余热锅炉基本原理
余热锅炉(分类、原理、特点、工作过程)
余热锅炉是利用工业企业炉窑及其它余热热源设备产生的余热而生产蒸汽或热水的一种供热设备。
由于“余热”种类的多样性从而使余热锅炉的结构形式各式各样，不尽相同。
余热锅炉的分类余热是在工业生产中未被充分利用就排放掉的热量，它属于二次能源，是一次能源和可燃物料转换后的产物。
1按余热的性质可分为以下几大类：1.高温烟气余热：它是常见的一种形式，其特点是产量大、产点集中，连续性强，便于回收和利用，其带走热量占总热量的40~50%，该余热锅炉回收热量，可用于生产或生活用热及发电。
2.3.4.高温炉渣余热：如高炉炉渣、转炉炉渣、电炉炉渣等，该炉渣温度在1000℃以上，它带走的热量占总热量的20%。
5.6.7.高温产品余热：如焦炉焦碳、钢锭钢坯、高温锻件等，它一般温度.很高，含有大量余热。
8.9.10.可燃废气、废液的余热：如高炉煤气、炼油厂的催化裂化再生废气、造纸厂的黑液等，它们都可以被利用。
11.12.13.化学反应余热：如冶金、硫酸、磷酸、化肥、化纤、油漆等工业部门，都产生大量的化学反应余热。
14.15.16.冷却介质余热：如工业炉窑的水套等冷却装置排出的大量冷却水，各种汽化冷却装置产出的蒸汽都含有大量的余热，它们都可以被合理利用。
17.18.19.冷凝水余热：各工业部门生产过程用汽在工业过程后冷凝减小时所具有的物理显热。
20.2由于余热是与其它生产设备及工艺密切相关，故余热利用又具有以下特点：1.热负荷不稳定，主要有工艺生产过程所决定。
2.3.4.烟尘的成分、浓度、粒度差别比较大。
从而使锅炉的受热面布置受影响，必须考虑防磨、堵灰及除尘。
5.6.7.烟气成分的多样性，使有的烟气具有腐蚀性。
如烟气中的SO2、烟尘或炉渣中的各种金属和非金属元素等都可能对余热设备产生低温或高温腐蚀和积灰。
8.9.10.受安装物所固有条件的限制。
如有的对锅炉进、出烟口标高的限制；有的对锅炉排烟温度的限制，使其满足生产工艺的要求。
11.12.3由于余热烟气性质的不同，故使余热锅炉的种类、结构形式各不相同。
余热锅炉原理
余热锅炉原理
余热锅炉是一种能够利用工业生产中废热的设备，将废热转化为能源，以达到节能减排的目的。
在工业生产过程中，许多生产过程会产生大量的废热，如果不能有效利用这些废热，将会浪费大量的能源资源，造成环境污染。
余热锅炉的原理是通过废热交换器将废热传递给水，使水升温，并产生蒸汽，从而产生能量。
废热交换器和蒸汽发生器是余热锅炉的两个重要组成部分。
废热交换器是利用废热来加热水的装置。
废热流经废热交换器的管道，在管道内与需要加热的水进行热交换，使水温升高。
废热交换器的设计是根据废热流量、温度、压力、水流量等参数来确定的。
废热交换器的材料要求具有很好的导热性、耐腐蚀性和耐高温性，以确保交换器的稳定性和安全性。
蒸汽发生器是将加热后的水转化为蒸汽的装置。
水在蒸汽发生器内加热，达到一定温度和压力时，会转化为蒸汽。
蒸汽的温度和压力取决于蒸汽发生器的设计，一般情况下，蒸汽的温度和压力越高，产生的能量也越多。
余热锅炉的应用范围非常广泛，可以用于冶金、化工、纺织、印染、食品、制药等行业。
在这些行业中，产生的废热通常具有很高的温
度和压力，如果不能有效利用这些废热，将会浪费大量的能源资源。
余热锅炉的应用可以将废热转化为能源，大大节约了能源资源，减少了环境污染。
余热锅炉利用废热来产生能源的原理，是一种节能减排的有效手段。
随着工业生产的发展和环保意识的提高，余热锅炉的应用将会越来越广泛。
余热锅炉原理
余热锅炉原理一、余热锅炉的组成（一）蒸汽的生产过程图19－1是一台余热锅炉的结构示意图，从图中可以看出产汽的过程。
