燃气锅炉烟气余热回收技术探究

一、锅炉烟气余热回收

简介：

工业燃油、燃气、燃煤锅炉设计制造时，为了防止锅炉尾部受热面腐蚀和堵灰，标准状态排烟温度一般不低于180℃，最高可达250℃，高温烟气排放不但造成大量热能浪费，同时也污染环境。热管余热回收器可将烟气热量回收，回收的热量根据需要加热水用作锅炉补水和生活用水，或加热空气用作锅炉助燃风或干燥物料。节省燃料费用，降低生产成本，减少废气排放，节能环保一举两得。改造投资3-10个回收，经济效益显著。

（一）气—气式热管换热器

（1）热管空气预热器系列

应用场合：从烟气中吸收余热，加热助燃空气，以降低燃料消耗，改善燃烧工况，从而达到节能的目的；也可从烟气中吸收余热，用于加热其他气体介质如煤气等。

设备优点：

*因为属气/气换热，两侧皆用翅片管，传热效率高，为普通空预器的5-8倍；

*因为烟气在管外换热，有利于除灰；

*因每支热管都是独立的传热元件，拆卸方便，且允许自由膨胀；

*通过设计，可调节壁温，有利于避开露点腐蚀

结构型式：有两种常用的结构型式，即：热管垂直放置型，烟气和空气反向水平流动，见图1；热管倾斜放置型，烟气和空气反向垂直上下流动，见图2。

（二）气—液式热管换热器

应用场合：从烟气中吸收热量，用来加热给水，被加热后的水可以返回锅炉（作为省煤器），也可单独使用（作为热水器），从而提高能源利用率，达到节能的目的。

设备优点：

*烟气侧为翅片管，水侧为光管，传热效率高；

*通过合理设计，可提高壁温，避开露点腐蚀；

*可有效防止因管壁损坏而造成冷热流体的掺混；

结构型式：根据水侧加热方式的不同，有两种常用的结构型式：水箱整体加热式（多采用热管立式放置）和水套对流加热式（多采用热管倾斜放置），如图3所示

（三）气—汽式热管换热器

应用场合：应用热管作为传热元件，吸收较高温度的烟气余热用来产生蒸汽，所产生的蒸汽可以并倂入蒸汽管网（需达到管网压力），也可用于发电（汽量较大且热源稳定）或其他目的。对钢厂，石化厂及工业窑炉而言，这是一种最受欢迎的余热利用形式。

燃气锅炉燃烧中余热回收利用的措施

摘要：随着新能源的流行，对燃气锅炉燃烧过程的余热进行回收是未来发展的必然趋势。在对天然气基本特征进行介绍的基础上，分析了排烟温度对余热回收中的冷凝率和锅炉供热效率的影响情况，发现存在反比例关系，而空气含湿量对水蒸气露点温度具有促进作用，有利于水蒸气热量的冷凝回收。

关键词：燃气锅炉；燃烧余热；回收利用

引言

加热炉所具有的余热资本性最大限度的回收了所产生的余热资本，并且还提升了该余热资本的利用效率。加热炉体系的应用充分表明了，该余热资本所具有的回收技能不仅提升了加热炉燃料的利用效率，还可以综合应用烟气以及蒸汽等余热资本，在获得经济效益的同时，也获得了明显的社会效益，所以可以被广泛的推行与使用。

1当前燃气锅炉烟气余热回收技术分析

1.1利用蒸发器回收余热技术

所谓的燃气锅炉烟气余热回收技术，在早期就是指把燃气锅炉中的燃气，进行再次过滤，获得里面的热能，对这些热能加以利用，达到节约资源，减少浪费的目的。在温度比较低的时候由于烟气的温差都比较小，所以工作人员在这个时候需要不断的对排烟温度进行降温处理，以保证受热面的温度正常。但由于早期的烟气余热回收工具的回收能力的有限，所以导致当烟气的温度超过了设备的露点温度的时候，也就是达到了零下160℃时，烟气的会收率被大幅度的降低，这也就导致了有很多烟气余热并没有被我们回收利用到，造成了很大的浪费。但现在，随着科技技术的不断进步，燃气锅炉烟气余热回收技术经过不断的改良，产生了蒸发器回收余热技术，这种新技术比较传统的烟气余热回收技术，更加的容易操作、更加的稳定，而且还能够有效的提升烟气余热回收利用的效率，减少烟气中热能的损失。蒸发器烟气余热回收技术可以在水蒸气之中对烟气进行分解，保障烟气中的热量得到更好的分解和释放。由于蒸发器烟气余热回收装置与之前的烟气余热回收装置工作原理不相同，蒸发器的烟气余热回收技术由之前的单向对流热改进成了凝结式换热，设备中增添了很多的玻璃材料，为了在冷凝式锅炉烟气回收过程中出现严重的腐蚀问题，操作人员需谨慎操作，对冷凝液的腐蚀问题做好防护。

