側吹還原爐余熱鍋爐設計應用探討

1、<p>　　側吹還原爐余熱鍋爐設計應用探討</p><p>　　摘 要：本文針對側吹還原爐余熱鍋爐參數(shù)和結構、鍋爐清灰和輸灰系統(tǒng)進行了詳細描述，對鍋爐給水泵和熱水循環(huán)泵的選型進行了理論分析。通過對整個余熱鍋爐及相關系統(tǒng)的精心設計，保證了該工藝的安全穩(wěn)定運行。 </p><p>　　關鍵詞：側吹還原爐；余熱鍋爐；結構；振打；水循環(huán) </p><p>　　中圖

2、分類號： I043 文獻標識碼： A </p><p>　　The Design and Application of Side Reduction Furnace Waste Heat Boiler </p><p>　　HAO YugangXU WeiLAO Xuejing </p><p>　　China ENFI Engineering Corp.Beiji

3、ng100038 </p><p>　　Abstract: This paper description the side reduction furnace waste heat boiler parameters and structure, boiler soot and ash conveying system , analyze boiler feed water pump and hot water

4、circulating pump selection in theory. Through elaborate design of the waste heat boiler and related system, guarantee the safe and stable operation of the process. </p><p>　　Keywords：Side reduction furnace；W

5、aste heat boiler；Structure; Shaking ;Water cycle </p><p><b>　　1、引言 </b></p><p>　　側吹還原爐是一種環(huán)境友好、性價比高的有色冶金爐，湖南華信有色金屬有限公司選擇該爐型進行工業(yè)生產運行應用，由中國恩菲工程技術有限公司進行工程設計，該項目于2013年初順利投產，目前整體運行良好。 <

6、/p><p>　　為有效降低側吹還原爐排出煙氣的溫度，實現(xiàn)整個工藝流程的連續(xù)化，在側吹還原爐煙氣出口設置了余熱鍋爐，用于回收煙氣中的熱量，降低煙氣溫度。余熱鍋爐產生的飽和蒸汽用于驅動飽和蒸汽汽輪機組發(fā)電，從發(fā)電機組第二級抽出的低壓蒸汽供生產、生活蒸汽用戶使用，實現(xiàn)有效的節(jié)能減排。 </p><p>　　2、余熱鍋爐參數(shù)及結構 </p><p>　　2.1 余熱鍋爐參數(shù)

7、</p><p>　　工程設計按照年產約10萬噸鉛的規(guī)模進行，投產運行情況良好。根據(jù)湖南華信有色金屬有限公司2013年運行情況，對余熱鍋爐設計參數(shù)和運行參數(shù)進行了列表，具體數(shù)據(jù)見表1。 </p><p>　　表 1余熱鍋爐設計參數(shù)與運行參數(shù)列表 </p><p>　　2.2 余熱鍋爐結構特點 </p><p>　　在六十年代末到七十年代初，余

8、熱鍋爐發(fā)展到了成熟的第三階段，在這個階段中，有色冶金用余熱鍋爐的結構形式基本上有兩種，一種為多通道式余熱鍋爐，另一種是直通道式余熱鍋爐。[1] </p><p>　　側吹還原爐余熱鍋爐采用的是多通道式余熱鍋爐中的兩通道結構，包括爐罩、上升煙道、輻射室、對流區(qū)等四部分。 </p><p>　　余熱鍋爐采用強制循環(huán)，露天布置。鍋爐受熱面和管束均為ф38×5的無縫鋼管。高溫煙氣從還原爐

9、煙氣出口進入余熱鍋爐，依次經過爐罩、上升煙道、輻射冷卻室和對流區(qū)，最終從余熱鍋爐出口煙道排出。出口煙氣溫度降到約為360℃后排出余熱鍋爐進入收塵系統(tǒng)。 </p><p>　　余熱鍋爐的爐罩為膜式壁受熱面，位于還原爐煙氣出口和余熱鍋爐煙氣入口的位置，爐罩內襯40mm厚倒打料，可以耐受沖刷，對爐罩膜式壁起到保護作用。 </p><p>　　考慮到還原爐排出的高溫煙氣具有還原性，可能在余熱鍋爐內