图19－1强制循环余热锅炉烟气，经烟道到余热锅炉入口，烟气自下而上流动，流经过热器、两组蒸发器和省煤器，最后排入烟囱。
排烟温度约为100－220℃，烟气温度从380/330℃降到排烟温度，所放出的热量用来使水变成蒸汽。
进入余热锅炉的给水，其温度约为42—126℃左右，先进入上部的省煤器，水在省煤器内吸收热量使水温上升，水温升到略低于汽包压力下的饱和温度，就离开省煤器进入汽包。
进入汽包的水与汽包内的饱和水混合后，沿汽包下方的下降管分别进入两组蒸发器，在蒸发器内的水吸热开始产汽，通常是只有一部份水变成汽，所以在蒸发器管内流动的是汽水混合物。
汽水混合物离开蒸发器进入汽包上部。
在汽包内装有汽水分离设备，可以把汽和水分开，水落到汽包内水空间，而蒸汽从汽包顶部出来到过热器。
在过热器内吸收热量，使饱和蒸汽变成过热蒸汽。
根据产汽过程有三个阶段，对应的应该要有三个受热面，即省煤器、蒸发器和过三、在运行条件下受热面传热量的变化一台余热锅炉的产汽量与吸收的热量有关，也就是与传热量有关。
在运行条件下，各种因素都会影响到余热锅炉的产汽量，现分析如下。
（一）烟气流量变化已知A余热锅炉的进口烟气量为135.5kg/s，现烟气量降为97.2kg/s；假走进口烟气温度不变，此时蒸发器产汽量将如何变化？图13 产汽量与烟气参数的关系烟气量下降为原值的71.7％，烟气的换热系数下降为原值的78.8％，假定其它各项热阻不变，总热阻增加1.23倍，传热系数下降为原值的81.6％。
由于传热系数下降的幅度小于烟气量的下降幅度，表明蒸发器出口处的烟气温度也要下降，最终平衡在一个新的位置上，经试算后，传热量为原值的73％时是合适的。
此时烟气量下降为71.7％，产汽量下降为73％，离开蒸发器的烟气温度比原设计值下降5℃，考虑到进入省煤器的烟气温度降低，省煤器的平均温差下降得多，可以认为生产饱和蒸汽的A余热锅炉的产汽量与烟气量成比例，图13示出了产汽量与烟气量的线性关系。
余热锅炉基本基本知识
燃机余热锅炉基本原理介绍燃机余热锅炉，英文简写为 HRSG（Heat Recovery Steam Generator），是燃气－蒸汽联合循环的重要组成部分。
其主要工作原理是通过布置大量的换热管（通常采用螺旋鳍片管）来吸收燃机排气的余热，产生蒸汽供汽机发电或作为供热及其它工艺用汽。
燃机余热锅炉发展至今，形成了各种结构形式和布置方法，简单介绍如下。
燃机余热锅炉按照其循环方式主要分为两种形式：即受热面水平布置的强制循环余热锅炉和受热面垂直布置的自然循环余热锅炉，两者的主要区别是强制循环锅炉需配置循环泵依靠循环泵的压头实现蒸发器内的水循环，而自然循环则主要靠下降管和受热的蒸发管束中工质的密度差来实现循环。
强制循环就国外而言主要在欧洲使用较多，国内主要用于燃机燃用重油等含灰较多燃料、受热面需吹灰和清洗的情况，如我厂提供深圳南山电厂、月亮湾等电厂的 9E 级燃机余热锅炉及浙江金华、广州明珠等 6B 级燃机余热锅炉。
自然循环就国外而言主要用于美国，国内主要用于燃机燃用天然气、轻油等清洁燃料的燃机余热锅炉，如我厂提供的深圳金岗、天津滨海等的6B，江苏无锡、海南南山的FT-8 及海南洋浦 V94.2 燃机余热锅炉。
强制循环和自然循环余热锅炉的结构形式见附图 1 和附图 2。
附图 1 强制循环余热锅炉附图 2 自然循环余热锅炉燃机余热锅炉按照是否补燃分为补燃型余热锅炉和非补燃型余热锅炉，除非是用于热电联产或其它特殊工艺要求，一般应选用非补燃型余热锅炉，因为补燃会降低余热锅炉的效率。
一般补燃采用烟道式燃烧器，布置在进口烟道中，仅利用燃机排气中的氧气而不掺入补燃空气，补燃后烟气温度控制在 750℃以下。
