余熱鍋爐是指利用工業(yè)過程中的余熱以產(chǎn)生蒸汽的鍋爐，其一個(gè)重要特點(diǎn)是煙氣條件取決于工藝過程，而且不能將它向有利于鍋爐的方向做出改變。因此，煙氣條件會(huì)對(duì)鍋爐的設(shè)計(jì)和運(yùn)行產(chǎn)生重要影響。
1、煙氣條件的特性及其相對(duì)應(yīng)的適用爐型
1.1“潔凈”的煙氣
這里所謂“潔凈”是指那些大致相當(dāng)于燃用氣體、液體或優(yōu)質(zhì)固體燃料的爐窯或各種內(nèi)燃原動(dòng)機(jī)械的排氣，而未受主流程嚴(yán)重沾污者。主流程采用惰性氣體作循環(huán)冷卻時(shí)，則循環(huán)氣體未受主流程嚴(yán)重沾污時(shí)，也屬于潔凈的煙氣。適用的爐型有：(1)光管熱管或水管余熱鍋爐、自然循環(huán)或強(qiáng)制循環(huán)、立式或臥式布；(2)具有部分或全部螺旋鰭片或縱向鰭片等延伸受熱面的熱管或水管余熱鍋爐、自然循環(huán)或強(qiáng)制循環(huán)、立式或臥式布置；(3)直煙管鍋筒鍋爐。
1.2帶塵煙氣
煙氣帶塵可能對(duì)受熱面產(chǎn)生磨損，又可能產(chǎn)生積灰，以至于堵灰、搭橋等現(xiàn)象。往往這兩種機(jī)理相反的現(xiàn)象又可能同時(shí)存在于一臺(tái)鍋爐之中。使用這種煙氣余熱鍋爐的選型應(yīng)以防止受熱面磨損和
煙道積灰、堵灰、搭橋?yàn)橹饕繕?biāo)。根據(jù)帶塵煙氣的級(jí)別與煙塵特性，適用的爐型有：(1)立式布置的強(qiáng)制循環(huán)熱管或水管余熱鍋爐；(2)臥式布置的強(qiáng)制循環(huán)熱管或水管余熱鍋爐；(3)雙鍋筒熱管或水管余熱鍋爐。
1.3粘結(jié)性煙氣
煙氣的粘結(jié)性是指其在工作煙溫下，所挾帶的煙塵，集升華與氣化物質(zhì)等，在一定條件下粘附在鍋爐受熱面或其他部件上的特性。適用這樣煙氣條件的水管鍋爐爐型有：(1)帶輻射冷卻室的臥式布置的強(qiáng)制循環(huán)熱管過水管余熱鍋爐，一般不帶過熱器，懸掛式的蛇形管對(duì)流受熱面，光管或帶縱向直鰭片的管子，采用振打或震動(dòng)除塵或吹灰設(shè)備，煙氣作橫向沖刷，一次通過鍋爐；(2)帶一個(gè)或二個(gè)輻射冷卻煙道的多煙道立式布置強(qiáng)制循環(huán)熱管或水管余熱鍋爐，對(duì)流受熱面一般采用帶縱向直鰭片管子和振打除灰裝置。
1.4腐蝕性煙氣
腐蝕性煙氣在制酸工業(yè)、有色冶金工業(yè)、以及石油化工工業(yè)等極為常見。這些工業(yè)的主流程煙氣中含有SOX、NOX、H2S、S等腐蝕性成份。針對(duì)這些成份，相應(yīng)的鍋爐需要在選型、參數(shù)的選用，以及某些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)方面加以充分的考慮。但是，對(duì)于腐蝕性煙氣，即使采用了理論和實(shí)踐上行之有效的措施，鍋爐某些部件還是需要定期更換的。因此，鍋爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮這一特點(diǎn)。
1.5高壓煙氣
