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作者:潘为森
摘 要:介绍ＤＪＭ型套管锅炉结构、原理,相对热管锅炉的优越性及使用效果。
关键词:套管锅炉;热管;换热面积;传热元件
我公司造气装置现有7台造气炉,单炉产气量为13600ｍ3(标)/ｈ。其余热回收原设计采用7台钢水热管锅炉,副产2 5ＭＰａ蒸汽并入外网。热管锅炉仅运行2ａ,换热效果不能令人满意。使用过程中发现热管锅炉存在许多不足,主要表现在:工作温度范围窄,换热元件内工作介质易流失(使用不到2ａ,一半左右热管内工作介质流失),导致锅炉换热效率下降很快,热管出口煤气温度严重超出正常工作指标:单根热管翅片上极易结垢,直接影响热管的换热效果;产气量低,达不到设计要求;使用寿命短,仅为3ａ;箱体煤气泄漏较为严重;维修不便。鉴于此,我公司在2001年4月将1台换热效果最差的4#热管锅炉更换改用ＤＪＭ型套管式废热锅炉,至今使用2ａ多效果良好。
1 套管锅炉结构及工作原理
1 1 结构
由汽包、外壳、传热元件和升降管组成。
1 2 工作原理
热汽体由进气管进入壳层内,沿管内和管外自上而下流动被管内的水及汽水混合物冷却后,由出气管口流出。外供软水加入汽包沿降液管下降,被壳层内热气体预热,向下流动达到底部后,经配液管流进各管间(即套管夹套内),并开始向上流动,逐渐汽化最后汽液混合物由升气管进入汽包,汽水分离,蒸汽外送,水沿降液管下降,再进行下一个循环。
2 具体应用状况
2 1 更换原因
由于4#热管锅炉内热管爆管数量超过5%,且有相当一部分热管发生变形,换热效率极低,箱体煤气泄漏严重,限制发生炉生产负荷的提高,直接影响发生炉的正常生产,被迫更换。
2 2 设计安装
ＤＪＭ型套管锅炉生产厂家技术人员来现场勘察,根据使用厂现场实际情况,进行专门设计。充分利用了原4#热管Ⅱ段、Ⅲ段的设备基础,将锅炉设计为两个段即水加热段和蒸汽发生段。水加热段由9排91根Φ89ｍｍ套管组成,蒸汽发生段由7排67根Φ108ｍｍ套管组成,并利用了4#热管的原有汽包,降低了设备造价。
2 4 生产中使用情况
ＤＪＭ型套管锅炉2001年5月投入使用,运行2ａ效果良好,完全达到了设计指标。
ａ 处理煤气量明显增大,发生炉生产负荷提高。4#造气炉自从热管锅炉改为套管锅炉后,清除了原热管锅炉由于换热效果差,造气炉生产负荷限制的现象,炉负荷由原来使用热管锅炉时的4000ｍ3/ｈ提高到5500ｍ3/ｈ,处理煤气量由原来的11000ｍ3(标)/ｈ增加到15000ｍ3(标)/ｈ。
ｂ 蒸汽品位明显提高原热管锅炉由于换热效率低,只能产0 8ＭＰａ低压蒸汽,现使用套管锅炉蒸汽压力提高到2 5ＭＰａ,直接并入2 5ＭＰａ蒸汽管网供尿素使用,有效缓解了我厂蒸汽不足,尿素2 5ＭＰａ蒸汽压力不稳的矛盾。
ｃ 煤气泄漏大大减少
原4#热管锅炉仅使用几个月,Ⅰ、Ⅱ段和Ⅲ、Ⅳ段间箱体焊缝就出现煤气泄漏、着火,只能够停炉补焊,随着运行时间增长,煤气泄漏越来越严重。而套管锅炉运行2ａ来未发现明显的煤气泄漏、焊缝开焊喷火现象发生。
3 套管锅炉与热管锅炉比较优势
3 1 工作温度范围
较宽热管锅炉要求煤气入口温度最高不能超过750℃,正常工作温度为700℃,而发生炉正常煤气出口温度为650～750℃左右,有时高达800℃,常常超出热管对入口煤气温度的要求,进入热管锅炉煤气严重超温,可能引起热管爆管。而套管锅炉正常工作温度为800℃,而且不会因温度高而出现爆管,使造气炉进入发热炉煤气温度不再受到限制。
3 2 处理煤气量大,阻力小,换热效率高
套管锅炉换热元件为表面光华的套管排管与热管锅炉表面带翅片的换热管相比对通过气体产生的阻力小,且表面不易结垢,不会因为换热元件表面结垢而影响换热效果。小时处理煤气量可达15000ｍ3以上,出口煤气温度可保证在规定指标(270℃)以下,而热管锅炉煤气量达13000ｍ3/ｈ以上时,出口煤气温度快速升至300℃以上。
3 3 产蒸汽量大,压力高套管锅炉小时产气量3 5ｔ以上最高可达5ｔ,所产2 5ＭＰａ蒸汽直接送入2 5ＭＰａ蒸汽管网,供尿素使用。而热管锅炉只能产0 8ＭＰａ蒸汽并入低压蒸汽管网,产气量3ｔ/ｈ。
3 4 制造成本低,使用寿命长套管整体设备造价38万元,而热管锅炉需60万元,热管锅炉使用寿命仅为3ａ,套管锅炉一般为8～10ａ。
3 结 语
ＤＪＭ型套管式废气锅炉回收造气余热应用中通过2ａ的运行收到了良好的效果,这种新型换热器是我公司现有热管锅炉的理想替代产品,下一步公司准备将其它6台现在仍使用的热管锅炉更换为ＤＪＭ型套管锅炉。
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