淺談DZH4-1.25型鍋爐過熱器的設計摘要：對dzh4-1.25型鍋爐過熱器的結(jié)構(gòu)設計、傳熱計算進行了分析，并重點介紹了過熱器布置安裝時須對鍋爐爐墻的改造過程。

關鍵詞：鍋爐；過熱器；傳熱計算；安裝

0引言

在熱電、機車、和船用鍋爐中，為了提高熱效率，一般都裝設有過熱器，但在大部分工業(yè)鍋爐中，過熱器卻不多見。這是因為許多工業(yè)生產(chǎn)工藝流程和生活設施只需要飽和蒸汽，不需要裝設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目，由于應用新的工藝，制造新的產(chǎn)品，原有dzh4-1.25型鍋爐的設計溫度在194℃左右，不能滿足生產(chǎn)需要。如果舍棄原鍋爐，添置新鍋爐，勢必造成浪費，增加企業(yè)負擔。經(jīng)多方論證，根據(jù)廠家要求，決定在原有鍋爐的基礎上，不變動鍋爐本體結(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)設計

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，過熱器可分為對流、輻射和半輻射（屏式）三種型式。

dzh4-1.25型鍋爐采用對流過熱器。過熱器位于鍋爐的燃燼室中間。蛇形管材料選用符合gb3087-2008標準的鍋爐管。

根據(jù)過熱器所處位置及工作環(huán)境，我們采用進、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口集箱，蒸汽在蛇形管中加熱后進入過熱器出口集箱，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，再左右折向進入原來的翼形煙道。受熱面采用φ38×3.5錯列布置蛇形管排，橫向布置6排，縱向布置10排。

2過熱器的傳熱計算

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

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-過熱器對流吸熱量

k-傳熱系數(shù)

h-受熱面積

-平均溫差

bj-計算燃料消耗量

qd-熱平衡吸熱量

-保熱系數(shù)

、-過熱器進口、出口煙氣焓

-漏風系數(shù)

-冷空氣焓

d-額定蒸發(fā)量

、-過熱器進口、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，℃

設計計算中按公式首先確定過熱器的對流吸熱量，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)特性計算出傳熱系數(shù)k及對流平均溫差，最后通過傳熱方程求出過熱器所需的受熱面積。通過計算，最終確定：

過熱器的吸熱量qg=qd=215574大卡/平方米·時·℃

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)場的實際條件，將過熱器布置在原鍋爐后部，故而需要對鍋爐進行一定的改造，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)，對原爐內(nèi)煙氣流向稍作改動，使從爐膛煙氣出口的高溫煙氣橫向沖刷蒸汽過熱器換熱管后再左右折向進入原翼形煙道。為此：①鍋殼兩后下降管應作隔熱處理，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到位后進行找正。利用水準儀從標高基準點引出過熱器出口集箱標高。再利用水準儀對集箱的標高進行找正，使過熱器出口集箱標高達到圖紙要求，并在公差+5mm左右，對集箱的水平度進行測量控制在≤3mm；并對集箱前后左右尺寸進行測量，使其達到圖紙要求。找正結(jié)束后，對集箱進行臨時加固，加固件嚴禁直接焊接在集箱本體上。

過熱器進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。在啟動過程中保證過熱器的安全是十分重要的。因此在過熱器進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、冷凝水排放口。

在工作運行中，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)，而這時煙氣卻在對過熱器進行加熱，所以它的管壁溫度很快就會接近流過的煙氣溫度。為了防止管壁金屬的超溫破壞，點火初期階段應當限制進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。通常在點火初期控制爐膛出口煙溫不大于538℃。在點火一段時間后，水受熱溫度升高，并逐漸有蒸汽產(chǎn)生。在點火升壓的初期，除了限制過熱器的進口煙氣溫度外，還應盡可能保持穩(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烈的加熱。

4結(jié)束語

鍋爐進行加裝過熱器的改造后，實現(xiàn)了預期的目的要求，給企業(yè)帶來了經(jīng)濟效益，同時也加深了我們對工業(yè)鍋爐過熱器的認識，提高了我們的技術能力。

參考文獻：

[1]陳立勛，曹子棟.鍋爐本體布置及計算.西安：西安交通大學出版社，1990.

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