其形状尺寸必须要保证转弯后的气流分布均匀， 均匀的气流能够使得烟气放热也均匀，管内水 或汽的吸热也均匀，否则会使一些管子吸热多 而另一些管子吸热少，这对余热锅炉的安全运 行是不利的。  主烟道和旁路烟道都装有膨胀节，这是由于烟 道受热后要伸长，会对烟道的支架产生热应力。 采用膨胀节能吸收烟道的伸长量，能减小热 应力。

  根据结构及形式，余热锅炉可分为管壳式和烟道 式余热锅炉。管壳式余热锅炉的结构与管壳式 换热器无多大区别，并同样有固定管板式、浮 头式及U形管式等。烟道式余热锅炉的结构与 普通锅炉的相似，有耐火砖砌成炉膛，炉膛内 装设管束，高温气体通过炉膛，将管束内流动 的水加热汽化。

  汽包是用悬吊的方式来固定，悬吊在伸出的悬 臂框架上，悬臂框架与省煤器的框架相接。采 用悬吊方式能使汽包有足够的挠性，因汽包 下部有下降管，上部有省煤器进水管、蒸发器 的汽水混合物引入管以及饱和蒸汽引出管等， 当这些连接管受热膨胀时，都会对设备产生附 加应力，现在汽包用挠性支架，能减少对设备 产生附加应力。

  插入式余热锅炉主要适合于大产气量，较高蒸 汽压力以及载热介质为高温、高压、高流量的 操作条件。它的优点是在高温区域没有厚管板， 不需要补偿因温差产生的相对伸长量，它本身 不伸缩，受热面换热均匀；同时结构相对比较简单，安 装维修方便。

  刺刀式余热锅炉由若干根双套管组成，水从管 内流下，汽水混合物从外管上升，管外走的是 高温介质。管板只设在高温介质出口的一端； 双套管的外管焊接在管板上；内、外管之间的 间隙等距离分布距爪，每一层各有3只，互为 120°点焊在内管外壁上，以防止内管振动并 保证同心度；壳程装几块挡板，主要也是起固 定管束作用，防止高温气流引起外管振动，同 时也改善了传热。

  烟道式余热锅炉是水管锅炉，水或蒸汽在受热 管的管内流动，烟气在受热管管外的烟道中流 动。烟气通过冲刷管子的外表面将热量传递给 管内的水或蒸汽。烟道式余热锅炉的显著特点 是，在一个烟道里有预热器、过热器、蒸发器、 省煤器、烟囱、汽包、上升管、下降管、等部 件。

  8、一段式、二段式结构的火管锅炉的结构特点 一段式结构:余热锅炉内装有一束列管，中部 等有调节阀的旁路，储热口部分和段间都衬有 耐火材料，并且段间的耐火材料还带有外衬。  二段式结构：由一中间隔室分隔，后段拥有内 部旁路控制，使出口温度保持恒定，余热锅炉 是卧式布臵，能自然循环。采用加强管板，炉 管与管板的焊接为全焊头结构，入口气室、入 口管板和中间隔室的简体表面暴露于工艺气中 的部位都有耐火衬里。

  管壳式余热锅炉是火管锅炉，烟气在受热管管 内流动，水在管外的锅壳中流动。热量通过管 壁传递给管外的水。通常管壳式余热锅炉只是 水的蒸发，没有过热段和省煤段。大型管壳式 余热锅炉有汽包、上升管、下降管。而小型管 壳式余热锅炉采用锅壳上部的空间进行汽水分 离。

  余热锅炉的主要特征如下：  高温度高压力，如合成氨生产中重油汽化炉后的余热 锅炉，进口气温为1350℃，压力为3.2～4.0Mpa;  急冷，在某些工艺过程（如石油烃裂解制乙烯） 中，为减少副反应，需尽快的将气体降温，因而 余热锅炉应具有高的传热速率；  严控气体出口温度，发欧文气体（如烃解气） 冷却时，若温度不高于高沸点组成的露点，这些组 分将冷凝析出；如果其中含有腐蚀性气体，还会 形成酸雾，腐蚀设备；

  粉尘含量高，某些高温气体含有粉尘（如硫酸 厂沸腾炉出口炉气含尘量约为200g／m³ ）， 石油裂解气中含有炭黑等微粒，必须在结构上 最大限度地考虑粉尘堵塞和冲刷磨损；  低的压力降，气体的压力降必须控制在工艺条 件许可的范围内；  密封，有些高温气体是易燃、易爆或有毒的， 这是密封常成为余热锅炉生产设计中的难题。

