CN103574570A

CN103574570A - 水泥窑窑头新型余热锅炉

Info

Publication number: CN103574570A
Application number: CN201310535611.1A
Authority: CN
Inventors: 李大明; 汪宁; 方伟; 刘大柱; 周健; 黄煌; 孙斌
Original assignee: Anhui Conch Kawasaki Energy Conservation Equipment Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Anhui Conch Kawasaki Energy Conservation Equipment Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2014-02-12

Abstract

本发明揭示了一种水泥窑窑头新型余热锅炉，烟气经沉降室5进入余热锅炉，所述的沉降室内设有导流板。上述结构能够减少了烟气中的含尘量；降低了锅炉入口烟气的风速；提高了经济效益，使得锅炉爆管次数的减少，避免业主的日常维护费用，稳定的锅炉蒸发量，并使发电量稳定，大大提高了业主的经济收益。

Description

水泥窑窑头新型余热锅炉

技术领域

本发明涉及万吨线水泥窑窑头余热发电锅炉。

背景技术

目前使用的水泥窑窑头余热锅炉受热面管常爆管现象，使得锅炉蒸发量常年达不到设计值，给业主造成经济损失。因此需要对现有锅炉改进，减少爆管概率，满足业主需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种爆管率低的水泥窑窑头余热锅炉。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：水泥窑窑头新型余热锅炉，烟气经沉降室进入余热锅炉，所述的沉降室内设有导流板。

所述的沉降室上部为中空筒状结构，下部为斗状结构，烟气经沉降室上部入口进入后，在斗状结构内弯折再由上部输出，所述的导流板竖直呈阶梯状分部在沉降室内，且烟气入口面积小于烟气出口面积，所述的导流板之间具有烟气流动间隙。

所述的沉降室内烟气入口处的第一块导流板呈弯折结构，使烟气入口面积呈逐渐变小的结构。

所述的沉降室内烟气入口处的第一块导流板与其他导流板构成使烟气入口面积呈逐渐变小，再到中部逐渐扩大的弧形结构。

所述的沉降室与锅炉之间的风管取风口截面积增大。

所述的锅炉内受热面管子间距为130-170mm。

所述的锅炉的烟气入口位于其顶端，烟气出口位于其底端，所述的锅炉内自上而下设有过热器、蒸发器和省煤器。

所述的过热器管排、蒸发器管排和省煤器管排出入口均设于锅炉侧壁，管排水平置于锅炉内。

所述的管排均为螺旋鳍片管，所述的过热器管排规格为Φ51x3.5，翅片节距为6.25mm，高度为24mm，厚度为1.2mm，蒸发器管排和省煤器管排的规格为Φ38x3.5，翅片节距为6.25mm，高度为21mm，厚度为1.2mm。

本发明的优点在于1、减少了烟气中的含尘量；2、降低了锅炉入口烟气的风速；3、提高了经济效益，使得锅炉爆管次数的减少，避免业主的日常维护费用，稳定的锅炉蒸发量，并使发电量稳定，大大提高了业主的经济收益。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为沉降室至锅炉间弯头位置结构示意图；

图2为水泥窑生产线窑头余热锅炉结构示意图；

图3：沉降室导流板布置图；

上述图中的标记均为：1、过热器；2、蒸发器；3、省煤器；4、汽包；5、沉降室；6、导流板。

图1中箭头为烟气流动方向；图2中箭头A为烟气入口；箭头B为烟气出口；图3中箭头为烟气流动方向。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

水泥窑窑头锅炉烟气中含有大量的水泥熟料颗粒，烟气在较高的风速下容易造成受热面的磨损，本申请对锅炉改造设计考虑到水泥窑烟气中的这些特性，在不减少锅炉蒸发量的情况下，降低烟气中粉尘的含量及减小风速从而避免受热面的磨损。

通过对现有锅炉爆管位置及爆管情况分析，爆管的主要原因是受热面磨损造成，造成磨损的主要原因如下：从水泥窑篦冷机截取的高温烟气中含有大量的水泥熟料颗粒，所以烟气先经过沉降室5使较大颗粒的熟料沉降，然后进入锅炉烟气入口，由于沉降室5至锅炉间弯头位置的烟气向风管外侧（下图的箭头方向）偏流，如图1所示，所以该侧的烟气流速快，且粉尘浓度较高。因此，造成过热器管入口的侧面壳体周围大量粉尘堆积，粉尘导致传热管磨损，进而造成爆管。2）由于受热面间隙不均，造成烟气发生串流，加速受热面的磨损。由于爆管后的水与烟气中水泥熟料颗粒混合造成受热面大面积的堵料现象，使整个受热面换热效果大大降低，同时堵料现象引起烟气流通受阻，增大了烟气通过受热面的风速，从而加速了受热面的磨损，大大降低该锅炉的使用寿命，造成锅炉使用的恶性循环。