烟道式补燃燃烧器的布置位置见附图 3，其结构见附图 4。
附图 3 补燃位置附图 4 烟道式补燃燃烧器结构燃机余热锅炉按产生的蒸汽的压力等级数分为单压、双压、三压等，一般每个压力等级由相应的过热器、蒸发器和省煤器组成（中、低压系统有时不布置过热器或省煤器）；燃机余热锅炉还可以按是否自身除氧分为带整体式除氧器和不带整体式除氧器余热锅炉，按是否再热分为再热和非再热余热锅炉。
湖北立式余热锅炉工作原理
湖北立式余热锅炉工作原理
湖北立式余热锅炉是一种利用工业生产过程中产生的余热来产生蒸汽或热水的设备。
其工作原理如下：
1. 待处理的烟气从工业生产设备排出，其中含有烟尘、烟气和余热。
2. 烟气首先进入余热锅炉的烟气烟囱，通过烟囱底部的天然通风装置排出废气，减少对环境的污染。
3. 余热锅炉内部包含一个燃烧室，烟气沿着锅炉内部的螺旋管道流动，将其中的余热传递给周围的液体介质。
4. 当烟气通过螺旋管道时，液体介质在管道的表面形成薄膜，烟气通过与液体介质的接触，使其温度升高，并将热量传递给液体介质。
5. 通过加热后的液体介质被输送到下一个工业生产环节进行使用，从而实现了余热的再利用。
总之，湖北立式余热锅炉通过将工业生产过程中产生的烟气中的余热传递给液体介质，实现了热能的再利用，节约能源的同时降低了环境污染。
余热锅炉的结构及工作原理 PPT
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因为余热锅炉内温度比较高，周围冷空气可以 进入余热锅炉，形成自然对流将热量带走，关 闭烟囱挡板就能防止外界气流进入余热锅炉， 以保存热量，准备随时起动余热锅炉。如果余 热锅炉要停炉检修，希望冷却速度快些，可以 开启烟囱挡板。水平烟道经过一个90转弯接 头与余热锅炉相连，这个转弯接头是经制造厂 试验研究后确定的，
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9、普通列管式余热锅炉的结构组成
普通列管式余热锅炉主要由烟气进口管箱、出 气口、烟气出口管箱、管板、进水口、换热管、 支座等组成。它根据安装形式分为立式、卧式 和斜置式余热锅炉。
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10、薄管板式余热锅炉的结构特点
薄管板式余热锅炉是一种双层薄管板形锅炉， 其结构特点是上管板用普通厚度板作为固定点， 下管板为柔性结构。为增减薄管板的强度，可 用以特殊结构的棚板支承薄管板。壳程水进口 处有遮板，使水进入后先向下流，然后经下管 板再向上流动。下封头内裂解气进口处设有气 体分布器，由两层不同角度的折流板组成，也 用于乙烯装置高温裂解器的热回收。
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粉尘含量高，某些高温气体含有粉尘（如硫酸 厂沸腾炉出口炉气含尘量约为200g／m³ ）， 石油裂解气中含有炭黑等微粒，必须在结构上 充分考虑粉尘堵塞和冲刷磨损； 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； 密封，有些高温气体是易燃、易爆或有毒的， 这是密封常成为余热锅炉生产设计中的难题。
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4、火管余热锅炉
火管余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。这种余 热锅炉结构简单，因壳体承受蒸汽压力，适用 于生产压力不高的蒸汽。
