利用工艺物料热量的余热锅炉

由于工艺生产流程的不同及其自身的特殊性，故大多是根据工艺的特点开发与之相适应的余热锅炉，甚至锅炉名称也由其工艺流程中的作用不同而不同。例如，乙烯生产装置中的裂解气余热锅炉称为“急冷换热器”，或少数有按英文缩写T.L.E.直译为“输送管线换热器”；在合成氨装置中称为第一废热锅炉、第二废热锅炉等。这些余热锅炉往往是随着工艺装置的技术进步，其结构型式也相应与之适应，开发出新型更新换代产品。例如，乙烯工业中裂解气急冷换热器较早应用的螺旋盘管式三菱急冷换热器已被淘汰，目前较常应用的德国Schmidt型双套管椭圆集流板急冷换热器，是为适应近年来双程炉管构型需要较多的炉管组，在换热器入口处由单根进口管改为多根（2根或4根），开发商根据进气室形状称之为“浴缸式”急冷换热器；德国Borsig公司多年采用列管式急冷换热器之后，也为适应多炉管组所需而开发了成排的“线性”单套管式急冷换热器等。由于这些设备结构有一定的特殊性，针对某一特定的应用场合，设备制造商往往是与工艺技术开发商共同研制的，且大多是申请了专利的。因此外商提供的工艺技术往往将该余热锅炉作为特殊专利设备加以选定。正因为这样，这种利用工艺物料热量的余热锅炉多数是作为专利设备从国外引进。国内研究、设计单位及制造厂除少数型式的余热锅炉技术尚未掌握外，多数余热锅炉是可以自行设计和制造的。已有很多焚烧炉上的余热锅炉是由国内设计、制造的。利用工艺物料为热源的余热锅炉具有以下特点。

① 余热锅炉的型式参数必须适应工艺的要求，其热负荷大小、规格尺寸更由工艺要求而定。随着装置规模的变化，余热锅炉能力、传热面积也随之变化。例如合成氨工业中的第一余热锅炉由年产105t装置的99.5m2到年产3×105t装置的341.87m2，大2倍之多。又如乙烯装置中有20多根炉管汇集在一起流至一个能力较大的，由很多列管组成的余热锅炉；也有仅几根炉管接至一个单根套管式小能力的余热锅炉，然后将许多单根连成一排，组成排状余热锅炉组，其结构形状、能力大小很不一样。因此余热锅炉不像通常意义的蒸汽锅炉有较固定的型式和一定发汽量。

② 余热锅炉的工艺参数（温度、压力）也将由系统工艺的需要而定。当工艺本身需要某压力、温度的蒸汽则余热锅炉应由此确定其相应的参数。此外从节能出发，要求余热锅炉所产生的蒸汽成为系统的动力，即送入汽轮机工作，则需要产出高参数的蒸汽，同时工艺所需蒸汽还可从压缩机某段抽汽加以应用。所以高参数的余热锅炉往往是现代余热锅炉的首选。这对余热锅炉本身及其系统的技术要求就要高多了。

③ 由于热源是工艺的物料，它的特性与燃料产生的烟气不一样，故设计、应用该种余热锅炉须充分注意到工艺物料的特殊性。例如乙烯工艺中由于应用的裂解原料油品不一样，裂解产物的特性有所不同，为了防止裂解气在余热锅炉管壁上结露而引起焦油结聚及腐蚀，故在余热锅炉设计压力的选取上要取较高值（即有较高的饱和温度）使得炉壁温度较高，乙烯裂解炉余热锅炉的工作压力高达9.4～12.7MPa。再如硫酸工业的余热锅炉由于炉气中氧化硫含量高，导致高的露点（270～300℃），因此该余热锅炉的设计压力也要相应提高（取4～6.5MPa以上）而不应用低压的余热锅炉（以往不注意该问题，取0.7～1.2MPa，而使炉气出口的低温区发生腐蚀），当然使用优良耐腐蚀材料也是提高锅炉使用寿命的一个措施。

④ 余热锅炉的操作自控要求较高。由于该锅炉是安装在工艺生产流程上的，它的操作运行是整个工艺流程的一部分，必须保证安全、可靠且长期稳定地运行，因此在工艺流程中的自动调控十分重要。对余热锅炉的汽包液位自动调节、连续排污、安全阀起跳以及防止结垢而要求较高的水质等均需十分重视，以确保整个工艺流程的长期安全运行。此外，在工艺上也采用了某些新技术以保证锅炉较长的运行周期，例如乙烯装置中在线清焦技术就大大延长了余热锅炉的运行周期。