CN102175019A

CN102175019A - 一种燃烧黄磷尾气发电锅炉

Info

Publication number: CN102175019A
Application number: CN2011100319403A
Authority: CN
Inventors: 张本洪; 王克洪; 张延军; 杜强; 任鲁军; 谢正兵
Original assignee: WUHAN JIENENGCC TECHNOLOGY Co Ltd Co Ltd; WUHAN TIANYUAN BOILER CO Ltd
Current assignee: WUHAN JIENENGCC TECHNOLOGY Co Ltd Co Ltd; WUHAN TIANYUAN BOILER CO Ltd
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2011-09-07

Abstract

本发明一种燃烧黄磷尾气发电锅炉，属锅炉领域，本发电锅炉本体总体是呈水平“∏”形设置的全新锅炉结构，锅炉管束、锅炉炉膛分置置在左右两侧，过热器设置在锅炉管束和炉膛后部的横向直段烟道中，锅炉管束本身亦为直段烟道，因烟气直线向流动冲刷管子，避免了烟气在拐弯处产生涡流区而使管子上冷凝结各类腐蚀性物质的可能性，炉膛设有防腐蚀水冷壁，并控制锅炉管束出口烟温，使本锅炉全方位最大限度地减少了锅炉本体相关管子的腐蚀问题，在真正意义上解决了发电锅炉采用黄磷尾气为燃料所存在的因严重腐蚀而导致的早期失效、使用寿命短的问题，实现了磷化工黄磷尾气热能的有效回收利用，大大节省能源资源和有利环境保护。

Description

一种燃烧黄磷尾气发电锅炉

技术领域

本发明涉及一种燃烧黄磷尾气发电锅炉，属锅炉领域，具体涉及发电的锅炉。

背景技术

长期以来，我国磷化工行业，在冶炼黄磷矿石过程中伴生大量的腐蚀性尾气(收到基低位发热值Q_net，ar＝～1200KJ/Nm³，成分：CO：89～91％，其他成分主要有：S：3-13g/Nm³；As：0.07-0.08g/Nm³；P：0.5-3g/Nm³)，通过管道送到厂房外上空燃烧，其燃烧的热量均未利用而白白浪费掉，并导致大气温室效应的加剧。

在国家节能减排和可持续发展的大政方针指导下，开发能够燃烧黄磷尾气的锅炉产品，特别是开发能够燃烧黄磷尾气的发电锅炉，把白白浪费的黄磷尾气热量有效利用，更是锅炉行业面临的关系到宝贵能源资源的回收利用和环境保护的头等大事。

现有技术的锅炉结构类型无法解决黄磷尾气用于发电锅炉所存在的问题，其关键在于解决发电锅炉必备的炉膛水冷壁、过热器和锅炉管束装置中的管子面临的燃烧黄磷尾气的烟气严重耐腐蚀而导致的早期失效、使用寿命短暂的问题。

一、典型的“D”型锅炉结构不能用于燃烧黄磷尾气发电锅炉，因为典型的“D”型锅炉结构一边是炉膛和一边是上下锅筒之间的锅炉管束，管束管子上冷却烟气中结露形成的硫磷酸液除了严重腐蚀下部管壁外，硫磷酸液继续往下流还会严重腐蚀管子下面的下锅筒；过热器设置在上下锅筒之间，除了布置困难外，从过热器管上冷却烟气中结露形成的硫磷酸液滴落到下锅筒上，也会严重腐蚀下锅筒；若将过热器设置炉膛后部，炉膛出口的高温烟气在过热器中有个90°的拐弯，拐弯处背面将形成涡流区，高温烟气势必在该涡流区停留被受热面吸热而冷却，冷却到一定温度后烟气中的水分在受热面管子上结露，并且烟气中硫磷氧化物越多，结露形成的硫磷酸液越浓，从而造成过热器管子下部的严重腐蚀穿孔而漏水；所以，典型的“D”型锅炉结构而无法用于燃烧黄磷尾气的发电锅炉。

二、黄磷尾气饱和蒸汽锅炉，如中国专利ZL200920083528.4，该黄磷尾气饱和蒸汽锅炉的结构属快装“A”型锅炉，与发电锅炉不同，此类饱和蒸汽锅炉不需要设置过热器设备。快装“A”型锅炉，它的炉膛、过渡段和锅炉管束均设置在锅筒和左右集箱之间，且炉膛、过渡段、锅炉管束段和左右集箱均对称于锅筒垂直中心线。显然在锅筒和左右集箱之间根本无法设置过热器设备，因此，快装“A”型锅炉结构不能用于黄磷尾气发电锅炉。

