封面 一文全面了解余熱鍋爐（分類、原理、特點、工作過程）
余熱鍋爐是利用工業企業爐窯及其它余熱熱源設備產生的余熱而生產蒸汽或熱水的一種供熱設備。由于“余熱”種類的多樣性從而使余熱鍋爐的結構形式各式各樣，不盡相同。
余熱鍋爐的分類
余熱是在工業生產中未被充分利用就排放掉的熱量，它屬于二次能源，是一次能源和可燃物料轉換后的產物。
（一）按余熱的性質可分為以下幾大類：
1.高溫煙氣余熱：它是常見的一種形式，其特點是產量大、產點集中，連續性強，便于回收和利用，其帶走熱量占總熱量的40~50%，該余熱鍋爐回收熱量，可用于生產或生活用熱及發電。
2.高溫爐渣余熱：如高爐爐渣、轉爐爐渣、電爐爐渣等，該爐渣溫度在1000℃以上，它帶走的熱量占總熱量的20%。
3.高溫產品余熱：如焦爐焦碳、鋼錠鋼坯、高溫鍛件等，它一般溫度.很高，含有大量余熱。
4.可燃廢氣、廢液的余熱：如高爐煤氣、煉油廠的催化裂化再生廢氣、造紙廠的黑液等，它們都可以被利用。
5.化學反應余熱：如冶金、硫酸、磷酸、化肥、化纖、油漆等工業部門，都產生大量的化學反應余熱。
6.冷卻介質余熱：如工業爐窯的水套等冷卻裝置排出的大量冷卻水，各種汽化冷卻裝置產出的蒸汽都含有大量的余熱，它們都可以被合理利用。
7.冷凝水余熱：各工業部門生產過程用汽在工業過程后冷凝減小時所具有的物理顯熱。
（二）由于余熱是與其它生產設備及工藝密切相關，故余熱利用又具有以下特點：
1.熱負荷不穩定，主要有工藝生產過程所決定。
2.煙塵的成分、濃度、粒度差別比較大。從而使鍋爐的受熱面布置受影響，必須考慮防磨、堵灰及除塵。
3.煙氣成分的多樣性，使有的煙氣具有腐蝕性。如煙氣中的SO2、煙塵或爐渣中的各種金屬和非金屬元素等都可能對余熱設備產生低溫或高溫腐蝕和積灰。
4.受安裝物所固有條件的限制。如有的對鍋爐進、出煙口標高的限制；有的對鍋爐排煙溫度的限制，使其滿足生產工藝的要求。
（三）由于余熱煙氣性質的不同，故使余熱鍋爐的種類、結構形式各不相同。按結構特點可分為管殼式余熱鍋爐和煙道式余熱鍋爐兩大類。按余熱鍋爐進口煙氣含塵量和煙氣特性又可分為以下五類：
1.煙氣中含塵量不大于20g/Nm3的余熱鍋爐為第一類余熱鍋爐；
2.煙氣中含塵量大于20g/Nm3且不大于70g/Nm3的余熱鍋爐為第二類余熱鍋爐；
3.煙氣中含塵量大于70g/Nm3的余熱鍋爐為第三類余熱鍋爐；
4.煙氣中含有粘結性煙塵的余熱鍋爐為第四類余熱鍋爐；
5.煙氣中含有強腐蝕成分或具有有毒煙氣的余熱鍋爐為第五類余熱鍋爐。
余熱鍋爐的分類
按余熱鍋爐產生的蒸汽的壓力等級分類
目前余熱鍋爐采用有單壓、雙壓、雙壓再熱、三壓、三壓再熱等五大類的汽水系統。
1．單壓級余熱鍋爐：余熱鍋爐只生產一種壓力的蒸汽供給汽輪機。
2．雙壓或多壓級余熱鍋爐：余熱鍋爐能生產兩種不同壓力或多種不同壓力的蒸汽供給汽輪機。
按受熱面布置方式分類
