摘要：目前国内很多的焦化厂都使用了煤气净化生产线回收单元，其主要的作用就是针对克莱斯炉所产生的温度较高的过程气进行的一种余热回收。通常情况下，回收单元都要设置不只一套废热锅炉，一般都是二套，可是现阶段的净化工艺需要通过一体化的废热锅炉将二套废热锅炉替代掉，这样的优势就是一次性投资，能够有效的减少成本并使设备的占地减少。本文主要分析了现阶段煤气净化系统工艺的流程和废热锅炉结构的特点，使用的是一种在汽包里面增加低温段蒸发器的新型结构设计，实现了硫回收单元二套废热锅炉的一体化设计。
关键词：锅炉，结构，一体化
1.结构设计探讨
最新系统的工艺设计要求采用一体化废热锅炉设计，这样能够使工艺流程达到优化的效果，同时又能够节约成本以及用地。在最新的工艺里面强制高温段以及低温段废热锅炉都要使用一体化锅炉的结构。所以设计的一体化结构装置能够同时拥有高温段以及低温段废热锅炉的功能，这样才能够保证一体化废热锅炉能够正常进行运作。
为了能够达到一体化锅炉结构的需求，第一步要从锅炉的总体结构进行考虑，想要实现一体化，就要使这个锅炉不仅能够实现高温段的余热回收，还能实现低温段的余热回收。其次从设备的设计角度来说，想要把低温段蒸发管束设置在高温段废热锅炉系统里面，只有两种方法能够实现这样的结构：第一种是把低温段以及高温段的两部分蒸发管束同时设置在高温段废热锅炉里面；第二种是把低温段里面的蒸发管束设置在高温段废热锅炉汽包里面。
1.1传统废热锅炉结构
所谓的煤气净化生产线硫回收单元的核心设备通常都是使用的管壳式结构设计，这样可以使投资能够减少一些，同时克服废热锅炉壳体和管束间温度差值比较高导致失效的问题，通常都是使用能够不受温差应力影响的柔性薄管板作为管板。在工艺中要严格的控制高温段过程气出口气的温度，所以在进行管板的布管时，一般都要布置旁通管，这样能够方便进行出口过程气温度调节装置的安装，一般情况下，布管的形状都是一种正三角形的，并且进行布管的时候一定要考虑到蒸发管束支撑板固定的拉杆孔。除此之外，为了能够使管箱的温度有效降低，在管箱的内侧要配置厚一点的耐热混凝土，所以在柔性薄管板的周围一定要有比较大的不布管的地方；另外想要能够使管板和管板与换热管接头的温度有效下降，一定要安装一个刚玉管防护结构，所以换热管的布局间距都是比较大的。
1.2把所有蒸发管束都布置在高温段废热锅炉本体的一体化方案
在前面的内容中能够得出要把所有的蒸发管束同时设置与一体化废热锅炉的本体里面，下面考虑到高温段以及低温段、出口管箱的具体结构，设计了以下两种不同的管板布置方案。
（1）高温段和低温段的蒸发管束进行上下布置
这种结构的设计主要是考虑的余热回收角度，可以说是一个不错的方式。可是高温段入口过程气的温度已经达到了1300摄氏度，在高温段管箱里面一定要添加耐热混凝土，所以在上下布管区中间一定要留下大一点的没有布管的地方，并且因为高温段过程气在进行冷却之后的出口温度必须要进行关键的控制，所以管板中间一定要配置中心旁通管，所以在管板的周围、上下管束布管区域之间和中心旁通管和换热管布管区域之间都一定要留下大一点的没有布管的地方。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这种布置方案缺点如下：
1）因为在上下布管的区域里面一定要留下大一点的没有布管的区域，所以锅炉本体管壳的半径一定要进行增大，一样设计压力之下壳体的厚度也会增大，所以设备的尺寸也会增大，使占地增多；
