DZH4-1.25型鍋爐過熱器設(shè)計(jì)

淺談DZH4-1.25型鍋爐過熱器的設(shè)計(jì)摘要：對(duì)dzh4-1.25型鍋爐過熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳熱計(jì)算進(jìn)行了分析，并重點(diǎn)介紹了過熱器布置安裝時(shí)須對(duì)鍋爐爐墻的改造過程。

關(guān)鍵詞：鍋爐；過熱器；傳熱計(jì)算；安裝

0引言

在熱電、機(jī)車、和船用鍋爐中，為了提高熱效率，一般都裝設(shè)有過熱器，但在大部分工業(yè)鍋爐中，過熱器卻不多見。這是因?yàn)樵S多工業(yè)生產(chǎn)工藝流程和生活設(shè)施只需要飽和蒸汽，不需要裝設(shè)過熱器將飽和蒸汽加熱到過熱蒸汽。但近幾年來，本地有些酒精生產(chǎn)廠家上馬酒精提純制造無水酒精項(xiàng)目，由于應(yīng)用新的工藝，制造新的產(chǎn)品，原有dzh4-1.25型鍋爐的設(shè)計(jì)溫度在194℃左右，不能滿足生產(chǎn)需要。如果舍棄原鍋爐，添置新鍋爐，勢(shì)必造成浪費(fèi)，增加企業(yè)負(fù)擔(dān)。經(jīng)多方論證，根據(jù)廠家要求，決定在原有鍋爐的基礎(chǔ)上，不變動(dòng)鍋爐本體結(jié)構(gòu)的情況下，加裝過熱器提升蒸汽溫度，將原有194℃飽和蒸汽溫度提高至300℃過熱溫度，以滿足生產(chǎn)工藝所需。加裝過熱器后，在維持鍋爐某些原工藝的前提下，鍋爐出力由原4000kg/h降至3660kg/h，經(jīng)調(diào)查，可以滿足廠家的工藝。

1過熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

過熱器的結(jié)構(gòu)可因其吸熱方式不同或因在鍋爐中的布置方式不同而不同。按照傳熱方式，過熱器可分為對(duì)流、輻射和半輻射（屏式）三種型式。

dzh4-1.25型鍋爐采用對(duì)流過熱器。過熱器位于鍋爐的燃燼室中間。蛇形管材料選用符合gb3087-2008標(biāo)準(zhǔn)的鍋爐管。

根據(jù)過熱器所處位置及工作環(huán)境，我們采用進(jìn)、出口集箱、蛇形管立式布置的整體結(jié)構(gòu)方案，用一根φ108連通管將飽和蒸汽從鍋爐汽包引到過熱器進(jìn)口集箱，蒸汽在蛇形管中加熱后進(jìn)入過熱器出口集箱，再由一根φ108連通管將額定溫度的過熱蒸汽引到分氣缸。煙氣橫向沖刷過熱器后，再左右折向進(jìn)入原來的翼形煙道。受熱面采用φ38×3.5錯(cuò)列布置蛇形管排，橫向布置6排，縱向布置10排。

2過熱器的傳熱計(jì)算

傳熱計(jì)算中過熱器受熱面積算的準(zhǔn)確與否關(guān)系到過熱器設(shè)計(jì)的成敗。過熱器的傳熱計(jì)算以傳熱方程式和煙氣側(cè)熱平衡方程式為基礎(chǔ)，同時(shí)再輔以工質(zhì)側(cè)吸熱方程式。當(dāng)過熱器布置在水平煙道和尾部煙道時(shí)，它接收來自爐膛的輻射熱量可忽略不計(jì)。

傳熱方程式：

煙氣側(cè)熱平衡方程式：

工質(zhì)側(cè)吸熱方程式：

平均溫差：

式中q-過熱器對(duì)流吸熱量

k-傳熱系數(shù)

h-受熱面積

-平均溫差

bj-計(jì)算燃料消耗量

qd-熱平衡吸熱量

-保熱系數(shù)

、-過熱器進(jìn)口、出口煙氣焓

-漏風(fēng)系數(shù)

-冷空氣焓

d-額定蒸發(fā)量

、-過熱器進(jìn)口、出口蒸汽焓

-受熱面兩端面冷熱流體溫差中較大的值，℃

-受熱面兩端面冷熱流體溫差中較小的值，℃

設(shè)計(jì)計(jì)算中按公式首先確定過熱器的對(duì)流吸熱量，然后由熱平衡方程得到過熱器出口煙溫，以此煙溫并結(jié)合過熱器主要結(jié)構(gòu)特性計(jì)算出傳熱系數(shù)k及對(duì)流平均溫差，最后通過傳熱方程求出過熱器所需的受熱面積。通過計(jì)算，最終確定：