  因为余热锅炉内温度比较高，周围冷空气可以 进入余热锅炉，形成自然对流将热量带走，关 闭烟囱挡板就能防止外界气流进入余热锅炉， 以保存热量，准备随时起动余热锅炉。如果余 热锅炉要停炉检修，希望冷却速度快些，可以 开启烟囱挡板。水平烟道经过一个90转弯接 头与余热锅炉相连，这个转弯接头是经制造厂 试验研究后确定的，

  因炉壳内通过高温气体，所以炉壳内一定要采取以 下保护的方法。  炉壳外加水夹套冷却，降低壳壁温度，防止高温 气体通过炉衬窜到炉内壁产生局部热点，同时可 以将高温气体中的水蒸气冷凝下来，在内壁形成 水膜，防止壳壁腐蚀。  炉壳内侧浇铸耐热混泥土，防止发欧文气体冲刷 锅壳，降低炉壁温度。同时为看防止高温气体冲 刷混泥土，在混泥土内部面衬金属板保护。

  上图所示的余热锅炉就是强行循环余热锅炉。 从汽包下部出来的水经一台循环泵后，进入蒸 发器，是靠循环泵产生的动力使水循环的，称 为“强制循环余热锅炉”。其特点是；各受热 面组件的管子是水平的，受热面之间是沿高度 方向布臵，可节省地面的面积，并使出口处的 烟囱高度缩短。但在运行中需要循环泵，使运 行复杂，增加维修费用。目前油田进口的余热 锅炉，多数采用此种型式。

  这是因为内壁和外壁的温度不同，材料不同， 受热后的膨胀伸长量也不同，所以两壁之间会 有相对移动。外壁上焊有加强框架，可保证管 箱板的强度和刚度，外壁的两端焊有法兰，可 以用来连接组件。烟气在余热锅炉中自下而上 流动，烟温逐渐降低，所以管箱板的保温层厚 度也可减薄，省煤器出口的烟气温度不超过 200℃，可以直接用碳钢的钢板制造烟道，来 代替管箱板。

  火管余热锅炉是高温气体在炉管内流动。沸水 从汽包经下降管流入锅炉底部，在管壁受热， 变为汽水混合物，由上升管返回汽包。这种余 热锅炉结构相对比较简单，因壳体承受蒸汽压力，适用 于生产压力不高的蒸汽。

  水管余热锅炉是沸水流过管内，高温气体流经关 外。因锅炉的壳体不承受蒸汽压力，适用于生产 高压蒸汽。根据沸水的流动形式，水管余热锅炉 又可分为以下形式；①自然循环式，管内沸水流 动的推动力是下降管内的水与上升管内的汽水混 合物之间的密度差。为保证一定的存环量，汽包 需有足够的安装高度。②强制循环式，在下降管 路中安装循环泵，借以提高管内沸水流速，防止 汽包停滞恶化传热。因这种锅炉在运转、维修、 投资等方面有许多坏因，仅在特殊场合采用。

  螺旋管式余热锅炉又称盘管式余热锅炉，是一种 新型结构的乙烯装臵用余热锅炉。基本上位立式 管壳式换热器，由气体分布器、双套管螺旋管、 集流箱、汽水分离器、降水管等组成。它的结构 特点是采用了180°的半螺旋状的双套管结构。 它的优点是结构紧密相连，能与裂解炉联合在线清焦， 雾沫夹带少，使用原料范围广，操作安全。由于 采用盘管结构，免除了壳体与管子之间因膨胀差 而产生的热应力，运行可靠。缺点是结构较为复杂， 用材讲究。它分为四角单层盘管式和四角双层盘 管式两种。

  上图余热锅炉的布臵图，包括余热锅炉本体受热 面及烟道系统，其特点如下：  21.1烟气系统 从煅烧回转窑出来的高温烟气有两路出口，一路 进人余热锅炉，从主烟囱排人大气，另一路进 入旁路烟囱排人大气。每路烟道上都装有挡板， 共有三个挡板，主烟道上的挡板称“主挡板”，旁 路烟道上的档板称“旁路档板”，主烟囱处的档板 称“烟囱挡板”，各挡板是配合使用的。

  回转窑工作而余热锅炉不工作，要开启旁路挡 板，关闭主挡板。燃气轮机与余热锅炉同时工 作，要关闭旁路挡板，开启主挡板。另一方面 为调节余热锅炉的产汽量，主挡板和旁路挡板 可以部份开启或部份关闭，挡板调节的内容见 后。余热锅炉工作时，应该开启烟囱挡板。当 余热锅炉短时间停炉，可以关闭烟囱挡板，以 防止余热锅炉内的热量损失。

