在冶金行業(yè)中，采用余熱鍋爐和其它余熱利用設(shè)備的節(jié)能方法，現(xiàn)已得到廣泛的應(yīng)用。余熱鍋爐已不僅僅是一臺(tái)孤立的回收余熱設(shè)備，而是現(xiàn)代冶金工廠十分關(guān)鍵而又必不可少的設(shè)備，它與熔煉爐和電收塵器一起，成為現(xiàn)代化冶煉廠的三大設(shè)備。
一、冶金余熱鍋爐的發(fā)展趨勢(shì)
1、余熱鍋爐的發(fā)展進(jìn)程發(fā)展的三個(gè)階段20世紀(jì)50年代以前為余熱鍋爐的發(fā)展初期，由于對(duì)有色冶金余熱的特點(diǎn)和煙氣、煙塵的特性了解不夠，誤將余熱鍋爐與一般鍋爐等同對(duì)待，輻射室及對(duì)流管束間距較小，鍋爐短期運(yùn)行后即被積灰堵死。60年代前后為發(fā)展中期，主要爐型有多通道式余熱鍋爐（如日本田熊株式會(huì)社為白銀銅冶煉廠設(shè)計(jì)的余熱鍋爐），其最大特點(diǎn)是余熱鍋爐有一個(gè)較大的輻射冷卻室，使積灰問題有所改善，但積灰問題尚未完全解決；60年代末至70年代初，余熱鍋爐進(jìn)入成熟期，鍋爐爐型以直通式爐型為主，有一個(gè)大的輻射冷卻室，煙氣在爐內(nèi)不轉(zhuǎn)彎，成直流式流動(dòng)。實(shí)踐證明，這一爐型經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行是比較正常可靠的。
目前余熱鍋爐的設(shè)計(jì)仍采用直通式爐型。它有效地解決了以下幾個(gè)問題。
腐蝕問題通過提高鍋爐的運(yùn)行壓力，有效地解決了低溫腐蝕問題；通過采用控制爐內(nèi)金屬溫度、保持受熱面的清潔等措施，防止鍋爐產(chǎn)生高溫腐蝕。
積灰問題采用大空間輻射室，降低煙氣流速，使煙氣中的大顆粒充分沉降。在對(duì)流段煙氣橫向沖刷管束，減少積灰和腐蝕。對(duì)于煙塵容易粘結(jié)的余熱鍋爐，盡量不設(shè)置過熱器，一方面防止高溫腐蝕，另一方面防止過熱器積灰。
磨損問題采用直通式爐型，使余熱鍋爐內(nèi)煙氣流動(dòng)平穩(wěn)均勻，煙氣流速控制在5m／s以內(nèi)，這樣可有效地減小煙塵對(duì)受熱面的磨損。
2、余熱鍋爐的發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)今余熱鍋爐朝向大型化、高參數(shù)方向發(fā)展。隨著有色冶煉能力的提高，余熱鍋爐容量和參數(shù)得到提高，對(duì)于有色冶金系統(tǒng)來說，蒸發(fā)量50t／h、工作壓力4.2MPa的鍋爐被稱為大型余熱鍋爐。其他行業(yè)余熱鍋爐容量更大，如鋼鐵冶金行業(yè)的干熄焦余熱鍋爐，蒸發(fā)量已達(dá)到100t／h以上，工作壓力12.5MPa。
爐型的發(fā)展趨勢(shì)仍以直通道式鍋爐為主；循環(huán)方式為強(qiáng)制循環(huán)以及強(qiáng)制循環(huán)與自然循環(huán)的聯(lián)合循環(huán)；受熱面結(jié)構(gòu)為外壁采用全膜式壁，內(nèi)部對(duì)流管束采用膜式管屏和蛇形管束。
余熱鍋爐內(nèi)設(shè)置煙氣擋板，擋板可布置在輻射冷卻室和對(duì)流區(qū)，以改善爐內(nèi)煙氣流動(dòng)場(chǎng)和溫度場(chǎng)，提高鍋爐傳熱效果，減輕受熱面的積灰。這一設(shè)計(jì)在國(guó)外已較為常見，但國(guó)內(nèi)尚無(wú)應(yīng)用實(shí)例。