三、普通燃烧黄磷尾气锅炉，如中国专利ZL200920111254，该锅炉主要由燃烧器1、绝热燃烧炉2、烟气连通管3、余热锅炉4和烟气口5组成，绝热燃烧炉内没有设置受热面结构。该设计炉膛中无水冷壁，炉膛水冷壁的55％以上吸热量都放在余热锅炉中吸收，导致余热锅炉体积非常大和受热面积太多；绝热燃烧炉散热损较多；绝热燃烧炉是不能用于发电锅炉的炉膛设计，此种锅炉结构也不能用于设计黄磷尾气发电锅炉。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃烧黄磷尾气发电锅炉，为市场提供以磷化工黄磷尾气为燃料的发电锅炉，不仅锅炉热效率高，而且耐腐蚀性优异，使用寿命长，并为黄磷尾气热量有效利用和大气环境保护做出实际贡献。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明燃烧黄磷尾气发电锅炉，包括燃烧机，管路系统和锅炉本体，锅炉本体由炉膛、过热器和锅炉管束组成，设置的特点是：锅炉本体之总体呈水平“∏”形设置，锅炉炉膛、锅炉管束分别设置在左右两侧，过热器设置在炉膛和锅炉管束后部的横置直段烟道中，过热器中心线与炉膛和锅炉管束中心线垂直，该直段烟道呈右大左小的态势，即过热器于炉膛出口一侧的垂直截面高度尺寸相对大，而过热器在锅炉管束进口一侧垂直截面高度尺寸相对小；炉膛设有防腐蚀水冷壁；锅炉管束本身即为直段烟道，由冷却室和间隔式对流管束组成，其间隔式对流管束之间由检修区段形成间隔，锅炉管束出口烟温控制在450°以上。

上述锅炉炉膛与锅炉管束之间留有检修通道；在过热器前后和左右均有检修空间。

在炉膛和锅炉管束底部、过热器下部分别设置有积灰积液坑。

本发明锅炉设计的创新关键在于：锅炉本体为水平“∏”形总体设置的全新锅炉结构：锅炉整体结构紧凑，能满足设计较大容量、400℃以上过热蒸汽的燃烧黄磷尾气发电锅炉。锅炉炉膛、锅炉管束分别设置在左右两侧，过热器设置在炉膛和锅炉管束后部的横置直段烟道中，锅炉管束中的对流管束也是设置在直段烟道中，因烟气直线向流动冲刷管子，避免了烟气在拐弯处产生涡流区而使管子上冷凝结各类腐蚀性物质的可能性，并将炉膛中水冷壁管、过热器管、锅炉管束管和炉膛出口管均设置为防腐蚀钢管，炉膛、过热和锅炉管束的均设置积灰积液坑，管子上生成的各类腐蚀性物质一部分流到其下的积灰积液坑中，减轻对管子和集箱的腐蚀。锅炉管束出口烟温控制在450℃以上，杜绝在锅炉管束中管子上冷凝结露，即全方位最大限度地减少了锅炉本体各种受热面管子的腐蚀；

炉膛具有的防腐蚀水冷壁使炉膛55％热量被水冷壁吸，故节省了锅炉大量的锅炉管束受热面面积，并显著减少了散热损失，不仅锅炉热效率高，并能减少了锅炉管束占地面积。

此外，在锅炉本体相应区段分别设有检修段、检修通道和检修空间，以方便于局部检修维护和更换管件，从而保持整机的良性运转和较长的运行周期，切实提高了锅炉使用寿命。

因此，本发明锅炉总体设置结构紧凑，能满足设计较大容量、400℃以上过热蒸汽的燃烧黄磷尾气发电锅炉的生产需求，是本发明燃烧黄磷尾气发电锅炉，在真正意义上解决了锅炉采用黄磷尾气为燃料所存在各种受热面管子因严重腐蚀而导致的早期失效、使用寿命短暂的问题，实现了磷化工黄磷尾气热能的有效回收利用，不仅节省能源资源，而且大大有利环境保护。

附图说明

图1是本发明的A-A向剖视图；

图2是本发明的B-B向剖视图；

图3是本发明的C-C向剖视图。

具体实施方式

现结合附图进一步说明本发明是如何实施的：

本发明包括锅炉本体总体设置为水平“∏”形布置，即炉膛1在右侧，锅炉管束2在左侧；过热器3在炉膛1和锅炉管束2后部的横置直段烟道13中，过热器3中心线与炉膛1和锅炉管束2中心线垂直；炉膛1与锅炉管束2之间及过热器3前面留有检修通道20，过热器3后面有检修空间5。