  有热烟气流过的组件均装有管箱板，管箱板上 有法兰。上图示出了上下拉杆组件管箱板的连 接方式。考虑到减少散热损失，保证运行人员 安全，管箱板由金属板与保温层组成。与高温 烟气接触的内壁采用耐热合金钢板，外壁采用 碳钢板。两金属之间是矿物纤维保温层，外壁 和内壁用螺栓连接，螺栓预先焊在外壁钢板的 内侧，在内壁相应位臵处预先冲孔眼，孔的直 径要比螺栓直径大，多余的孔隙量可以允许内 壁和外壁有相对移动。

  根据高温气体通过管内还是管外，余热锅炉分 为火管余热锅炉和水管余热锅炉。水管余热锅 炉有双套式（俗称刺刀形）、立式U形管式等 形式；火管余热锅炉有一段式结构和二段式结 构。

  烟道式余热锅炉是一种用以回收利用各种炉窑 的排烟余热的锅炉。由于余热源是炉窑排出的， 一般都是常压或微正压的炽热烟气（或工艺 气）。且这类余热锅炉的结构与工业锅炉或电 站锅炉相似，故称为烟道式余热锅炉。常用于 硫酸生产装臵、石油裂解装臵、催化裂化装臵 等。

  改善水循环，提高受热面冲刷速度，增加传 热。  支撑和固定盘管，防止盘管振动。

  14、螺旋管式余热锅炉壳体内分离罐的作用 一是使高温气体在进盘管之前得到缓冲，使气 体能更好、更均匀的分配于每根盘管；  二是如果汽化炉衬里层一旦受到气体冲刷，掉 落的碎片带入余热锅炉，则通过分离罐将其分 离，壁面碎片堵塞换热器，。保证设备能正常 运行。

  椭圆集流管板余热锅炉是一种双重管即套管式 锅炉，其结构特点在于上、下管板均与椭圆管 焊接，椭圆管的一端与内管相接，另一端与外 管连接。裂解气走管内，水走管外。内、外炉 管因温度不同而膨胀时，可有椭圆管吸收膨胀， 根据椭圆形截面集流管的连接方法不一样，分直 排和同心圆排两种，这种锅炉大多数都用在乙烯装 臵高温裂解气的热回收。

  上图是一台自然循环余热锅炉，全部受热面组 件的管子是垂直的。给水进入省煤器吸热后， 进入汽包。汽包有下降管与蒸发部的下联箱相 连，下降管位于烟道外面，不吸收烟气的热量。 汽包还与蒸发器的上联箱相连。直立管簇吸收 烟气的热量。当水吸收烟气热量就有部份水变 成蒸汽，由于蒸汽的密度比水的密度要小得多， 所以直立管内汽和水混合物的平均密度要小于 下降管中水的密度，两者密度差形成了水的循 环。

  也就是说：不吸热的下降管内的水比较重，向 下流动。直立管内的汽水混合物向上流动，形 成连续产汽过程。此时进入蒸发器的水不是靠 循环泵的动力，而是靠流体的密度差而流动， 这种余热锅炉称为“自然循环余热锅炉”。其 特点是：省去循环泵，使运行和维修简单。但 各受热面是沿水平方向布臵，占地面积大，在 排烟处所需烟囱的高度要高。

  对于螺旋管式余热锅炉，如果气体在管内流 动速度过大，阻力损失和换热管的热强度增大， 在气体入口的水侧管壁上易形成膜态沸腾，造 成换热管局部过热，使管子受损；如果流动速 度太小，管壁易积炭，使换热效率下降，所以 一般控制流速在40m／s左右为宜。

  普通列管式余热锅炉主要由烟气进口管箱、出 气口、烟气出口管箱、管板、进水口、换热管、 支座等组成。它根据安装形式分为立式、卧式 和斜臵式余热锅炉。

  薄管板式余热锅炉是一种双层薄管板形锅炉， 其结构特点是上管板用普通厚度板作为固定点， 下管板为柔性结构。为增减薄管板的强度，可 用以特殊结构的棚板支承薄管板。壳程水进口 处有遮板，使水进入后先向下流，然后经下管 板再向上流动。下封头内裂解气进口处设有气 体分布器，由两层不同角度的折流板组成，也 用于乙烯装臵高温裂解器的热回收。

  整个余热锅炉分成几个大组件，每个大组件在 制造厂组装好后装运。在现场直接安装，这样 快速缩短安装工期。这些增加有：烟囱，膨胀 节，90转弯段，支承框架，汽包，烟道，挡 板，烟囱缩口，过热 器，蒸发器I和II，省煤器， 旁路烟道及其挡板和膨胀节等。