标题：余热锅炉
余热锅炉简介
余热锅炉，顾名思义是指利用各种工业过程中的废气、废料或废液中的余热及其可燃物质燃烧后产生的热量把水加热到一定工质的锅炉。具有烟箱、烟道余热回收利用的燃油锅炉、燃气锅炉、燃煤锅炉也称为余热锅炉，余热锅炉通过余热回收可以生产热水或蒸汽来供给其它工段使用。
余热锅炉工作原理
燃油、燃气、燃煤经过燃烧产生高温烟气释放热量，高温烟气先进入炉膛，再进入前烟箱的余热回收装置，接着进入烟火管，最后进入后烟箱烟道内的余热回收装置，高温烟气变成低温烟气经烟囱排入大气。由于余热锅炉大大地提高了燃料燃烧释放的热量的利用率，所以这种锅炉十分节能。
余热锅炉分类
余热锅炉按燃料分为燃油余热锅炉、燃气余热锅炉、燃煤余热锅炉及外媒余热锅炉等。按用途分为余热热水锅炉、余热蒸汽锅炉、余热有机热载体锅炉等。
燃煤余热锅炉特点
燃煤燃烧释放出来的高温烟气经烟道输送至余热锅炉入口，再流经过热器、蒸发器和省煤器，最后经烟囱排入大气，排烟温度一般为 150～180℃，烟气温度从高温降到排烟温度所释放出的热量用来使水变成蒸汽。锅炉给水首先进入省煤器，水在省煤器内吸收热量升温到略低于汽包压力下的饱和温度进入锅筒。进入锅筒的水与锅筒内的饱和水混合后，沿锅筒下方的下降管进入蒸发器吸收热量开始产汽，通常是只用一部分水变成汽，所以在蒸发器内流动的是汽水混合物。汽水混合物离开蒸发器进入上部锅筒通过汽水分离设备分离，水落到锅筒内水空间进入下降管继续吸热产汽，而蒸汽从锅筒上部进入过热器，吸收热量使饱和蒸汽变成过热蒸汽。根据产汽过程的三个阶段对应三个受热面，即省煤器、蒸发器和过热器，如果不需要过热蒸汽，只需要饱和蒸汽，可以不装过热器。当有再热蒸汽时，则可加设再热器。
燃煤余热锅炉核心部件
锅筒介绍锅筒上开设有供酸洗、热工测量、水位计、给水、加药、连续排污、紧急放水、安全阀、空气阀等的管座，以及人孔装置等。锅筒设有两只弹簧安全阀；水位计两只，采用石英管式双色水位计，安全可靠，便于观察，指示正确。在锅筒进水管孔以及其它可能出现较大温差的管孔采用套管式管座，防止管孔附近因热疲劳而产生裂纹。锅筒内部装置设置有供汽水分离的分离装置，以及锅炉给水、加药等连接管。锅筒配置有两个支座，一个为固定支座，一个为活动支座。　
活动烟罩给水分配集箱由配水集箱和连接管组成；锅炉给水从锅筒引出由下降管引出入给水集箱，为了使集箱各部位温度不出现偏差，给水分配集箱与下集箱进水采用多根分散下降管引入。
汇集集箱由出水集箱和连接管组成，为了使集箱各部位温度不出现偏差，汽水混合物由多根连接管引入出水集箱，再由上升管引入锅筒。
活动烟罩管组由上集箱、下集箱、管组组成，上下集箱间用180根φ45×5无缝钢管连接，管间用扁钢焊接组成下部烟罩。
由于工艺的原因，活动烟罩经常需要上下移动，活动烟罩和炉口段间就存在间隙，为防止高温烟气向外泄露，在活动烟罩上部制作水封槽，采用水封的形式进行密封，为防熔渣溅入密封槽，在密封槽端部设置有挡渣板，为便于清理水箱中的杂物，在水封槽上还开设有清理手孔。
炉口段烟道由分配集箱、下集箱、管组、上集箱组成。  余热锅炉锅炉给水从锅筒引出入分配集箱，为了使集箱各部位温度不出现偏差，分配集箱与下集箱进水采用分散下降管引入，水进入下集箱后分散进入132根φ42×4无缝钢管和6mm厚扁钢组成的节圆为φ2400mm的圆形烟道受热面，然后产生汽水混合物进入上集箱，由上升管引入锅筒。
为使集箱避开火焰区，管束低部为U型弯管，炉口段烟道与水平夹角为55度。
为了防止烟道发生变形，在烟道上适当位置设置有加固环。
集箱、管子材质均为20（GB3087-1999）。
斜一段烟道、斜二段烟道、末一段烟道、末二段烟道各段烟道管组由分配集箱、下集箱、管组、上集箱组成。
锅炉给水从锅筒引出进入分配集箱，为了使集箱各部位温度不出现偏差，分配集箱与下集箱进水采用分散下降管引入，水进入下集箱后分散进入132根φ42×4无缝钢管和6mm厚扁钢组成的节圆为φ2636mm的圆形烟道受热面，然后产生汽水混合物进入上集箱，由上升管引入锅筒。
为了防止烟道发生变形，在烟道上适当位置设置有加固环。为了方便检修，在烟道还设有人孔。集箱、管子材质均为20（GB3087-1999）。