為確保煙氣不外泄，對(duì)于高壓煙氣(p＝3～4MPa)，一般不采用煙道式鍋爐，因?yàn)槠矫鏀U(kuò)板是無法經(jīng)濟(jì)地加強(qiáng)到足以承受如此高的壓力。目前采用較多的有：(1)管殼式直煙管鍋爐；(2)雙套管式直煙管鍋爐；(3)雙套管與
螺旋管相結(jié)合的煙管鍋爐；(4) U形管煙管鍋爐；(5)插入管式水管鍋爐，煙氣用圓柱體筒殼和兩端封頭來密封。對(duì)于超高壓煙氣(p＝32～500?MPa)，目前僅有蛇形管水管鍋爐，煙氣用圓柱筒殼和兩端封頭密封的各種具體結(jié)構(gòu)形式可供選擇。煙氣壓力愈高，受熱面的總傳熱系數(shù)也就愈高，因而鍋爐可以相對(duì)地設(shè)計(jì)比較緊湊。這對(duì)于選用筒殼來密封煙氣是十分有利的。
1.6需要急冷的煙氣
在化工流程中，往往煙氣需要在一個(gè)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，冷卻到一個(gè)規(guī)定的溫度。由于余熱鍋爐熱交換在時(shí)間方面的嚴(yán)格限制，這就在現(xiàn)實(shí)的煙氣通道長(zhǎng)度的結(jié)構(gòu)條件下，規(guī)定了煙氣的流速。對(duì)于這種煙氣，目前煙管鍋爐與水管鍋爐皆有所應(yīng)用。但如果煙氣在受熱面上積灰結(jié)焦的可能性較大時(shí)，則往往傾向于采用煙管鍋爐。為此目的，現(xiàn)代余熱鍋爐技術(shù)發(fā)展了不少類型的煙管鍋爐，獲得一定的成功，如：(1)雙套管型直煙管鍋爐，采用扁圓集管可以吸收直煙管的熱膨脹差，和承受高溫?zé)煔獾闹苯記_刷；(2)雙套管與螺旋管相結(jié)合的煙管鍋爐，有結(jié)構(gòu)緊湊、可以采用燒焦操作等特色。
1.7高露點(diǎn)煙氣
對(duì)于高露點(diǎn)煙氣，為了防止腐蝕、結(jié)垢、堵灰等運(yùn)行問題，余熱鍋爐設(shè)計(jì)的基本要求是避免受熱面上的結(jié)露。目前通用的辦法是使鍋爐受熱面的金屬壁溫在任何操作條件下都高于露點(diǎn)溫度，具體的措施有：(1)選擇適當(dāng)?shù)腻仩t汽水側(cè)的工作壓力，使對(duì)應(yīng)的爐水飽和溫度高于煙氣露點(diǎn)溫度；(2)避免低于飽和溫度的爐水與受熱面接觸，因此要對(duì)鍋爐水進(jìn)行充分的混合與預(yù)溫，并且要避免采用相當(dāng)于燃燒鍋爐的
省煤器的那種低溫區(qū)段；(3)在操作上，為防止鍋爐在低負(fù)荷和停爐時(shí)的結(jié)露，往往需要采取適當(dāng)?shù)谋卮胧?。除了汽水?cè)壓力參數(shù)之外，高露點(diǎn)煙氣適應(yīng)于各種類型的余熱鍋爐。
1.8含有特細(xì)粉塵的煙氣
特細(xì)粉塵問題有二：(a)疏松的粉塵在受熱面上有強(qiáng)烈的粘附性，形成疏松的炱狀灰層；(b)在適宜的條件下，粉塵有熔融或與煙氣中其他粘結(jié)性成份共同凝結(jié)成為難以清除的致密性積垢的可能性。因此，適用于含有特細(xì)粉塵的煙氣的鍋爐往往考慮以下措施：(1)采用難以積灰、堵灰的結(jié)構(gòu)，盡可能避免煙氣沖刷不均勻性，特別要避免煙氣流的停滯或渦流區(qū)域，所以在可能的條件下盡量采用煙氣一次直通性爐型；(2)煙氣縱向沖刷的屏樣強(qiáng)制水循環(huán)受熱面有減少粉塵粘附和便于采用振打除灰法的優(yōu)點(diǎn)，已用于富氧平爐與沸騰焙燒制酸等工藝流程余熱鍋爐，取得一定的效果。