炉膛1中左右侧墙和后墙设置有水冷壁19与炉膛出口管组11，下部设置有积灰积液坑12；左右水冷壁上集箱6低于锅筒7底部，这种设置使炉膛水冷壁19的管子和集箱6中充满饱和水，能有效冷却水冷壁19与炉膛出口管组11之管壁；且炉膛右水冷壁下集箱9低于炉膛左水冷壁下集箱8，有利于右水冷壁下集箱9设置下降管。

过热器3在炉膛1和锅炉管束2的后部的横置直段烟道13内，过热器在炉膛出口侧14垂直截面高度尺寸大，而过热器在锅炉管束2进口侧15垂直截面高度尺寸小，即过热器3布置在右大左小的直段烟道13内，这样的设置使过热器中各截面烟气速度相差较小；在过热器前20后5和左15右14均设置有检修空间；过热器下部设置两个独立有积灰积液坑16和17。

锅炉管束2由冷却室4、对流管束21和检修段22组成，锅炉管束2本身就是直段烟道；对流管束21的三组对流管束21-1、21-2、21-3之间分别经两个检修段22-1和22-2垂直隔断，锅炉管束2的下端有积灰积液坑10，锅炉管束出口烟温控制在450℃以上，以杜绝锅炉管束中管子上发生冷凝结露。

本发明锅炉本体其炉膛1的水冷壁19与炉膛出口管组11、锅炉管束2 中对流管束22和过热器3的相关管子均采用耐腐蚀钢管；显著增强了各类管子的防腐蚀性。

本发明锅炉运行过程是：经过净化后黄磷尾气和空气通过各自管道进入燃烧机18混合后在水冷燃烧炉膛1内燃烧，燃烧高温烟气在水冷燃烧炉膛1中水冷壁19与炉膛出口管组11等吸热后，烟气直线向依次进入过热器3、冷却室4和三个对流管束管子21-1、21-2、21-3、两个检修段22-1、22-2，烟气在直通烟道13中直线向流动冲刷过热器3和在锅炉管束2直段烟道中直线向流动冲刷的对流管束管子22-1、22-2、22-3经进一步吸热后，再进入锅炉尾部的热管换热器23，最后经钢制烟道24由引风机抽引到烟囱而排入大气。

以容量为每小时产20吨400℃的过热蒸汽锅炉能耗为例，即能充分说明本发明优异的节能减排效果。该锅炉通常其每小时燃烧Ⅱ类烟煤约为4413.6公斤，连续24小时运行300天，将消耗Ⅱ类烟煤31777.9吨，其煤资源消耗量相当大，若采用本发明燃烧黄磷尾气发电锅炉，不仅有效回收利用了磷化工企业排放的黄磷尾气，节省了宝贵的无可再生的煤资源，产生巨大经济效益；同时不会有黄磷尾气在空中燃烧后的高温烟气排放，减少了对大气的污染和导致的温室效应，其社会效益和环境效益都是巨大的。

Claims

1.一种燃烧黄磷尾气发电锅炉，包括燃烧机，管路系统和锅炉本体，锅炉本体由炉膛、过热器和锅炉管束组成，其特征在于锅炉本体之总体呈水平“∏”形设置，锅炉炉膛、锅炉管束分别设置在左右两侧，过热器设置在炉膛和锅炉管束后部的横置直段烟道中，该直段烟道呈右大左小的态势，即过热器于炉膛出口一侧的垂直截面高度尺寸相对大，而过热器在锅炉管束进口一侧垂直截面高度尺寸相对小；炉膛设有防腐蚀水冷壁；锅炉管束本身即为直段烟道，由冷却室和间隔式对流管束组成，锅炉管束出口烟温控制在450°以上。

2.根据权利要求1所述的一种燃烧黄磷尾气发电锅炉，其特征在于过热器中心线与炉膛和锅炉管束中心线垂直。

3.根据权利要求1所述的一种燃烧黄磷尾气发电锅炉，其特征在于间隔式对流管束由检修区段形成间隔。

4.根据权利要求1所述的一种燃烧黄磷尾气发电锅炉其特征在于锅炉炉膛与锅炉管束之间留有检修通道；在过热器前后和左右均有检修空间。

5.根据权利要求1所述的一种燃烧黄磷尾气发电锅炉其特征在于在炉膛和锅炉管束底部、过热器下部分别设置有积灰积液坑。