1．臥式布置余熱鍋爐
2．立式布置余熱鍋爐
按工質在蒸發受熱面中的流動特點(工作原理)分類
1．自然循環余熱鍋爐：煙氣是水平方向地流過垂直方向安裝的管簇的。管簇中的水汽混合物與下降管中冷水的密度差，是維持蒸發器中汽水混合物自然循環的動力。
2．強制循環余熱鍋爐：煙氣通常總是垂直地流過水平方向布置的管簇的。通過循環泵來保證蒸發器內循環流量的恒定。
3．直流余熱鍋爐：直流余熱鍋爐靠給水泵的壓頭將給水一次通過各受熱面變成過熱蒸汽。在蒸發受熱面中，工質的流動是由給水泵壓頭來實現。
余熱鍋爐的特點、區別
“余熱鍋爐”總體來講只有“鍋”沒有“爐”。
“余熱鍋爐”通常是沒有燃燒器的，如果需要高壓高溫的蒸汽，可以在“余熱鍋爐”內裝一個附加燃燒器。通過燃料的燃燒使整個煙氣溫度升高，能夠產生高參數的蒸汽。
例如某余熱鍋爐不裝燃燒器時，入口煙氣溫度為500℃，裝設附加燃燒器后，可使入口煙氣溫度達到756℃。蒸汽的壓力可以從4MPa升到10MPa，蒸汽的溫度可以從450℃升到510℃，蒸汽可以供高溫高壓汽輪機用，從而增加了電功率輸出。
余熱鍋爐主要是利用廢氣作為熱源，因此不需要燃燒系統(除非有補燃要求)。
余熱鍋爐與常規鍋爐的區別：
余熱鍋爐利用已有廢氣余熱或固體顯熱。
余熱鍋爐可在多壓狀態下產生蒸汽提高了熱回收效率。
余熱鍋爐沒有燃料燃燒裝置。
余熱鍋爐作為余熱利用要適應于主工藝的需求，不能影響主工藝的運行。
余熱鍋爐受熱面布置形式多樣化。
余熱鍋爐組成及工作過程
在燃氣輪機內做功后排出的燃氣，仍具有比較高的溫度，一般在540℃左右，利用這部分氣體的熱能，可以提高整個裝置的熱效率。
通常是利用此熱量加熱水，使水變成蒸汽。蒸汽可以用來推動蒸汽輪機一發電機，也可用于生產過程的加熱或供生活取暖用。
利用燃氣輪機排氣的熱量來產汽的設備，稱為“熱回收蒸汽發生器”，表明回收了排氣的熱量。
我國習慣上稱為“余熱鍋爐，并把燃氣輪機的排氣簡稱為“煙氣”。
從燃氣輪機出來的高溫煙氣有兩路出口，一路進入余熱鍋爐，從主煙囪排入大氣，另一路進入旁路煙囪排入大氣。每路煙道上都裝有擋板，共有三個擋板，主煙道上的擋板稱“主擋板”，旁路煙道上的檔板稱“旁路檔板”，主煙囪處的檔板稱“煙囪擋板”，各擋板是配合使用的。
通常余熱鍋爐由省煤器、蒸發器、過熱器以及聯箱和汽包等換熱管組和容器等組成，在有再熱器的蒸汽循環中，可以加設再熱器。
在省煤器中鍋爐的給水完成預熱的任務，使給水溫度升高到接近飽和溫度的水平；在蒸發器中給水相變成為飽和蒸汽；在過熱器中飽和蒸汽被加熱升溫成為過熱蒸汽；在再熱器中再熱蒸汽被加熱升溫到所設定的再熱溫度。
燃氣輪機工作而余熱鍋爐不工作，要開啟旁路擋板，關閉主擋板。燃氣輪機與余熱鍋爐同時工作，要關閉旁路擋板，開啟主擋板。另一方面為調節余熱鍋爐的產汽量，主擋板和旁路擋板可以部份開啟或部份關閉。
