余热机组的烟气条件及选型

01

烟气条件的特点及其相对应的适用炉型

“洁净”的烟气

这儿何谓“洁净”是指某些大致相当于燃用氢气、液体或优质固体燃料的锅炉或各式内燃原动机械的进气，而未受主步骤严重浸蚀者。主步骤选用惰性氢气作循环冷却时，则循环二氧化碳未受主步骤严重浸蚀时，也属于净化的烟气。适用的炉型有：(1)光管鳍片或水管余热机组、自然循环或强制循环、立式或立式布置；(2)具备部份或全部螺旋热管或横向热管等延展受热面的鳍片或水管余热机组、自然循环或强制循环、立式或立式布置；(3)直烟管锅筒机组。

带尘烟气

烟气带尘或许对受热面形成锈蚀，又或许形成积灰，以至于堵灰、搭桥等现象。常常这两种成因相反的现象又或许同时存在于一台机组之中。使用这些烟气余热机组的选型应以避免受热面锈蚀和烟道积灰、堵灰、搭桥为主要目标。按照带尘烟气的级别与粉尘特征，适用的炉型有：(1)卧式布置的强制循环鳍片或水管余热机组；(2)立式布置的强制循环鳍片或水管余热机组；(3)双锅筒鳍片或水管余热机组。

黏结性烟气

烟气的黏结性是指其在工作烟温下，所挟带的粉尘，集升华与汽化物质等，在一定条件下附着在机组受热面或其他部件上的特征。

适用那样烟气条件的水管机组炉型有：

(1)带幅射冷却室的立式布置的强制循环鳍片过水管余热机组，通常不带过热器，悬挂式的蛇形管对流受热面，光管或带横向直热管的管子，辅以振打或振动除尘或吹灰设备，烟气作纵向冲蚀，一次通过机组；

(2)带一个或二个幅射冷却烟道的多烟道卧式布置强制循环鳍片或水管余热机组，对流受热面通常选用带横向直热管管子和振打除灰装置。

磨蚀性烟气

磨蚀性烟气在制酸工业、有色冶金工业、以及石油焦化工业等极为常见。很多工业的主步骤烟气中富含SOX、NOx、H2S、S等磨蚀性成分。针对某些成分，相应的机组还要在选型、参数的选取，以及这些结构特征方面加以充分的考虑。虽然，对于磨蚀性烟气，但是选用了理论和实践上行之有效的举措，机组这些部件还是还要定期更换的。因而，机组的结构设计应充分考虑这一特性。

高压烟气

为确保烟气不泄露，对于高压烟气(p＝3～4MPa)，通常不选用烟道式机组，由于平面扩板是难以经济地推进到足以承受这么高的压力。

现在选用较差的有：

(1)管壳式直烟管机组；

(2)双套管式直烟管机组；

(3)双套管与螺旋管相结合的烟管机组；

(4)U形管烟管机组；

(5)插入管式水管机组，烟气用圆锥体筒壳和两端弯头来密封。对于超高压烟气(p＝32～500MPa)，现在仅有蛇形管水管机组，烟气用圆锥筒壳和两端弯头密封的各类详细结构方式可供选择。烟气压力愈高，受热面的总传质系数也就愈高，所以机组可以相对地设计比较紧凑。这对于采用筒壳来密封烟气是非常有利的。

还要急冷的烟气

在焦化步骤中，常常烟气还要在一个规定的时间内，冷却到一个规定的体温。因为余热机组热交换在时间方面的严苛限制卧式锅炉，这就在现实的烟气通道宽度的结构条件下，规定了烟气的流速。

对于这些烟气，现在烟管机组与水管机组皆有所应用。但若果烟气在受热面上积灰褐变的或许性较大时，则常常倾向于选用烟管机组。因此目的，现代余热机组技术发展了不少类别的烟管机组，荣获一定的成功，如：(1)双套管型直烟管机组，辅以六角形集管可以吸收直烟管的热膨胀差，和承受低温烟气的直接冲蚀；(2)双套管与螺旋管相结合的烟管机组，有结构紧凑、可以选用腐烂操作等特色。