10、部進行二次燃燒或爆炸，因此在余熱鍋爐煙氣流通系統(tǒng)設置了防爆門。 </p><p>　　3、鍋爐水循環(huán)系統(tǒng) </p><p><b>　　3.1 水質要求 </b></p><p>　　考慮到中壓余熱鍋爐對鍋爐供給水要求、余熱發(fā)電對飽和蒸汽的要求，鍋爐給水及爐水水質應符合 GB/T12145-2008《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設備水汽質量》標準的要

11、求，具體參數(shù)見表2和表3。 </p><p>　　表 2鍋爐給水水質要求表 </p><p>　　表 3爐水水質要求表 </p><p>　　3.2 鍋爐給水泵選型 </p><p>　　鍋爐給水泵的選擇主要考慮給水泵流量和揚程兩個方面。 </p><p>　　3.2.1 給水泵流量 </p><p

12、>　　給水泵流量按照公式1進行計算， </p><p>　　Q=K（Q1+Q2）公式1 </p><p>　　式中：Q—鍋爐給水泵流量（m3/h）； </p><p>　　Q1—鍋爐額定出力時總給水量（包括排污損失、汽水損失等）（m3/h）; </p><p>　　Q2—其他水量（如減溫減壓等用水）（m3/h）； </p>

13、<p>　　K—附加系數(shù)1.1。 </p><p>　　考慮鍋爐蒸發(fā)量正常時為14t/h，波動范圍在12~18t/h，根據(jù)公式1進行計算，選擇鍋爐給水泵的流量Q=25m3/h。 </p><p>　　3.2.2 鍋爐給水泵揚程 </p><p>　　鍋爐給水泵揚程按照公式2進行計算， </p><p>　　H=H1+H2+H3+H

14、4公式2 </p><p>　　式中：H—鍋爐給水泵揚程（m）； </p><p>　　H1—鍋爐鍋筒在設計的使用壓力下安全閥的開啟壓頭（m）； </p><p>　　H2—省煤器和給水系統(tǒng)的壓頭損失（m）； </p><p>　　H3—給水系統(tǒng)的水位差（m）； </p><p>　　H4—上述三項之和的10%作為富裕

15、量（m）。 </p><p>　　考慮到余熱鍋爐設計工作壓力為4.0MPa，運行時工作壓力為3.5~3.8MPa，根據(jù)公式2進行計算得到鍋爐給水泵的揚程為500m。 </p><p>　　鍋爐給水泵的功率按照流量和揚程計算得出，并考慮適當富裕量。 </p><p>　　據(jù)上述對鍋爐給水泵流量和揚程的計算選擇，比較圖1和圖2的給水泵性能曲線圖，最后確定參數(shù)為Q=25m

16、3/h，H=500m的電動給水泵兩臺，一用一備。 </p><p>　　圖1 給水泵性能曲線 圖2 給水泵性能曲線 </p><p>　　3.3 熱水循環(huán)泵選型 </p><p>　　余熱鍋爐的水循環(huán)形式主要有兩種，分別為自然循環(huán)和強制循環(huán)。自然循環(huán)依靠工質重度的差異來克服循環(huán)回路阻力，保證工質在回路中充分連續(xù)地流動，強制循環(huán)的工質依靠水泵壓頭而被動流動。 <

17、/p><p>　　根據(jù)有色冶煉工程配置的具體情況，結合強制循環(huán)具有水容積小、負荷變化快；啟動時間短等優(yōu)點[2]，湖南華信側吹爐還原爐余熱鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)采用的是強制水循環(huán)系統(tǒng)，配置了兩臺電動熱水循環(huán)泵，一用一備，單臺熱水循環(huán)泵參數(shù)為：流量Q=400m3/h，揚程H=50m。 </p><p>　　經過近一年的連續(xù)生產，余熱鍋爐給水和循環(huán)水系統(tǒng)整體良好，保證了余熱鍋爐的安全可靠運行。 </p