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5、水管余热锅炉
余热锅炉基本原理(教学参考)
燃机余热锅炉基本原理介绍燃机余热锅炉，英文简写为HRSG（Heat Recovery Steam Generator），是燃气－蒸汽联合循环的重要组成部分。
其主要工作原理是通过布置大量的换热管（通常采用螺旋鳍片管）来吸收燃机排气的余热，产生蒸汽供汽机发电或作为供热及其它工艺用汽。
燃机余热锅炉发展至今，形成了各种结构形式和布置方法，简单介绍如下。
燃机余热锅炉按照其循环方式主要分为两种形式：即受热面水平布置的强制循环余热锅炉和受热面垂直布置的自然循环余热锅炉，两者的主要区别是强制循环锅炉需配置循环泵依靠循环泵的压头实现蒸发器内的水循环，而自然循环则主要靠下降管和受热的蒸发管束中工质的密度差来实现循环。
强制循环就国外而言主要在欧洲使用较多，国内主要用于燃机燃用重油等含灰较多燃料、受热面需吹灰和清洗的情况，如我厂提供深圳南山电厂、月亮湾等电厂的9E 级燃机余热锅炉及浙江金华、广州明珠等6B 级燃机余热锅炉。
自然循环就国外而言主要用于美国，国内主要用于燃机燃用天然气、轻油等清洁燃料的燃机余热锅炉，如我厂提供的深圳金岗、天津滨海等的6B，江苏无锡、海南南山的FT-8 及海南洋浦V94.2 燃机余热锅炉。
强制循环和自然循环余热锅炉的结构形式见附图 1 和附图2。
附图 1 强制循环余热锅炉jwod9jwod9附图 2 自然循环余热锅炉燃机余热锅炉按照是否补燃分为补燃型余热锅炉和非补燃型余热锅炉，除非是用于热电联产或其它特殊工艺要求，一般应选用非补燃型余热锅炉，因为补燃会降低余热锅炉的效率。
一般补燃采用烟道式燃烧器，布置在进口烟道中，仅利用燃机排气中的氧气而不掺入补燃空气，补燃后烟气温度控制在 750℃以下。
烟道式补燃燃烧器的布置位置见附图 3，其结构见附图 4。
附图 3 补燃位置附图 4 烟道式补燃燃烧器结构燃机余热锅炉按产生的蒸汽的压力等级数分为单压、双压、三压等，一般每个压力等级由相应的过热器、蒸发器和省煤器组成（中、低压系统有时不布置过热器或省煤器）；燃机余热锅炉还可以按是否自身除氧分为带整体式除氧器和不带整体式除氧器余热锅炉，按是否再热分为再热和非再热余热锅炉。
余热锅炉工作原理
余热锅炉工作原理
余热锅炉分为火管式和水管式两类。
其结构与工业锅炉相类似。
火管式余热锅炉蓄水量大，在烟气量和用汽量波动的条件下汽压波动较小，但其蒸发量和蒸汽压力均受锅筒直径和运行条件的限制。
此外，烟管端和管板由于冷却不佳和温度应力较大，在烟的温度高(高于600℃)、管板厚的情况下不宜采用这种锅炉,而宜采用水管余热锅炉。
水管余热锅炉有辅助循环和自然循环两种循环方式。
余热锅炉利用工业生产过程中的气体或废气、废液，以及某些动力机械排气的热量产生蒸汽或热水的锅炉。
余热锅炉是重要的节能设备各种冶炼炉和焙烧窑的排烟温度为650～1250℃;燃气轮机和柴油机等动力机械的排气温度为370～540℃。
安装余热锅炉吸收这些排烟中的部分热量，全系统的热能利用率可以显著提高。
例如轧钢加热炉安装余热锅炉后，全系统热能利用率甚至可提高1倍左右。
进入余热锅炉的烟气温度，是决定余热锅炉受热面布置形式的一个重要因素。
如进口烟气温度为400～900℃时，锅炉内主要设置对流管束，不设置炉室;但烟尘熔化点低时也有例外，应设置冷却炉室以控制进入对流烟道的入口烟的温度，避免灰渣在对流管排间搭桥。
在化工生产的裂解工艺中，为避免高温裂解气体的重新聚合，需要将高温裂解气体急速冷却到裂解反应停止的温度，这时余热锅炉就成为不可缺少的急冷工艺设备。