余熱鍋爐工作時，應該開啟煙囪擋板。當余熱鍋爐短時間停爐，可以關閉煙囪擋板，以防止余熱鍋爐內的熱量損失。因為余熱鍋爐內溫度比較高，周圍冷空氣可以進入余熱鍋爐，形成自然對流將熱量帶走，關閉煙囪擋板就能防止外界氣流進入余熱鍋爐，以保存熱量，準備隨時起動余熱鍋爐。如果余熱鍋爐要停爐檢修，希望冷卻速度快些，可以開啟煙囪擋板。
余熱鍋爐應用領域：
熱電聯產為工廠提供工藝用汽；聯合循環電廠為蒸汽輪機提供蒸汽。
余熱鍋爐設計時所應具備的條件
1、煙氣側參數：
煙氣量（標況或工況）、煙氣進口溫度、煙氣成分、煙氣含塵量、煙氣側壓力（正壓或負壓）、鍋爐煙氣側系統阻力
2、鍋爐參數：
鍋爐額定蒸發量、鍋爐額定蒸汽壓力、鍋爐額定蒸汽溫度、鍋爐排煙溫度
3、其它參數：
主煙氣系統所屬行業、系統工藝說明、鍋爐安裝形式、鍋爐結構形式、鍋爐安裝地氣象參數或其它特殊要求。
余熱鍋爐在生產系統中的作用
由于生產系統及余熱發電熱力系統的特殊性，鍋爐在整個系統中主要起到以下作用：
a) 鍋爐起到降低整個煙氣溫度的作用，能夠保障系統中除塵設備的正常運行，達到低溫環保排放煙氣；
b) 鍋爐通過利用余熱產生高溫高壓蒸汽通過與補燃鍋爐整體配套推動氣輪機和發電機發電，為整個水泥生產系統設備提供動力；
c) 鍋爐具有一定的自除塵作用，分離出的灰塵可以重新回收利用，達到“一機多用”的功能。
d) 利于降低整個系統能耗，做到能源的充分利用。
余熱鍋爐的種類
主要余熱鍋爐品種有：燒結機余熱鍋爐、三廢混燃爐及吹風氣余熱鍋爐、水泥窯余熱鍋爐、鋼鐵余熱鍋爐、危廢余熱鍋爐、垃圾焚燒余熱鍋爐、焦化余熱鍋爐、有色金屬冶煉余熱鍋爐、硫酸余熱鍋爐、礦熱爐行業余熱鍋爐、玻璃窯余熱鍋爐、干熄焦余熱鍋爐、碳素窯余熱鍋爐、燃氣蒸汽輪機余熱鍋爐、煉鋼余熱鍋爐等。
水泥窯余熱鍋爐
純低溫余熱鍋爐主要利用預熱器窯窯頭熟料冷卻機和窯尾預熱器排出的250℃~400℃的低溫余熱煙氣產生微過熱蒸汽的高效鍋爐，同時利用微過熱蒸汽推動低參數的汽輪機來做功發電。
該型鍋爐整體結構采用立式布置形式，具有布置靈活、占地面積小、基建投資少、漏風量小、鋼材消耗量低等顯著特點，深受廣大用戶青睞。該低溫廢氣余熱用于發電，是節約能源，降低消耗，實現資源綜合利用的有效途徑，既可減低水泥生產成本，提高企業經濟效益，又增強企業競爭力，部分緩解用電緊張，同時，可降低排煙溫度和排塵濃度，以及減少Ｃ０２排放，大大減少對環境的空氣污染和溫室效應，使水泥企業做到資源循環利用，實現清潔生產。
三廢混燃爐及吹風氣余熱鍋爐
三廢混燃爐余熱鍋爐及吹風氣余熱鍋爐是應用于化肥、化工（尤其是甲醇、乙醇、甲醛、合成氨）行業的理想高效節能設備。根據該行業余熱煙氣的特點，我公司開發的該行業余熱鍋爐主要有新型立式和傳統隧道窯臥式兩大類自然循環余熱鍋爐，該余熱鍋爐是化工循環經濟的典型節能利用設備，它與三廢混燃爐及吹風爐整體配套，使生產企業完全實現“二煤變一煤”、“兩爐變一爐”，為企業產生巨大的經濟效益和環保效益，真正做到了安全、環保、增產，增效，節約。爐型有立式和臥式及“L”型布置等多種形式。
