余热锅炉

余热锅炉

在石油化工生产中，很多工艺过程是通过蒸汽来加热、蒸发、干燥进行强制化学反应的。因此，锅炉是石油化工生产装置中不可缺少的重要设备。为了节省能源，充分利用生产中的余热和副产品，在石油化工生产中一般采用燃油、燃气锅炉和余热锅炉（过去也称为废热锅炉）。

利用工业生产中的烟气或反应热来产生蒸汽和热水的设备称为余热锅炉，余热锅炉与一般锅炉受热面部分的结构相近，由钢构架、汽包、管束和水冷壁、过热器、蒸发器、省煤器等部件组成。为了适应热源的特点，满足工艺生产的要求，有效地回收余热，余热锅炉又有不同的类型。按照其结构特点，余热锅炉可分为管壳式和烟道式两大类。

1．管壳式余热锅炉

管壳式余热锅炉是一种由锅筒、管子及金属壳体构成一体的紧凑型小型余热锅炉。图11-1-2所示为DL480-0.6型管壳式余热锅炉。它用于小化肥工业，其蒸汽压力为0.588MPa，蒸汽温度为饱和温度，受热面积为480m2。锅炉蒸发器是由锅筒、受热的上升管和不受热的下降管所组成的自然循环水管系统。具有余热的炉气从锅炉下部的进气室进入，流经蒸发器受热管系后从锅炉上部的出口气室排出。水在蒸发器中受热后形成汽水混合物，沿上升管向上进入锅筒。在锅筒中进行汽水分离后，蒸汽向外输出；水由锅筒经下降管流下，然后再进入上升管受热、汽化、上升，从而形成自然水循环，并不断汽水分离，输出蒸汽。属于这一系列的锅炉产品还有DL100-0.6、DL480-1.2等型号。

图11-1-2 DL480-0.6型管壳式余热锅炉图

1-出口气室；2-蒸发器；3-进口烟室；4-下降管；5-上升管；6-锅筒2．烟道式余热锅炉

烟道式余热锅炉是一种布置成烟道形式的水管型受热面装置，它具有单独的炉墙和构架，因而是一种较大型的余热锅炉。其第一烟道（高温部分）为一个大的辐射冷却室，其后各烟道为对流受热区。烟道式余热锅炉可布置成多烟道式的和直通式的。前者的烟气是作上下转弯流动，而后者的烟气则自前至后作水平直通流动。烟道式的大型余热锅炉，又有强制循环和非强制循环两种结构型式。此外，低压余热锅炉一般设置上、下两个汽包，中压余热锅炉或设置上、下两个汽包、或设置一个上汽包，高压余热锅炉一般只设置一个上汽包。

图11-1-3所示为强制循环多烟道式余热锅炉（上汽包）。本锅炉由锅筒、蒸发管束及过热器等组成。蒸发管束由12根φ32mm×4mm的平行连接蛇形管构成。锅炉强制水循环的动力由循环泵产生。锅水自锅筒由循环泵抽出后，分两路分别进入焙烧炉冷却装置的受热管和余热锅炉的蒸发受热面吸热，所产生的汽水混合物全部流回锅筒进行汽水分离。分离出来的饱和蒸汽先后进入第一级过热器和第二级过热器受热，使其过热到450℃后输出。炉气进口温度为800～900℃左右。由于含尘量较高，为了避免矿尘沉积，故在炉气向上流动的第二烟道中不布置受热面，此烟道用作余热锅炉启动时加热用的燃烧装置的燃烧室。

(a) 锅炉侧视图 (b) 3、4正视图(c) 2正视图

图11-1-3强制循环烟道式余热锅炉图

1-锅筒；2-蒸发受热面；3-第二级过热器；4-第一级过热器；

5-启动时加热用的燃烧装置；6-过热蒸汽输出管

(七) 石油化工装置中常用余热锅炉

催化裂化装置中常用的余热锅炉有不补燃式、补燃式和燃烧式。一般而言余热锅炉的形式是由高温烟气的温度、组成决定。催化装置余热锅炉，主要是利用烟机排出的高温烟气加热水和生产饱和蒸汽。为了提高烟气温度，采用燃料油或燃料气做辅助燃料，以保证蒸汽过热温度。当烟机不开时，烟气温度较高，则不需补燃，燃烧器为微正压燃烧。辅助燃烧器安装在炉膛侧墙上，并配有电子点火装置和熄火保护系统。烟气中的一氧化碳充分燃烧，使烟气温度提高，从而产生具有稳定压力并达到一定饱和温度的蒸汽。此锅炉一般由汽包及内部装置、过热器、蒸发段、省煤器、钢架、护板、炉墙砌筑，辅助燃烧器、锅炉范围内汽水管道等组成，汽包内设有加药、定期和连续排污及事故放水管，炉水从汽包由下降管送往蒸发段，在蒸发段受热后再回到汽包，进行汽水分离，分离出的饱和蒸汽进入过热段。一氧化碳焚烧锅炉除图11-1-3所示类型外，近来设计上还常采用如图11-1-4所示结构形式的余热锅炉。

图11-1-4 燃烧室与余热锅炉联合的燃烧式一氧化碳余热锅

图11-1-5 高温取热炉图

炉图

1-绝热炉膛；2-蒸汽减温器；3-过热器；4-汽包；5-蒸发器；

1-汽包；2-取热炉；3-取热炉

6-省煤器

催化装置中还有一种高温取热炉，它是利用装置一段再生和二段再生烟气在管道混合燃烧之后进行取热的余热锅炉。一段烟气中含有CO气体，二段烟气中含有过剩氧，两种烟气混合在600℃以上的温度下CO气发生燃烧，燃烧后的烟气可达1200℃，由高温取热器降至740℃以下，然后再去三级旋风分离器和烟机。高温取热炉不需要燃料燃烧CO，烟气温度由高到低自身实现，炉水自然循环。高温余热炉由汽包和内部组件、两个取热炉及管路附件等组成。如图11-1-5。

制氢装置、重整装置、硫磺回收装置等的余热锅炉, 直接利用装置中的高温烟气、工艺过程中间介质等生产饱和蒸汽，这些锅炉最显著的特点是没有燃烧装置。制氢装置的余热锅炉，利用装置中高温烟气（978℃）进入锅炉经过水保护段、原料预热段、过热段、蒸发段后烟气温度降低到350℃再返回到装置中。如图11-1-6。

图11-1-6 制氢装置余热锅炉图

1-蒸发段；2-过热段；3-预热段；4-水保护段

重整装置中还有直接将汽包放在工业炉的上部，利用工业炉的对流段做受热面，汽包下降管将炉水直接送入工业炉内，经烟气加热后回到汽包经汽水分离产生蒸汽，如四合一炉上的汽包。

硫磺回收装置中的余热锅炉，是利用装置中燃烧硫化氢后的高温含硫烟气加热并生产饱和蒸汽，降温后的含硫烟气再回到装置中经过冷凝等生成硫磺。硫磺回收装置的余热锅炉示意如图11-1-7。

图11-1-7 硫磺装置中的余热锅炉图 1-汽包；2-锅筒在工艺装置中的工质余热回收设备，也叫蒸汽发生器，即将汽包放在浮头式换热器上，