氧枪口在炉口段烟道上设有氧枪口，氧枪口由管束、上下集箱组成，由于此处温度较高，为防止入口处结构变形，均采用了可卸式水冷套结构，氧枪入口处为防止烟气外喷，还设置氧枪口氮封装置（含氮封塞）。
下料管在炉口段烟道上设有下料管，下料管由管束、上下集箱、防磨板组成。ZG系列针形管余热回收装置，是专为烟气余热回收而设计的专用高效节能产品。采用针形管强化热元件扩展受热面，水管烟侧的受热面可大大增加，同时烟气流经针形管表面时形成强烈的紊流，起到提高传热效率和减少烟灰积聚的作用。该余热回收装置具有结构简介、热效率高、运行寿命长、安全可靠、运行寿命长、安全可靠、维护方便等优点。
余热锅炉的发展趋势
近年来，随着各种能源价格的大幅度上涨，人们对锅炉的选择开始着重考虑它的运行成本，现实中，企业生产离不了蒸汽锅炉，宾馆、酒店、小区、洗浴中心的采暖或洗浴离不了热水锅炉，锅炉的燃料费用是非常大的一笔支出。为了尽量避免出现“买得起锅炉，用不起锅炉”的这一客观现象，精明的锅炉制造商对锅炉进行了一系列节能改造，改造主要内容就是锅炉的余热回收问题，现在用着这种余热锅炉的客户对其设备非常认可。 
事实上，节能是一个国家能够可持续发展的关键因素之一，如果我们还坚持传统的能源利用方式，不能使资源有效的循环利用，就会使社会的整个资源环境加剧恶化，并且造成能源的快速枯竭。据可靠资料，我国工业能源的消耗在总体成本中占有最多的份额，而能源的有效使用率仅仅只有三成左右，成本支出比欧洲发达国家高出很多，所以考虑到经济效益，节能设备的推广是势在必行的一大举措。 能源的短缺是目前全世界都面临的一项严重考验，在这样一个大背景下谋求发展，开发新新能源是一个方面，更重要的是在节约能源上下足功夫。目前，国内余热节能锅炉的设计和开发已经逐渐成熟，随着社会的发展，人们会越来越发现节能设备是一个必然趋势。节能锅炉的招牌不仅仅是商家促销的一个重头砝码，更是对社会和环境的一大贡献。
余热锅炉结露腐蚀问题的解决
常用余热锅炉采用烟管换热，其金属受热面最低壁面温度与热流体排放温度之间大致处于一种倍数关系。关于烟管换热器，假如金属受热面壁面温度请求不低于150℃时，其排烟温度通常不得低于300℃，否则必然惹起低温结露腐蚀。 
思索到设备运转极低温度工况，以平安系数1.5倍计，余热锅炉排烟温度不低于450℃，此时余热锅炉可回收热量约0.5吨，回收效率依然很低。此外，此时温度只是校核温度，当运转工况因运转需求必需停止调整时，没有任何方法直接对壁温停止调整控制。
当余热锅炉尾部受热面的金属壁面温度低于硫酸蒸汽的凝结点，就会在其外表构成液态硫酸。长期以来，各换热设备的尾部受热面由于结露而惹起的腐蚀经常发作。以致于在余热锅炉设计时不得不经过进步排烟温度或运用传热极差的非金属资料来缓解结露和腐蚀现象的产生，但依然并没有从基本上处理问题。虽然如此，余热回收设备常常在运转一到两年后照旧会呈现腐蚀，直至穿孔。
重力热管余热锅炉一度被推行，固然能够应用其等温传热的特性一定水平上将排烟温度降低，但其尾部受热面的最低壁面温度仍会低于酸露点温度，不能防止结露招致的腐蚀，且热管普遍存在产生和积聚不凝气体而逐步老化、重力作用招致传热液膜厚度不均形成传热不稳定的状况。
复合相变环形热管换热技术的呈现改动了这一现状，它采用了热管的原理，提出了相变段的概念，创始了以壁面温度作为换热器最根本的设计参数这一新理念。从基本上处理了低温腐蚀难题。相变段处理了低温腐蚀问题，从而使最后的排烟温度无限接近露点而不腐蚀，完成了节能的目的。经过对相变段工质沸点温度调理，能够对受热面最低壁温面度完成闭环控制，轻松完成了壁面温度的恒定和调高调低的效果。
由于热管内为真空，流体阻力极小，而环形热管内外层间距只要10毫米，所以传热速度极快，大量热能经过其很小的横截面积远间隔地传输而不需求外加任何动力。由于环形热管的共同构造，使其在热电工业、化工及石油化工、动力工程、纺织工业、玻璃工业以及电子电器工程等范畴内得到普遍的应用。