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燃机余热锅炉基本原理介绍
燃机余热锅炉，英文简写为HRSG（Heat Recovery Steam Generator），是燃气－蒸汽联合循环的重要组成部分。
其主要工作原理是通过布置大量的换热管（通常采用螺旋鳍片管）来吸收燃机排气的余热，产生蒸汽供汽机发电或作为供热及其它工艺用汽。
燃机余热锅炉发展至今，形成了各种结构形式和布置方法，简单介绍如下。
燃机余热锅炉按照其循环方式主要分为两种形式：即受热面水平布置的强制循环余热锅炉和受热面垂直布置的自然循环余热锅炉，两者的主要区别是强制循环锅炉需配置循环泵依靠循环泵的压头实现蒸发器内的水循环，而自然循环则主要靠下降管和受热的蒸发管束中工质的密度差来实现循环。
强制循环就国外而言主要在欧洲使用较多，国内主要用于燃机燃用重油等含灰较多燃料、受热面需吹灰和清洗的情况，如我厂提供深圳南山电厂、月亮湾等电厂的9E 级燃机余热锅炉及浙江金华、广州明珠等6B 级燃机余热锅炉。
自然循环就国外而言主要用于美国，国内主要用于燃机燃用天然气、轻油等清洁燃料的燃机余热锅炉，如我厂提供的深圳金岗、天津滨海等的6B，江苏无锡、海南南山的FT-8 及海南洋浦V94.2 燃机余热锅炉。
强制循环和自然循环余热锅炉的结构形式见附图 1 和附图2。
附图 1 强制循环余热锅炉
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附图 2 自然循环余热锅炉
燃机余热锅炉按照是否补燃分为补燃型余热锅炉和非补燃型余热锅炉，除非是用于热电联产或其它特殊工艺要求，一般应选用非补燃型余热锅炉，因为补燃会降低余热锅炉的效率。
一般补燃采用烟道式燃烧器，布置在进口烟道中，仅利用燃机排气中的氧气而不掺入补燃空气，补燃后烟气温度控制在750℃以下。
烟道式补燃燃烧器的布置位置见附图3，其结构见附图4。
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附图 3 补燃位置
附图 4 烟道式补燃燃烧器结构
燃机余热锅炉按产生的蒸汽的压力等级数分为单压、双压、三压等，一般每个压力等级由相应的过热器、蒸发器和省煤器组成（中、低压系统有时不布置过热器或省煤器）；燃机余热锅炉还可以按是否自身除氧分为带整体式除氧器和不带整体式除氧器余热锅炉，按是否再热分为再热和非再热余热锅炉。
一般一台燃机余热锅炉根据需要由以上各个受热面组成，图5 至图
12 是各种不同的受热面组成的燃机余热锅炉的流程图及温度－传热关系图。
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图 5 单压锅炉流程图
图 6 单压锅炉温度－换热关系图
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图7 带自身除氧双压锅炉温度－换热关系图
图8 低压饱和蒸汽双压锅炉温度－换热关系图
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图8 自身除氧三压锅炉温度－换热关系图
图9 自身除氧三压锅炉流程图
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图10 三压锅炉流程图
图11 三压再热锅炉温度－换热关系图
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图12 三压再热锅炉流程图