根据水泥窑生产线的结构特点，针对上述影响锅炉爆管因素，我们对其进行了相应的技术改进：

1）降低烟气中的含尘量：水泥窑所用的沉降室5多为重力沉降室5，利用粉尘与气体的比重，使扬尘靠本身的重力从气体中自然沉降下来，考虑沉降室5的结构特点，在沉降室5中部增加一些导流板6，从而提高沉降效率，减少烟气中大颗粒的含量，经计算，沉降室5内部增加导流板6后，阻力相应增加约200Pa；

沉降室5上部为中空筒状结构，下部为斗状结构，烟气经沉降室5上部入口进入后，在斗状结构内弯折再由上部输出，如图3所示，导流板6自上而下布置，竖直呈阶梯状分部在沉降室5内，且每块导流板6之间具有烟气流动间隙。沉降室5内烟气入口处的第一块导流板6面积较大些，其共同间隔沉降室5，使得烟气入口面积小于烟气出口面积，此外将第一块导流板6制成弯折结构，使烟气入口面积呈逐渐变小的结构，且烟气入口处的第一块导流板6与其他导流板6构成使烟气入口面积呈逐渐变小，再到中部逐渐扩大的弧形结构。进入沉降室5的废气通过导流板6将废气导入沉降区域，由于烟气自身密度较低会向上流动，通过上图3中的导流板6将烟气与熟料颗粒分离，通过这些导流板6的作用，配合空气流动，能够有效提高沉降效果。

2）降低入口烟气的风速：增加沉降室5至AQC烟气入口的风管取风口截面积，降低取风口风速，从而降低取风含尘浓度；

3）减少受热面粉尘积料，防止烟气串流：如图所示，改造前受热面管子的间距为110mm，由于间距小加快烟气流速，使得受热面长期在烟气的高温磨损下造成疲劳，发生爆管，改造后将间距调整为130-170mm，优选150mm，有效的降低了烟气的流速，各受热面间的间距统一防止烟气串流现象的发生，由于对受热面间距的调整，所以就使得每层的受热面管数量减少，在不影响锅炉蒸发量的情况下，我们对该锅炉进行了结构调整如图2，将蒸发器2调整为上级蒸发器和下级蒸发器，两级蒸发器在保证了锅炉的蒸发量的情况下有效的降低了锅炉的爆管发生。

此外将锅炉采用立式布置结构，进一步降低爆管结构，具体如下，锅炉的烟气入口位于其顶端，烟气出口位于其底端，烟气流速低于5m/s，烟气流向如图2中箭头所示，锅炉内自上而下设有过热器1、蒸发器2和省煤器3，这样的结构使得锅炉占地面积减小,烟气流动更均匀。

过热器1、蒸发器2和省煤器3内部分别设有过热器管排、蒸发器管排和省煤器管排，由于采用立式结构，管排出入口均设于锅炉侧壁，管排水平置于锅炉内，这样水循环方式为自然循环,可靠性强,稳定性好,操作维护方便,且省去了强制循环的循环泵的投资、运行及维修等费用。

过热器1作用是将饱和蒸汽加热成为一定温度的过热蒸汽，该锅炉的过热器1布置在锅炉烟气入口侧，水平布置在锅炉最上层，依靠对流换热吸取热量，锅炉的过热器1采用的是螺旋鳍片管，对流过热器1接受较高温度的烟气冲刷，以吸收烟气对流热为主，烟气的辐射热为辅。过热器1主要由螺旋鳍片管和两个箱体框架组成。过热器管排与箱体框架采用焊接连接。过热器1螺旋鳍片管数目的多少与蒸汽流速有关，蒸汽流速大，对流换热效果好，金属管子能得到较好的冷却，但蒸汽压降增加；管壁冷却还与蒸汽密度有关，密度大，冷却效果好，但阻力损失大。

蒸发器2的作用是依靠炉内流动的废热与蒸发受热面的热交换，使蒸发器内的饱和水，蒸发成饱和蒸汽。由于该锅炉采用的是对流蒸发受热面，所以锅炉中的蒸发器2是由对流管束组成的，锅炉的蒸发器采用也是螺旋鳍片管。蒸发器2管排入口处高度低于其出口处高度，来保证其沿介质流向向上倾斜。蒸发器2换热面进行交错排列，有效改变烟气的流向，增加烟气在锅炉内部停留的时间，增大了锅炉的换热效率。

省煤器3的作用是加热锅炉的给水，提高进入汽包4的水温。该锅炉的省煤器3水平布置在锅炉垂直烟道的下部，依靠对流换热吸取热量，锅炉的省煤器3采用的是螺旋鳍片管。对流式省煤器主要由框架及螺旋鳍片管所构成。烟气经过省煤器3后锅炉排烟温度降至100℃以下，提高了锅炉效率，并可减小因温差而引起的汽包4壁的热应力，延长汽包4的使用寿命。