环形热管为双壁狗构造，分内管和外管,环形热管有以下几个优点：吸热段在放热段内部，能够接受较高压力。吸放热段中间间隔最短，使介质蒸汽温度降到最低，相同工况下，运用寿命是普通重力热管的几十倍。可平立斜等恣意角度摆放，给产品设计带来了最大便当。吸、放热段平行，其传热速度比传统式重力热管进步数倍。启动温度可恣意设定，当排烟温度低于露点温度时，系统不吸热，防止烟温降到露点以下，惹起腐蚀。因而可使最后排烟温度无限接近露点，余热回收效率大幅进步。[1]
余热利用研究的其它应用
通过研究了解到余热利用波及的行业很广泛，而且正向热能利用的各个领域进展。由于领域不同，方法各异. 从研究中不仅对余热的利用有了新的理解，而且还发现的许多新的余热利用方法。
例如：发动机余热利用主要有三种方法，即温差发电、废气涡轮发电以及氟龙透平发电。温差发电主要是利用温差发电材料进行发电，但是由于热电材料的能量转换率较低，因而需要开发出转换率较高的热电交换材料。废气涡轮发电就是利用废气驱动涡轮从而带动发电机发电，这种发电方式对发动机的性能有一定的影响，需要进一步的研究。
我国首台12兆瓦锰硅铁合金矿热炉烟气发电机于2009.9.21在中钢集团广西铁合金有限公司运行。该设备主要是利用烟气中余热的能量来发电，电厂的余热利用主要是采取热泵技术，热泵是一种把低温位的热能输送至高温位的机器。从原理上来看，热泵与制冷机是相同的，区别在于使用目的。虽然利用热泵技术会降低循环冷却水的温度，但是要想达到国家要求的排放标准并非易事。所以热泵技术利用电厂余热的主要问题亦是水温问题。
比如空调的余热利用，由于空调是安装在室内的，空调的余热利用与家庭生活密切相关。传统空调一般是将室内吸收的热量通过室外机排出，这样不但会产生很多的温室气体，也白白浪费了大量热能。下面详细介绍了一种利用中央空调余热加工热水的方法，步骤如下：
I 在中央空调冷凝器高温区加装隔水器，隔水器包容高温区50%-100%的冷凝管并形成独立封闭的换热区间；
II将隔水器 输出端接热水箱输入端，热水箱输出端接隔水器输入端，使热水箱内盛水由隔水器输入端进入冷凝器高温区经冷凝管散发之余热加热后，再由隔水器输出端返回热水箱形成循环水热。[2]
余热锅炉的运行情况分析
众所周知，利用各种废气的显热和废弃物焚烧后余热为热源的锅炉称为余热锅炉，又称废热锅炉。
因此，国家提倡大力发展余热利用，节能减排，对保护能源，提高人类生存环境的质量都起到积极的作用。在余热锅炉设计中，如何合理的划分温度区段，是合理布置余热锅炉受热面，以及最大限度利用余热的基础。在给定余热锅炉入口烟温条件下，对排烟温度的要求有两种情况，一种是限制排烟温度，要求排烟温度在合理的范围内;另一种是不限制排烟温度，要求最大限度的利用余热。
无论哪种情况，对于中，低温余热利用而言，窄点温差直接影响着余热锅炉的蒸发量以及受热面的布置。窄点温差也称节点温差，是换热过程中蒸发器出口烟气和被加热的饱和水汽之间的最小温差。随着窄点温差的变化，余热锅炉的相对换热总面积，相对蒸发量，相对排烟温度也随之发生变化。
当窄点温差减小时，余热锅炉的排烟温度会下降，烟气余热回收量会增加，蒸汽产量也会随之增加，即对应着高的余热锅炉热效率，但平均传热温差会随之减小，必将增加余热锅炉的换热面积，制造成本增加，因此，在选择窄点温差时，应注意经济技术比较的合理性。由于排烟温度受传热，环境，用户等种种条件的限制，在锅炉蒸发量的计算过程中，有两种计算蒸发量方法，即按排烟温度计算蒸发量和按窄点计算蒸发量。
按窄点计算蒸发量就是选用经济条件下的最小窄点温差，其得出的蒸发量是锅炉经济条件下的最大蒸发量，由此得出排烟温度是经济条件下的最低排烟温度，因此，利用窄点计算锅炉蒸发量和排烟温度是比较可靠的，比较准确的，最经济的。当窄点温差减小时，由于余热锅炉换热面积的增加幅度较大，锅炉的投资费用就会增大很多;但当窄点温差取的比设计点值大时，总投资费用和单位热回收费用的减小程度却要缓和一些。
从投资费用以及余热利用效率最佳的角度考虑，必然存在一个如何合理的选择余热锅炉窄点温差的问题，窄点温差是确定余热锅炉换热面积，蒸发量，排烟温度的重要依据。为此，我们在设计余热锅炉时首要就要考虑窄点温差，确定合理窄点温差，是保证经济技术比较合理的前提，目前，窄点温差的一般范围为10～20℃，最低可达7℃。[3]