清灰方式分機(jī)械振打、彈簧錘振打、氣動(dòng)振打及爆破清灰等，根據(jù)余熱鍋爐煙灰的粘結(jié)性能不同，選用不同的清灰設(shè)施。
二、歐薩斯余熱鍋爐的特點(diǎn)
云南銅業(yè)公司的歐薩斯余熱鍋爐配置在艾薩銅熔煉爐之后，蒸發(fā)量為51t／h，工作壓力4.2MPa，蒸汽溫度254℃，煙氣量70000m3／h，進(jìn)口煙溫1240℃，排煙溫度350℃，煙氣成分：SO212.60％，CO210.4％，H2O25.1％，O23.0％，N248.9％，煙塵含量為30g／m3。
1、爐型該鍋爐為直通式爐型，由上升煙道、下降煙道、水平煙道組成。根據(jù)艾薩爐的特點(diǎn)，上升和下降煙道高度大（30m），上升煙道垂直布置，有利于煙塵的沉降。
2、水循環(huán)方式歐薩斯余熱鍋爐選用自然循環(huán)與強(qiáng)制循環(huán)相結(jié)合的循環(huán)系統(tǒng)。余熱鍋爐常使用一種循環(huán)方式（強(qiáng)制循環(huán)或自然循環(huán)），在一臺(tái)余熱鍋爐上同時(shí)使用兩種循環(huán)方式的情況較少。其優(yōu)點(diǎn)是可靠性高，鍋爐所有外壁均采用自然循環(huán)，減少了強(qiáng)制循環(huán)水量，便于選擇較小的循環(huán)水泵；但實(shí)際上，該爐強(qiáng)制循環(huán)水量并未減少，據(jù)估算，循環(huán)流量富余量＞40％，這樣提高了強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)的可靠性。雖然經(jīng)濟(jì)上有所損失，但余熱鍋爐運(yùn)行的可靠性更為重要，鍋爐系統(tǒng)最重要的是水循環(huán)，保證了鍋爐每一個(gè)受熱面循環(huán)水量充足，可以保證在煙氣溫度達(dá)1200℃、甚至1500℃時(shí)，亦不會(huì)燒壞爐管。
但是，在可靠性提高的同時(shí)，也使系統(tǒng)更為復(fù)雜。若全部采用強(qiáng)制循環(huán)，則僅需要下降管和上升管各一根即可。而該鍋爐DN350、DN400的循環(huán)水管道有8根，使得管道布置較困難，操作復(fù)雜。
3、全機(jī)械振打鍋爐清灰主要有機(jī)械錘打和彈簧振打兩種。該鍋爐內(nèi)部管束和外部管壁均采用機(jī)械振打方式，設(shè)有8套氣動(dòng)機(jī)械振打裝置和70套電動(dòng)機(jī)械振打裝置，總體上與日產(chǎn)爐清灰方式相似，與西北鉛鋅廠QSL余熱鍋爐、貴溪閃速爐和轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐上所用的機(jī)械振打裝置形式相同。但與奧斯龍鍋爐不同，奧斯龍鍋爐采用彈簧錘振打裝置，使用效果較機(jī)械振打效果好。
4、艾薩爐爐頂結(jié)構(gòu)目前，上升煙道、下降煙道采用鍋爐受熱面結(jié)構(gòu)已逐步被世人接受，有些新爐型的爐體本身也采用了鍋爐受熱面，如銅陵公司的奧斯麥特爐上部采用了鍋爐受熱面，這種型式投資省，可靠性大。艾薩爐在爐頂采用了鍋爐受熱面，結(jié)構(gòu)新穎，從鍋爐技術(shù)角度考慮完全可行。但存在一個(gè)問題，即爐頂一旦漏水，水容易進(jìn)到艾薩爐內(nèi)發(fā)生爆炸。曾在QSL爐上有過教訓(xùn)，水冷插件和直通煙道在熔體上部，試生產(chǎn)時(shí)，發(fā)生漏水，水進(jìn)入熔池里，水位到200～300mm才被發(fā)現(xiàn)，所幸當(dāng)時(shí)渣層較厚，未發(fā)生爆炸。故不論上升煙道還是爐頂，一旦漏水，水將會(huì)漏進(jìn)熔池，所以操作要求比較高。因此采取了一些自控措施，如測(cè)量進(jìn)水流量、出水流量，把爐頂單獨(dú)作為一個(gè)受熱面，當(dāng)進(jìn)、出水量有差別時(shí)報(bào)警等。
