目前，国内碳素窑余热利用大多采用小型低参数余热锅炉进行回收，回收效率低，受回收工艺的限制较多，且未考虑氮氧化物减排处理。随着国家节能和环保要求越来越高,碳素窑余热烟气应实现集中回收，使回收效率、烟气有害气体排放等各项指标达到相关要求。随着余热发电技术的发展,高能效余热锅炉回收发电技术已取得长足发展。本文介绍一种次高温次高压SCR脱硝碳素回转窑余热锅炉，该锅炉具有余热利用率高，有害气体排放低的特点,能提高碳素行业的经济效益和社会效益。
(1)烟气成分表1为碳素窑烟气成分。
(2)酸露点温度按《锅炉和热交换器的积灰、结渣、磨损和腐蚀的防止原理与计算》中公式6-15得出：
tld=186+20lgH2O+26lgSO3二154.6°C按日本“电力工业中心研究所”酸露点计算方法得出：tld=a+20lgSO3=159.8C其中当水分为5%a=184C10%a=194C15%a=201C式中,比0山03——分别为烟气中水蒸气和三氧化硫的体积含量(%)按上述两式计算结果，在管壁温度不低于160C时,低温腐蚀不会发生。
然而，根据我公司现有运行的碳素窑余热锅炉实际情况，可能是生产工艺的变化，有些余热锅炉在管壁温度160C时仍有低温腐蚀发生。
2.1主蒸发段参数
锅炉主蒸汽蒸发量76t/h锅炉主蒸汽额定温度490C锅炉主蒸汽额定压力5.3MPa给水温度195C余热入口烟气温度850C余热入口烟气流量220000m3/h(标态)排烟温度〜250C2.2预热热水器参数热水器流量77.6t/h热水出口温度195C热水出口压力5.8MPa给水温度104C余热入口烟气温度250C余热入口烟气流量224400m3/h(标态)排烟温度〜170C
图1余热锅炉结构简图该余热锅炉由主蒸汽段和分体式预热段热水器两部分组成。
图1余热锅炉结构简图
余热锅炉主蒸汽段结构如图1所示，为单锅筒自然循环,锅炉烟气下进下出,倒“U”形立式布置结构。主蒸汽段由前垂直上行水冷烟道和后垂直下行框架烟道组成，采用前吊后支结构。前烟道由周边水冷包墙和中间水冷屏分隔成左右两室，设置高温过热器和低温过热器,两组高温对流蒸发管束,高低温过热器中间设有喷水减温装置。后烟道设有SCR脱硝装置、低温对流管束、三级高温省煤器。锅筒采用集中下降管和分散下降管。预热段热水器采用热管换热装置布置于主蒸汽锅炉旁，热管换热器为外购件。
4.1锅炉整体布置原理
锅炉结构设计考虑因素：
①余热烟气量大，烟气最高运行温度达1100C,烟温和烟气量波动大;
②高运行压力下各蒸发受热面水循环安全性,高温下过热受热面管壁温度安全性;
③余热烟气中NO*超标,采用炉内低温脱硝SCR处理,SCR脱硝装置预留空间高约8叫反应温度在400〜320C;
④碳素窑余热烟气硫含量较高,低温腐蚀问题较严重，低温腐蚀温度范围160〜200C。
综合考虑上述技术因素以及锅炉安装场地条件、生产工艺等情况,前烟道采用包裹热烟气的膜式水冷通道,能承受1100C高温辐射,密封性能好,辐射热效率高;同时在高温烟道内设置过热、蒸发对流受热面，辐射和对流蒸发受热面，对烟温和烟量的波动有较好的调节功能，进SCR脱硝前的烟温能降至有效反应温度区间;同时设置中间隔断膜式水冷屏，有效防止大空间流场和较宽对流通道的振动。
后烟道为脱硝区和尾部低温区,在脱硝前烟气温度已降至400〜320C,在该温度下可采用外保温的框架式烟气通道,该通道作为尾部烟道，烟道内设低温蒸发受热面和高温热水加热受热面，使主蒸发段高温给水温度和高温排烟温度不导致低温腐蚀,然后通过尾部外置热管换热器将余热烟温降至相关规定要求。