1.9參數(shù)不穩(wěn)定的煙氣
余熱鍋爐煙氣在流量、溫度、成份組成、含塵量等各方面的波動(dòng)是其特征之一，波動(dòng)的性質(zhì)可以是有規(guī)律的、周期性的，也可以是非規(guī)律性、非周期性的；波動(dòng)的特點(diǎn)可以是漸進(jìn)性的、也可以是沖擊性的；可以是單一參數(shù)的，也可以是多參數(shù)的復(fù)合性波動(dòng)。余熱鍋爐的選型必須首先分析主工藝流程的整個(gè)周期，確定周期中各個(gè)時(shí)間區(qū)段的煙氣特點(diǎn)，從而在余熱鍋爐設(shè)計(jì)中逐個(gè)落實(shí)相應(yīng)的措施。其中最突出的特點(diǎn)往往是余熱
鍋爐選型的主要根據(jù)。
2、煙氣條件的多“因素”特點(diǎn)
上面九類基本上包括了常見的各種工藝流程的余熱煙氣。但是，在實(shí)際工作中，煙氣條件諸“因素”往往不是單獨(dú)地存在的，而是經(jīng)常會(huì)見到一些多因素的煙氣。多因素?zé)煔鈼l件有下列幾種類型；
1)“主”、“次”之分，即某一因素為控制爐型選擇的決定性因素，稱為“主因素”；其他因素皆稱之為“次因素”。這種煙氣稱為“多因素”煙氣。如果次因素對(duì)爐型選擇產(chǎn)生與主因素的作用類似，則其作用往往可忽略，或者在選擇具體參數(shù)時(shí)作一定的參考。如果次因素的作用與主因素的作用不相關(guān)聯(lián)，則爐型選擇與參數(shù)選用時(shí)應(yīng)加適當(dāng)考慮。在任何情況下，“主因素”是爐型選擇的主要根據(jù)。
2)“復(fù)因素”煙氣，即有二個(gè)或以上因素對(duì)爐型的選擇各有其不容忽視的作用時(shí)，在而這些對(duì)爐型選擇皆產(chǎn)生決定性影響的因素皆稱之為“主因素”。諸“主因素”有以下幾種組合方式：(a)各因素的作用是并行不悖的，此時(shí)爐型選擇類似于單因素?zé)煔猓?b)各因素對(duì)爐型選擇的作用是相反的，此時(shí)爐型選擇一般仍以影響較大的一個(gè)因素作為依據(jù)，以考慮在最不利情況下，鍋爐的正常運(yùn)行；(c)各因素對(duì)爐型選擇作互不干擾，此時(shí)應(yīng)考慮各個(gè)因素對(duì)鍋爐的要求，按各個(gè)因素對(duì)爐型進(jìn)行“篩選”。
關(guān)于余熱鍋爐
余熱鍋爐：是利用各種工業(yè)過程中的廢氣、廢料或廢液中的顯熱或(和)其可燃物質(zhì)燃燒后產(chǎn)生的熱量的鍋爐。或在燃油(或燃?xì)?的聯(lián)合循環(huán)機(jī)組中，利用從燃?xì)廨啓C(jī)排出的高溫?zé)煔鉄崃康腻仩t。
主要余熱鍋爐品種有：燒結(jié)機(jī)余熱鍋爐、三廢混燃爐及吹風(fēng)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(yè)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?xì)庹羝啓C(jī)余熱鍋爐、煉鋼余熱鍋爐等。