高露点烟气

对于高露点烟气，为了避免磨蚀、结垢、堵灰等运行问题，余热机组设计的基本要求是防止受热面上的烧蚀。

现在通用的方法是使机组受热面的金属壁温在任何操作条件下都低于露点湿度，详细的举措有：

(1)选择适当的机组饮料侧的工作压力，使对应的炉水饱和气温低于烟气露点湿度；

(2)防止高于饱和体温的炉水与受热面接触，所以要对机组水进行充分的混和与预温，使得要防止选用相当于燃烧机组的省煤器的这种高温区段；

(3)在操作上，为避免机组在低负荷和停炉时的烧蚀，常常还要采取适当的保温举措。不仅饮料侧压力参数此外，高露点烟气适应于各种类型的余热机组。

富含特细烟尘的烟气

特细烟尘问题有二：(a)疏松的烟尘在受热面上有强烈的黏附性，产生疏松的炱状灰层；(b)在适合的条件下，烟尘有熔体或与烟气中其他黏结性成分共同凝结成为无法消除的致密性污垢的或许性。为此，适用于富含特细烟尘的烟气的机组常常考虑以下举措：

(1)选用未能积灰、堵灰的结构，尽或许防止烟气冲蚀不均匀性，非常要防止烟气流的停滞或涡流区域，因此在或许的条件下尽量选用烟气一次直通性炉型；

(2)烟气横向冲蚀的屏样强制水循环受热面有降低烟尘黏附和方便选用振打除灰法的特点，已适于富氧平炉与沸腾烧结制酸等工艺步骤余热机组，取得一定的疗效。

参数不稳定的烟气

余热机组烟气在流量、温度、成份组成、含尘量等各方面的波动是其特点之一，波动的性质可以是有规律的、周期性的，也可以是非规律性、非周期性的；波动的特征可以是渐进性的、也可以是冲击性的；可以是单一参数的，也可以是多参数的复合性波动。

余热机组的选型应当首先剖析主工艺步骤的整个周期，确定周期中各个时间区段的烟气特征，因而在余热机组设计中逐项落实相应的举措。其中最突出的特征常常是余热机组选型的主要依据。

02

烟气条件的多“因素”特点

后面九类基本上包括了常见的各类工艺步骤的余热烟气。虽然，在实际工作中，烟气条件诸“因素”往往不是单独地存在的，而是一直会看到一些多诱因的烟气。多诱因烟气条件有下述几种类别；

1)“主”、“次”之分，即某一诱因为控制炉型选择的决定性诱因，称为“主诱因”；其他诱因皆称之为“次诱因”。这些烟气称为“多诱因”烟气。倘若次诱因对炉型选择形成与主诱因的作用类似，则其作用常常可忽视，或则在选择详细参数时作一定的参考。倘若次诱因的作用与主诱因的作用不相关联，则炉型选择与参数采用时应加适当考虑。在任何状况下，“主诱因”是炉型选择的主要依据。

2)“复诱因”烟气，即有二个或以上诱因对炉型的选择各有其不容轻视的作用时，在而那些对炉型选择皆形成决定性影响的诱因皆称之为“主诱因”。诸“主诱因”有以下几种组合形式：(a)各诱因的作用是并行不悖的，此刻炉型选择类似于单诱因烟气；(b)各诱因对炉型选择的作用是相反的，此刻炉型选择通常仍以影响较大的一个诱因作为根据，以考虑在最不利状况下，机组的正常运行；(c)各诱因对炉型选择作互不干扰，此刻应考虑各个诱因对机组的要求，按各个诱因对炉型进行“筛选”。

03

机械部标准对烟气的分类及选型原则

JB/T7603-1994《烟道式余热机组设计导则》第3.10条规定余热机组分为五类：

第一类：

烟气中含尘量不小于20g/m3

选型：可选用水管或烟管型余热机组的结构型式：

水管式余热机组锅壳式余热机组

第二类：

烟气中含尘量小于20g/m³，且不小于70g/m³的余热机组。

选型：受热面一毁选用翅片管或光管。选用光管时，烟气可作纵向或斜向冲蚀，但应适当减小管子的纵向和横向节距，防止出现爆尘搭桥现象。若粉尘流动功耗好，对管子锈蚀不严重的烟气，可减少烟气流速卧式锅炉，以增强自除灰能力。

第三类：

烟气中含尘量大于70g/m³的余热机组；

选型：应选用附有粉尘沉降室或幅射冷却室的多烟道炉型或直通式炉型。烟道应设有冷灰斗。这类余热机组受热面宜选用翅片管或膜式壁。并应在受热面易发生锈蚀的部位，采取防磨举措。

第四类：

烟气中富含黏结性粉尘的余热机组；

选型：同第三类

第五类

烟气中富含强磨蚀性成分或具备有毒烟气的余热机组

选型：按粉尘含量采用余热机组结构型式外，尚应选用厚板密闭炉墙。

注："m³"是指在0.1013MPa、0℃时的烟气容积，下同。