烟气自上而下通过锅炉内的过热器1、蒸发器和省煤器3。过热器1、蒸发器和省煤器3之间连接关系如下：水通过锅炉给水泵升压泵进入该锅炉省煤器3进行加热，经过省煤器3后水由50-60℃加热到167℃，加热后的水分送到汽包4，进入汽包4的水，由汽包4底部的管道引入锅炉的蒸发器2，蒸发出的饱和蒸汽再进入锅炉的汽包4，经过汽水分离后送入过热器1进一步加热成为360℃的过热蒸汽进入汽轮机做功。

由于过热器1、蒸发器2和省煤器3的管排均采用具有高扩展受热面的螺旋鳍片管，可以获得最佳的传热效果和最低的烟气阻力,使得锅炉结构紧凑,体积小,重量轻,节省设备初投资。另外,采用螺旋鳍片管还可减小锅炉烟气侧阻力,使系统引风机的电功率减小,从而降低锅炉的运行费用。其中管排优选尺寸如下：过热器管排规格为Φ51x3.5，翅片节距为6.25mm，高度为24mm，厚度为1.2mm，蒸发器管排和省煤器管排的规格为Φ38x3.5，翅片节距为6.25mm，高度为21mm，厚度为1.2mm，这样的尺寸结构是经过实验获得的最佳管排布置尺寸，能够最高效的进行热交换，同时能够降低磨损程度。

为了方便运输和设备安装，所有管排均固定在框架结构内，且框架结构外设有面板，即成集装箱形式，保证货物运输安全，同时安装时采用模块化安装，即只需要拆除箱架中的固定螺栓和支撑后将整个箱架吊入钢架上安装即可，框架上的面板即可作为锅炉的壳体使用，这样过热器管排、蒸发器管排和省煤器管排可以在工厂内焊接后，与管箱组装完成后发运，现场焊接即可，同时上述结构使得锅炉各部分重量可以传递给管排框架（钢架），框架垂直均匀受力,结构简单。

由于烟气中不可避免含有颗粒比较大,硬度较高的灰。为防止磨损的发生,采用合理的流速设计，管排框架结构内设有沿烟气流动方向设置的导流板6，组织烟气动力场,使烟气流动均匀,避免出现烟气走廊而造成的传热效率降低和局部过速磨损。

该锅炉受热面采用管箱式结构,能保证锅炉密封性能优良。锅炉整体采用钢板全焊接密封,外层为轻型护板炉墙，内层保温层采用硅酸铝纤维板，厚度为150-170mm，并采用特殊的管子穿墙密封装置及专用炉门装置,从而解决了锅炉运行中漏风严重的难题,减少锅炉漏风和热损失,提高了锅炉的效率,同时降低了引风机的电耗。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.水泥窑窑头新型余热锅炉，烟气经沉降室进入余热锅炉，其特征在于：所述的沉降室内设有导流板。

2.根据权利要求1所述的水泥窑窑头新型余热锅炉，其特征在于：所述的沉降室上部为中空筒状结构，下部为斗状结构，烟气经沉降室上部入口进入后，在斗状结构内弯折再由上部输出，所述的导流板竖直呈阶梯状分部在沉降室内，且烟气入口面积小于烟气出口面积，所述的导流板之间具有烟气流动间隙。

3.根据权利要求2所述的水泥窑窑头新型余热锅炉，其特征在于：所述的沉降室内烟气入口处的第一块导流板呈弯折结构，使烟气入口面积呈逐渐变小的结构。

4.根据权利要求3所述的水泥窑窑头新型余热锅炉，其特征在于：所述的沉降室内烟气入口处的第一块导流板与其他导流板构成使烟气入口面积呈逐渐变小，再到中部逐渐扩大的弧形结构。

5.根据权利要求1所述的水泥窑窑头新型余热锅炉，其特征在于：所述的沉降室与锅炉之间的风管取风口截面积增大。

6.根据权利要求5所述的水泥窑窑头新型余热锅炉，其特征在于：所述的锅炉内受热面管子间距为130-170mm。

7.根据权利要求6所述的水泥窑窑头新型余热锅炉，其特征在于：所述的锅炉的烟气入口位于其顶端，烟气出口位于其底端，所述的锅炉内自上而下设有过热器、蒸发器和省煤器。

8.根据权利要求7所述的水泥窑窑头新型余热锅炉，其特征在于：所述的过热器管排、蒸发器管排和省煤器管排出入口均设于锅炉侧壁，管排水平置于锅炉内。

9.根据权利要求8所述的水泥窑窑头新型余热锅炉，其特征在于：所述的管排均为螺旋鳍片管，所述的过热器管排规格为Φ51x3.5，翅片节距为6.25mm，高度为24mm，厚度为1.2mm，蒸发器管排和省煤器管排的规格为Φ38x3.5，翅片节距为6.25mm，高度为21mm，厚度为1.2mm。