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一、膜式壁式余热锅炉的设计
图3是一种新设计的膜式壁余热锅炉,该锅炉为单锅筒、自然循环低压锅炉。
余热锅炉由3个辐射直立烟道组成。四周采用膜式壁围合成烟道,内部不在设置换热面,中间也采用膜式壁受热面来做隔墙,分隔成3个室,隔墙相当于双面曝光的受热面。整个膜式壁系统分成10组循环回路,设4根集中下降管。膜式壁采用悬吊方式,膜式壁外设有刚性梁,整个膜式壁组成刚性吊箍式结构,水冷壁本身及其所属炉墙及刚性梁等重量均通过水冷壁系统吊挂装置悬吊在顶梁上,并可以向下自由膨胀。钢结构按七度地震、二类场地设防,平台为栅架平台。锅炉布置于辐射烟道上方,锅筒内部采用水下孔板加波形板分离器。余热锅炉本体炉室、炉顶均采用敷管式炉墙,炉墙外面有外护板。两水冷壁墙的交接处设有密封板和密封罩。
烟气从左侧进入余热锅炉,一二室之间通过让管形成烟气转弯通道,通过辐射换热与膜式壁的受热面传热。各室的传热计算采用校核方式进行,其主要算法依据《工业锅炉设计计算标准方法》的炉膛传热计算方法,在确定进入余热锅炉的入口湿度后,依次计算出各室的出口温度。
所设计的膜式壁式余热锅炉应用于图4所示的危废焚烧系统,其焚烧处理的危险固体废物来源有蒸馏残液、活性碳、高浓度有机废液、医药废渣、染料废渣、医化污泥等,其焚烧日处理量为30t/d,余热锅炉的设计参数如表1所示。
该余热锅炉的一二三烟道的断面尺寸分别为2200mm×2530mm、2000mm×2560mm、1600mm×2530mm(深×宽)。锅炉为单母管给水,给水经给水操纵台进入锅筒,管路直径为DN40。锅筒装有各种监测、控制装置和接管(如各种水位表、水位自控装置、压力表、加药管、连续排污管),并装有两只PN1.6、DN50的弹簧安全阀。在锅炉各最高点装有空气阀,最低点装有疏水阀。
危废焚烧系统中,一般认为在500℃到200℃的温度区间存在一个二噁英的低温再生段,《危险废物集中焚烧处置工程建设技术规范》要求危险废物焚烧的热能利用应避开200~500℃温度区间,因此,本项目的余热锅炉设计温度选取为550℃。应该说,如此高的出口温度,还有很高的余热利用潜力可挖,还需要环保行业二噁英控制方面的相关研究进一步升入,突破这一禁区。
二、膜式壁式余热锅炉的应用
该余热锅炉在30t/d危废焚烧系统中安装使用至今2年多了,在运行一个周期(30天)后,停炉检查发现,在膜式壁表面积了一层50mm左右的灰,在随后的的2年运行中,积灰达到了自平衡,不在增长;由于大通道的膜式壁余热锅炉机构特性,余热锅炉的阻力没有变化,不再成为制约危废焚烧系统运行的环节。但由于受到余热利用的制约,余热锅炉的运行压力在1MPa左右。在余热锅炉刚投运时,出口温度为500℃左右。一年后,余热锅炉的出口烟温基本保持在550℃,很好地达到了设计要求。良好的降温性能,为后续烟气净化系统提供了可靠的前提。
三、结论
余热锅炉是危险废物焚烧系统中的重要设施,过去由于严重的积灰和腐蚀问题,使余热锅炉成为制约焚烧系统连续稳定运行的薄弱环节,本文设计的膜式壁式余热锅炉,很好地解决了受热面的积灰问题,系统产汽量稳定、未出现因余热锅炉的积灰而影响停炉的故障,产生的蒸汽供危废处置厂的废油提炼综合利用,实现了节能减排的目标,具有良好的运行效益。
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