該型余熱鍋爐主要水冷屏、過熱器、對流管束、省煤器和空氣預熱器等受熱面組成，其具有以下優點：
鍋爐整體受熱面采用懸吊結構，利于吸收鍋爐膨脹，運行安全性高；
鍋爐采用特殊的密封裝置，降低鍋爐的漏風，提高了鍋爐的效率；
鍋爐各受熱面采用合理煙速設計，利于防止積灰；
鍋爐采用直通型布置，能利用灰塵自重進行自除灰，能保持受熱面的清潔，提高鍋爐換熱效率；
鍋爐合理組織煙氣動力場，使煙氣流動平穩均勻，避免產生偏流，同時采用專用的防磨結構，利于防止鍋爐磨損，提高鍋爐的壽命；
鍋爐對流管束采用組裝結構，安裝周期短，費用低 。
燒結冷卻機余熱鍋爐
燒結機余熱鍋爐主要是利用鋼鐵企業燒結工序的余熱進行發電的余熱鍋爐。燒結余熱回收主要有兩部分：一是燒結機尾部廢氣余熱，二是熱燒結礦在冷卻機前段空冷時產生的廢氣余熱。
目前在該行業的余熱發電項目主要有單壓余熱發電、雙壓余熱發電、閃蒸余熱發電和補燃余熱發電四種形式；發電系統類型有飽和蒸汽發電系統和過熱發電系統兩種。
碳素窯余熱鍋爐余熱鍋爐
主要有碳素回轉窯余熱鍋爐和罐式余熱鍋爐兩大系列自然循環余熱鍋爐。采用立式倒π型布置，分雙鍋筒橫置式和單鍋筒橫置式兩大系列。
含塵煙氣凈由凝渣管、過熱器、對流管束及鋼管省煤器后排出爐外。鍋爐凝渣管由前墻水冷壁拉稀而成。過熱器采用懸吊結構，分高低溫段，中間設置減溫裝置。
對流管束順排布置，中間設置折流板，提高管束換熱能力。省煤器采用蛇形管。水冷壁的中間部分為膜式壁隔墻，既增加了受熱面，又提高了鍋爐的密封性和安全性。前后墻均采用膜式壁結構。
玻璃窯余熱鍋爐
玻璃工業是能源消耗大戶，我國現有的浮法玻璃工藝水平已與國際接軌，但在生產玻璃的平均能耗比國外高20%左右。浮法玻璃熔爐煙氣余熱發電系統能夠進一步提高余熱利用率達70%以上，充分回收余熱資源。
通過設置高效的立式水管余熱鍋爐來產生過熱蒸汽，同時煙溫降到160度左右排放。過熱蒸汽通入汽輪機發電。
該行業余熱鍋爐進口煙溫一般在400~500度，灰的熔點低（1g/Nm3左右），粘結性大，對于該行業余熱鍋爐主要是解決吹清灰的難題。
干熄焦余熱鍋爐
干熄焦是利用惰性氣體冷卻焦炭，將吸熱后的惰性氣體傳遞給鍋爐，再由循環風機送入干熄爐內循環使用。干熄焦裝置具有節能降耗、減少成本、減少環境污染，提高焦炭質量等諸多優點。干熄焦余熱鍋爐是應用于干熄焦裝置中的主要節能設備，其作用是冷卻循環氣體，產生蒸汽。
焦化余熱鍋爐
焦化廠在煉焦生產中，產生大量的550～950℃的煉焦廢氣。補燃型鍋爐采用自動焦爐煤氣燃燒機，焦爐煤氣在余熱鍋爐內或爐外燃燒后再與煉焦廢氣混合成高溫煙氣進入鍋爐換熱產生額定蒸汽。
廢氣經凝渣管束、過熱器、對流管束和鋼管省煤器后排出爐外，進入尾部脫硫除塵裝置，再經引風機由煙囪排入大氣。