過熱器的吸熱量qg=qd=215574大卡/平方米·時(shí)·℃

傳熱系數(shù)：k=54

平均溫差：=487℃

面積：11.9m2

過熱器管：φ38×3.5（按k2管徑系數(shù)而定）

橫向節(jié)距：3d

過熱蒸汽流速：14m/s

3過熱器的布置安裝

過熱器的外形尺寸約為1250×1250×800mm，原擬布置在鍋爐原燃燼室處，但該處的尺寸大小約為490×1590×1150mm，容積不夠，為了解決該問題，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件，將過熱器布置在原鍋爐后部，故而需要對(duì)鍋爐進(jìn)行一定的改造，方能滿足施工的要求。

3.1燃燼室改造

該鍋爐為整體出廠的快裝鍋爐，耐火墻保溫，鐵皮封板。要加長煙道，需用氧氣-乙炔火焰切割掉后封板，并將鍋爐的后墻向后移動(dòng)1300mm，墻寬1455mm，高為65-80mm。然后在左右集箱中間，集箱上平以上，鍋殼下沿以下增加長度為1300mm的煙室（如圖1所示），將蒸汽過熱器安裝其內(nèi)，對(duì)原爐內(nèi)煙氣流向稍作改動(dòng)，使從爐膛煙氣出口的高溫?zé)煔鈾M向沖刷蒸汽過熱器換熱管后再左右折向進(jìn)入原翼形煙道。為此：①鍋殼兩后下降管應(yīng)作隔熱處理，包2cm硅酸鋁耐火纖維后，外表再涂以1cm耐火灰漿。②原燃燼室清灰孔，加斜板滑溜至新加的煙室下部，左右方向出灰。③原鍋殼后排污閥接管，應(yīng)向左（或向右）轉(zhuǎn)向后至合適距離再引下至排水溝內(nèi)。

3.2過熱器集箱找正

過熱器出口集箱吊運(yùn)到位后進(jìn)行找正。利用水準(zhǔn)儀從標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)引出過熱器出口集箱標(biāo)高。再利用水準(zhǔn)儀對(duì)集箱的標(biāo)高進(jìn)行找正，使過熱器出口集箱標(biāo)高達(dá)到圖紙要求，并在公差+5mm左右，對(duì)集箱的水平度進(jìn)行測(cè)量控制在≤3mm；并對(duì)集箱前后左右尺寸進(jìn)行測(cè)量，使其達(dá)到圖紙要求。找正結(jié)束后，對(duì)集箱進(jìn)行臨時(shí)加固，加固件嚴(yán)禁直接焊接在集箱本體上。

過熱器進(jìn)口集箱的找正與出口集箱的找正方法相同。

3.3過熱器安全附件安裝

過熱器是鍋爐中的承壓部位，屬主要部件之一，它的工質(zhì)溫度和管壁的金屬溫度都是鍋爐中最高的。在啟動(dòng)過程中保證過熱器的安全是十分重要的。因此在過熱器進(jìn)口集箱處和鍋爐主汽閥之間安裝壓力表。在出口集箱處安裝安全閥、溫度計(jì)、冷凝水排放口。

在工作運(yùn)行中，過熱器蛇形管內(nèi)不斷有蒸汽流過，依靠蒸汽的冷卻，過熱器金屬管壁不致超溫過燒。但在鍋爐點(diǎn)火后未產(chǎn)生蒸汽前，過熱器處于無蒸汽冷卻狀態(tài)，而這時(shí)煙氣卻在對(duì)過熱器進(jìn)行加熱，所以它的管壁溫度很快就會(huì)接近流過的煙氣溫度。為了防止管壁金屬的超溫破壞，點(diǎn)火初期階段應(yīng)當(dāng)限制進(jìn)入過熱器的煙氣溫度，使之不高于過熱器管壁金屬的最大容許溫度。通常在點(diǎn)火初期控制爐膛出口煙溫不大于538℃。在點(diǎn)火一段時(shí)間后，水受熱溫度升高，并逐漸有蒸汽產(chǎn)生。在點(diǎn)火升壓的初期，除了限制過熱器的進(jìn)口煙氣溫度外，還應(yīng)盡可能保持穩(wěn)定的燃燒工況，使火焰不偏斜，爐膛火焰的充滿程度盡量好些，以避免發(fā)生煙氣分配不均而使過熱器管子受到局部強(qiáng)烈的加熱。

4結(jié)束語

鍋爐進(jìn)行加裝過熱器的改造后，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的目的要求，給企業(yè)帶來了經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也加深了我們對(duì)工業(yè)鍋爐過熱器的認(rèn)識(shí)，提高了我們的技術(shù)能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳立勛，曹子棟.鍋爐本體布置及計(jì)算.西安：西安交通大學(xué)出版社，1990.

[2