2）因为高温段以及低温段管束的换热管的温差非常大，可是管束的壳体却是相同的一个，所以导致高温段管束和壳体的温度差值与低温段管束和壳体的温度差值都是差的很多，所以一个管板上下区域被很大的温差应力作用的时候，管板应力的分布不会是很简单的，布管导致管板的应力分布同样没有对称性，所有区域在承受不对称同时差值较大的温差应力下管板自身的强度和管板与换热管的接头都非常容易失效，无法满足运行的可靠性。
（2）高温段和低温段的蒸发管束进行内外布置
这种结构的设计主要考虑的是余热回收和管板的受力情况，也是一种不错的换热管布置方案。可是通过管板布管的情况来看，因为在高温段蒸发管束的过程气出口处要配置一个温度调节器，所以低温段蒸发管束要配置与外圈，这种方案的特点在于：
1）一个优势就是管板的布管相对对称以及均匀，虽然高温段蒸发管束和壳体的温差应力和低温段蒸发管束和壳体的温差应力相比较大，可是因为柔性薄管板具备吸收温差应力的特点，所以管板自身的强度及管板和换热管接头连接强度均可以确保设备能够进行安全的运行。在两个管束换热管一样多的时候，同时进行比较对称的布置的时候，通过相应的计算，管板的强度等都可以符合相关要求；
2）因为高温管废热锅炉的本体里面增加了低温段的蒸发管束并且高温段的管箱里面一定要配置比较厚一些的耐热混凝土，所以本体管壳的直径、厚度以及成本都会增加；
1.3把低温段的蒸发管束布置在高温段废热锅炉汽包里面的方案
这种结构的设计是把低温段的蒸发管束配置于原来的高温段的废热锅炉系统的汽包里面。因为汽包里面配置了低温段的蒸发管束，想要能够保证蒸发器最上面的换热管外壁和汽包正常最低水位间能够拥有一定的水位空间，汽包筒体的半径要进行增加，这种结构的特点在于：
（1）因为管束占有的容积不是很大，所以汽包总容积的增加也不是很大，汽包的简体直径只要能够进行适当的增加就能够符合要求；
（2）通过设计参数可知，因为蒸汽和水密度大小差的很多，锅炉自然循环动力比较大，所以在汽包里面设置了低温段的蒸发管束之后，通过相应的计算之后水循环倍率可以符合要求；
（3）在进行设计的时候，低温段的蒸发管束使用的是一宗填料函型式管壳式结构，这种结构不仅能够满足管壳程温度差值造成的管束膨胀，还能够有利于更换以及清洗管束，能够很大程度上节约修理成本；
（4）这种方案中设备的总质量最低、尺寸最小、成本也是最低的。
2.一体化结构设计与计算
通过相关的计算可以看出，高温段的蒸发管束的面积设计为，低温段的蒸发管束的面积设计为。其中布管使用的是一种三角形的形状，高温段的蒸发管束的管间距是、布管的数目是，低温段的蒸发管束的管间距是、布管的数目是。高温段的进出口间过程气流动阻力的计算大小是，符合要求；低温段的进出口间过程气流动阻力的计算大小是，符合要求。本文所设计的这种一体化废热锅炉的本体壳体里面配置了内旁通管能够用于进行过程气出口温度调节器的安装，高温段和低温段的出口管箱里面都配置了捕集器进行液态硫磺的分离然后进行回收；在汽包和废热锅炉的本体间配置了4根上升管和2根下降管进行连接，通过汽水密度和汽包的高位形成了一种自然循环，同时通过三点法能够计算处废热锅炉系统的自然水循环，最终的计算结果为，自然循环倍率为，可以看出能够符合循环安全要求。
3.结束语
废热锅炉的结构设计一直是一个热门话题，需要针对它的特点，严格按步骤设计，才能保证锅炉安全运。
参考文献
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论文作者:周安锴
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/30
标签：锅炉论文; 低温论文; 高温论文; 汽包论文; 结构论文; 壳体论文; 温度论文; 《电力设备》2018年第2期论文;