以上是燃机余热锅炉的各种形式，下面简单介绍一些常用概念。
管束的意思是指位于烟道同一部位的一组管子。
模块的意思是指一组管束并外包有护板。
管屏是指某一组具体的管子, 例如”高压过热器”, 注意一组管束中可能有一个以上的管屏。
右和左是指从燃气轮/发电机(CTG)向烟囱方向看的右左，换句话说就是沿燃机排气烟气(TEG)流向。
前后是指HRSG 的烟气侧，前指烟气进入管束的位置，相反，烟气从管束的后面出来。
上游和下游是用来形容管侧流向，指的是蒸汽/水的流向。
列指的是与烟气流向垂直的管子，并按烟气流向编号，或者沿机组的长度方向。
某一管束的第 1 列指的是管束最前面的一列，或者是最热的一列。
横排指得是每列的管子数。
回路指的是介质在省煤器或过热器内的流通通道。
某一管屏的回路数等于流量均分的平行流通通道。
全回路是某一管屏的回路数与横排数相等，指此管屏的每一列内的所有介质都向同一方向流动。
半回路是某一管屏的回路数是横排数的一半，指此管屏的每一列内
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的介质一半上流而另一半下流。
双回路是某一管屏的回路数是它横排数的两倍。
双回路要有两列平行的管子以使得一半的介质通过第一列管子，另一半的介质通过第二列管子。
管子的弯头和集箱用于选择管子与管子间的介质流向。
集箱是收集一组管子的工作介质，并标明上或下集箱。
在蒸发器，介质水通过下降管流向下集箱或汽包。
产生的多余的水或蒸汽则流向上汽包。
汽水混合二相介质则必须通过上升管流向汽包。
汽包内置的一次分离器则可以分离汽水混合物，将分离后的水作再循环而把蒸汽送出汽包。
省煤器是用于将给水温度提高到比汽包内相应饱和温度低几度。
此部件一般为鳍片管，
平均鳍片密度为6 i 清洁燃料），燃烧非清洁气体机组时鳍片密度一般较小为了使管子可
以清理。
如果设计标准是可能发生冷端腐蚀，那么此部件要设计成再循环或旁路，以保证管壁温度高于然用气体的酸露点。
蒸发器产生所要求的蒸汽的管屏。
典型小集箱蒸发器由汽包（汽包的一次腹板式分离器分离水和蒸汽、二次Chevron 式分离器）、下降管（将锅炉水通到蒸发器底部再到入口集箱）、蒸发器管子（产生二相混合介质）、出口集箱（用作为集汽管）和上升管（将二相混合介质导入集箱）组成。
典型的汽包式蒸发器由汽包（汽包的一次腹板式分离器分离水和蒸汽、二次Chevron 式分离器）、下降管（将锅炉水导入蒸发器的泥浆汽包）、蒸发器管子（产生二相混合介质）、一个收集汽包（收集蒸发器管屏内产生的二相混合介质然后通过上升管通入汽包。
在高温燃烧设计中有时采用分开式的蒸发器部件，可以用前一个部件在烟气进入烟道燃烧器前进行冷却或者是给SCR/CO 提供足够的运行温度范围。
此部件一般为鳍片管，平均鳍片密度为6dpi（清洁燃料），燃烧非清洁气体机组时鳍片密度一般较小为了使管子可以清理。
过热器是将饱和蒸汽温度提高到最终使用预定的限定温度（即蒸汽轮机和系统）。
此管屏可以是一列一列采用不同的鳍片密度，可以在保持允许的管壁温度条件下使热交换最大化，特别是在HRSG 的入口处。
再热器将蒸汽轮机排除的高压蒸汽温度重新加热至预定的温度值。
经过再热的蒸汽一般再进入蒸汽轮机的中压缸。
这是提高整个联合循环效率的一种方法。
窄点（pinch）、欠温（sub－cool）、接近点（approach）的含义见下图。
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图13 窄点、欠温及接近点
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