5、爐體支吊架余熱鍋爐一般采用吊掛形式，吊掛在鍋爐鋼架的最上層，以保證鍋爐受熱面良好的彈性，清灰較容易。若采用支撐形式，則整個(gè)鍋爐剛性較大，使用機(jī)械振打，效果不佳。本臺(tái)鍋爐的上升、下降煙道采用吊掛形式，水平煙道采用支撐形式，但這種支撐與傳統(tǒng)意義上的大框架支撐不同，采用了細(xì)小鋼柱，柱腳鉸接。這種支吊結(jié)合方式主要根據(jù)該爐型決定，因水平部分爐頂?shù)匿摷茌^龐大，對(duì)流管束整體吊掛檢修比較困難，所以采用支撐的形式比較好，上面只有兩根梁，而且可以卸下來，檢修方便。
6、全膜式壁該余熱鍋爐本體、所有外壁包括上升、下降煙道、水平部分外壁、艾薩爐爐頂?shù)染捎媚な剿浔凇８鶕?jù)爐內(nèi)溫度的不同，膜式管子間距為60～100mm。
7、鍋爐與艾薩爐接口在入口部分的3m段有一個(gè)沙封和一個(gè)移動(dòng)式冷卻屏，將其提起后，可放進(jìn)煙道閘板，此做法較新穎。因余熱鍋爐較艾薩爐事故多，余熱鍋爐在運(yùn)行過程中很難做到不爆管、不泄漏，其檢修周期與冶金爐并非同步，故加一個(gè)水冷煙道閘板很有必要。而采用水平式的水冷閘板、提升式的受熱面結(jié)構(gòu)形式比較合理，檢修方便。在白銀爐余熱鍋爐設(shè)計(jì)中亦采用了水平式水冷閘板，但接口部分不能提升。
8、鍋爐出口煙道垂直向上一般來說，鍋爐煙氣出口有向上和水平兩種形式。從傳熱角度看，因?yàn)闊煔庀蛏献撸鴮?duì)流管束有6m高，煙氣充滿不了整個(gè)內(nèi)部空間，下部分受熱面利用率較低，所以煙氣出口采用水平形式比較好。如果煙氣水平出口在中心線附近，煙氣充滿度較好，也能充分利用受熱面。若煙氣出口設(shè)計(jì)為向上的形式，則可充分利用空間，在尾部增加一個(gè)過道，操作人員可以方便地從左邊繞到右邊。
9、鍋爐鋼架該鍋爐的鋼架設(shè)計(jì)有兩個(gè)特點(diǎn)，①熔煉爐用鋼架和余熱鍋爐用鋼架合為一體，此為該爐型獨(dú)有設(shè)計(jì)，常規(guī)余熱鍋爐的鋼架僅是余熱鍋爐的一部分，而很少與熔煉爐整個(gè)廠房連成一體。②鋼架截面大，鋼架高度達(dá)60m。柱子采用截面為1200×600的H型鋼，以承受來自鍋爐與艾薩爐的各種荷載。
10、爐體導(dǎo)向裝置常規(guī)導(dǎo)向裝置上有兩個(gè)環(huán)，一個(gè)與爐體焊接，另一個(gè)與鋼架焊接，爐體熱膨脹時(shí)可以相對(duì)移動(dòng)，因熱態(tài)時(shí)間隙較大，導(dǎo)致爐體振動(dòng)較大，起不到限制側(cè)向位移的作用。本鍋爐爐體導(dǎo)向裝置采用熱膨脹補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，即采用石墨墊片與爐體緊密接觸，外部用螺栓與鋼架連接，結(jié)構(gòu)新穎，與常規(guī)導(dǎo)向裝置不同。運(yùn)行時(shí)，爐內(nèi)煙氣負(fù)壓波動(dòng)，爐體產(chǎn)生振動(dòng)；墊片式導(dǎo)向支架可以緊靠爐體，限制爐體運(yùn)動(dòng)，減少振動(dòng)。