1、传统废热锅炉结构

传统废热锅炉总体结构见图1， 汽包与废热锅炉本体之间通过4根上升管及2根下降管联结， 利用汽水密度差及汽包的高位实现自然循环， 使系统安全运行。图1中捕集器设置在废热锅炉本体出口管箱内， 冷却后的过程气流经捕集器使液态收集后经冷却后排出并收集。由于传统废热锅炉结构原因， 必须在反应器前后布置两套废热锅炉才能实现充分回收。

2、新型废热锅炉结构

新型废热锅炉结构上最突出的创新点是减少了低温过程气冷却器II (低温废热锅炉)。根据废热锅炉设计工艺参数， 取消了低温废热锅炉后， 必须在高温废热锅炉本体或汽包中增设能使过程气再次冷却的换热器， 以便使经反应器反应后的含过程气冷却并产生蒸汽和回收资源。通常废热锅炉主要由废热锅炉本体、汽包及上升管和下降管组成。废热锅炉本体其实质是一台蒸发换热设备， 热源为高温过程气， 被加热介质为接近饱和的锅炉水; 汽包应具有足够的蒸汽容积和水容积， 主要作用是使本体中换热管在热负荷作用下能持续得到适当的水量， 并由汽包的高位系统及汽水密度差获得一定的循环动力， 以满足水循环可靠性的各项要求; 汽包内部设置汽水分离装置， 使汽水混合物在汽包内充分分离， 得到含水及杂质少的蒸汽;锅炉给水在进入废热锅炉本体前在汽包内加热到饱和， 提高了循环动力; 饱和的锅炉水经下降管流入废热锅炉本体进行加热蒸发， 本体中的汽水混合物经上升管流入汽包， 如此循环达到废热锅炉系统的安全运行; 根据汽包的独特作用， 一般汽包内不能设置蒸发换热管， 以免影响水循环和废热锅炉本体的安全可靠性。

对废热锅炉设计参数作了多种方案进行比较，并通过传热计算、流阻计算及水循环计算， 提出了两种一体化设计方案。即在汽包筒体下半部储水部分直接增设一组蒸发器的方案以及在废热锅炉本体中直接增设一组蒸发器的方案。经传热计算、流阻计算及设备强度计算， 在废热锅炉本体中直接增设一组蒸发器存在两大缺陷， 一方面造成设备结构极为复杂; 另一方面废锅本体管板由于两组蒸发器介质温差的不同而引起的管板上下两部分的温差应力较大， 管板的设计困难， 甚至很难确保废锅运行过程中的安全可靠性。而在汽包筒体下半部储水部分增设一组蒸发器， 虽然有别于传统汽包的设计， 但根据设计参数进行详细计算， 其结果完全可行， 并能确保系统水循环正常工作。最终设计的新型废热锅炉系统总体结构见图2。