18、><p>　　4、鍋爐清灰及輸灰系統(tǒng) </p><p>　　4.1 鍋爐清灰系統(tǒng) </p><p>　　有色冶金窯爐排出的煙氣中含有很多的煙塵，余熱鍋爐的積灰清除問題，是關系到余熱鍋爐能夠成功的關鍵所在。[1] </p><p>　　余熱鍋爐清灰方式有許多種，包括吹灰器清灰、機械振打清灰、彈簧振打清灰、高能脈沖爆破清灰等多種方式。[3] <

19、/p><p>　　考慮到側吹還原爐的煙氣煙塵具有塵量大、粘結性強、不易清除的特點，側吹還原爐余熱鍋爐清灰系統(tǒng)采用彈簧振打清灰和高能脈沖爆破清灰兩種方式組合使用。余熱鍋爐共裝有31臺彈性振打清灰裝置，其中上升煙道11臺，輻射室4臺，對流區(qū)16臺；裝有高能脈沖爆破清灰裝置10套，布置5組對流管束頂部，每組對流管束頂部設2套。[4][5] </p><p>　　4.2 鍋爐灰塵輸送系統(tǒng) </p

20、><p>　　余熱鍋爐內的灰塵由煙氣攜帶，一部分從煙氣中自動沉落下來，另一部分粘附在余熱鍋爐受熱面上，通過清灰裝置清理下來。 </p><p>　　余熱鍋爐上升煙道沉降下來的煙塵返回還原爐內繼續(xù)進行冶煉反應，輻射室和對流區(qū)沉降下來的煙塵和清灰裝置清理下來的灰渣通過鍋爐灰斗下的埋刮板除灰機排出爐外，經過一系統(tǒng)的倒運后返回配料。鍋爐灰斗上方設置有格柵，大塊灰渣落到格柵上，通過兩側的門孔將其拔出爐外

21、。 </p><p><b>　　5、結語 </b></p><p>　　通過對湖南華信還原爐余熱鍋爐系統(tǒng)進行精心設計，選擇合理的余熱鍋爐結構形式、選擇合理的鍋爐給水泵和熱水循環(huán)泵、選擇合理的余熱鍋爐本體的清灰方式和灰塵輸送方式，確保了整個余熱鍋爐系統(tǒng)自2013年初投產以來的安全穩(wěn)定運行，未出現(xiàn)灰塵堵塞鍋爐、低溫腐蝕、爆管等嚴重影響生產的事故，保證了冶煉生產的正常生產

22、。 </p><p>　　總體而言，湖南華信側吹還原爐余熱鍋爐的設計是比較成功的，除了保證冶煉煙氣高效降溫、貫通整個冶煉工藝流程外，生產出大量的中壓蒸汽供給生產、工藝或發(fā)電使用，實現(xiàn)了有效的節(jié)能減排降耗。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 北京有色冶金設計研究總院主編，余熱鍋爐設計與運行，冶金工業(yè)出版

23、社，1982,17-22 </p><p>　　[2] 肖平華，淺談銅冶煉廠余熱鍋爐的設計特點，鍋爐技術，1999，30（5）：1~5 </p><p>　　[3] 陸海梅，陶云，秦勇，茅素梅，SP余熱鍋爐幾種清灰裝置的對比與分析，節(jié)能，2010（8），75-76 </p><p>　　[4] 何聞，振打式余熱鍋爐清灰方式的開發(fā)，能源工程，1999，4：31~33

24、</p><p>　　[5] 羅顯雨，何屏，成華，冶煉焙燒爐系統(tǒng)余熱鍋爐除灰技術改造[J]，動力技術，2011,11 </p><p><b>　　作者簡介： </b></p><p>　　郝玉剛（1980-），男，漢族，河南輝縣人，工程師，碩士畢業(yè)于華北電力大學，主要從事有色冶煉余熱鍋爐設計和研究工作。 </p><p&g