīng)過SP鍋爐的過熱器、對流管束，從出口煙道引出SP鍋爐。SP鍋爐的給水經(jīng)過循環(huán)水泵直接引入鍋筒。過熱器逆流錯(cuò)列垂直布置在對流煙道內(nèi)，由一個(gè)管組受熱面組成。對流管束系統(tǒng)由四組蒸發(fā)受熱面分成四個(gè)串聯(lián)的強(qiáng)制循環(huán)回路組成。

2.1 AQC鍋爐受熱面的防磨

AQC余熱鍋爐熱源來自水泥窯窯頭熟料冷卻機(jī)排出的廢氣，廢氣中含有較多的堅(jiān)硬的顆粒，若處理不當(dāng)，受熱面就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損。針對這種工況條件，在整個(gè)布置和設(shè)計(jì)中采取相應(yīng)有效措施。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選取適當(dāng)?shù)模^低的煙氣流速，并采用螺旋翅片管的方式加強(qiáng)換熱，全面提高管子對煙氣中顆粒的抗磨性，延長受熱面的使用壽命。同時(shí)，在蛇形管彎頭處采用特制的蓋板遮蓋，保證鍋爐有較長的使用年限。

2.2 SP鍋爐采取有效的積灰清除裝置

SP鍋爐熱煙氣中含有大量的粉塵，且粉塵細(xì)，容易在鍋爐受熱面上積灰。影響鍋爐受熱面的傳熱效果。為了防止積灰，提高鍋爐熱效率，實(shí)現(xiàn)鍋爐安全、穩(wěn)定運(yùn)行的目的。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選用清灰周期短，效果好的機(jī)械振打裝置。利用小容量電機(jī)作為動(dòng)力，通過變速器帶動(dòng)一長軸做低速轉(zhuǎn)動(dòng)，在軸上按等分的相位掛上許多振打錘，通過振打桿與內(nèi)部受熱面管束相連，使黏附在管子中的積灰受到反復(fù)作用的應(yīng)力而遭到破壞并脫落。機(jī)械振打的優(yōu)點(diǎn)是消耗動(dòng)力少，而且不會(huì)對煙氣增加額外的介質(zhì)。另外在熱力計(jì)算時(shí)，適當(dāng)增大受熱面裕度以補(bǔ)償積灰造成的影響。

2.3 采取有效的鍋爐密封措施

AQC鍋爐與SP鍋爐都有一定的負(fù)壓，尤其是SP余熱鍋爐，如果密封不好，大量冷空氣漏入爐內(nèi)，會(huì)影響到鍋爐的正常運(yùn)行。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用輕型金屬護(hù)板爐墻，由型鋼組成框架，兩面貼鋼板，中間添加保溫材料，護(hù)板安裝應(yīng)滿焊。鍋爐受熱面采用整體內(nèi)掛式結(jié)構(gòu)，并采用特殊的管子穿墻密封膨脹節(jié)及專用的爐門裝置和特殊的橡膠密封圈密封措施。

這樣，盡可能減少漏風(fēng)減少熱損失，減輕對水泥窯生產(chǎn)的影響，提高了鍋爐的效率。

3 結(jié)束語

水泥窯余熱鍋爐近幾年得到了廣泛的推廣應(yīng)用，但是在設(shè)計(jì)方面仍有待提高。我們將致力于技術(shù)創(chuàng)新，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，努力提供質(zhì)量更為可靠，性能更為優(yōu)越，投資更為節(jié)省的產(chǎn)品，共同把余熱鍋爐發(fā)電這項(xiàng)節(jié)能環(huán)保事業(yè)推向一個(gè)新的發(fā)展高度。

作者簡介：赫耀蘭，男，工程師，2003年7月畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)，從事鍋爐設(shè)計(jì)工作。