燃气锅炉烟气余热深度回收技术及应用分析

1、概述

燃气锅炉作为主要的采暖设备,燃烧产生的烟气温度通常很高,这些

烟气含有大量的显热和潜热,如果不经处理直接排放到大气中会造成

能量浪费。排烟温度越高,排烟热损失越大,一般排烟温度升高

15~20 ℃,就会使排烟热损失增加1%,如果能将这部分热量回收利用

起来, 不仅节约能源,而且提高了锅炉热效率。目前,烟气余热回收技

术主要有两种:热泵式烟气余热回收技术和换热器式烟气余热回收技

术。

热泵式烟气余热回收技术前期投资成本高,所需安装空间较大;换热

器式烟气余热回收技术一般仅在锅炉尾部烟囱上加装烟气余热回收

装置,但受被加热介质温度等方面的限制,处理后的低温烟气温度仍

然较高,大部分水蒸气汽化潜热未被回收利用,造成能源浪费和环境

污染。由于天然气成分绝大部分为烃,燃气锅炉排烟中水蒸气的体积

分数较高,烟气可利用的热能中,水蒸气的汽化潜热所占份额相当大,

若将烟气冷却到露点温度以下,并深度回收利用天然气燃烧时产生的

水蒸气凝结时放出的大量潜热,可进一步提升燃气锅炉热效率。

2、冷凝热回收计算

锅炉烟气显热的回收量主要体现在锅炉排烟的温降幅度,而潜热回收

量主要体现在烟气中水蒸气的凝结量,即当排烟温度低于露点温度,

有水蒸气凝结时,烟气的放热量应用烟气的焓差表示。不同地区燃气

成分不同,不同锅炉燃烧工况不同,所以燃烧产物即烟气的成分和状

态各不相同,特别是烟气中水蒸气含量各异,使得烟气热回收潜力存

在差异。

选取过量空气系数α=1.1,相应露点温度为 58.15℃的工况进行相关

参数的计算。根据供热系统实际运行工况,相对于锅炉本体排烟温度(一级余热回收装置进口烟温)为 110 ℃时,不同排烟温度下显热回

收量、潜热回收量、水蒸气冷凝率以及锅炉热效率增量的计算结果。

由计算结果可知,排烟温度越低,水蒸气冷凝率越高,潜热和显热回收

量也相应越高。当排烟温度低于 60 ℃(接近烟气露点温度)时,回收

总热量及锅炉热效率的变化值迅速增大,这主要是由于排烟温度低于

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烟气余热回收利用改造项目

技术方案

＊＊*节能科技有限公司

二O一二年 2 / 7

一、运行现状

锅炉房配备2.1MW锅炉2台（一用一备），供热面积5万m2 ；**炉配备2。1MW锅炉2台(一用一备)，供热面积4。5万m2。经监测,**锅炉房2台锅炉正常运行排烟温度在150—-170℃，平均热效率在89%，＊*锅炉房2台锅炉正常运行排烟温度在160-180℃,平均热效率在88%，(标准应不高于160℃).锅炉系统运行进出水温差较小，排烟热损失较大，同时影响锅炉热效率的提高，回收利用潜力明显.

二、技术介绍

烟气冷凝回收利用技术是国家第一批特种设备节能技术推荐目录中的成熟技术。有着显著的节能效益。主要原理：

1m3天然气燃烧后会放出9450kcal的热量，其中显热为8500kcal,水蒸气含有的热量（潜热）为950kcal。对于传统燃气锅炉可利用的热能就是8500kcal的显热，供热行业中常规计算天然气热值一般以8500kcal/nm3为基础计算。这样，天然气的实际总发热量9450kcal与天然气的显热8500kcal比例关系以百分数表示就为：111%，其中显热部分占100％，潜热部分占11％，所以对于传统燃气锅炉来说还是有很多热量白白浪费掉。

普通天然气锅炉的排烟温度一般在120—-250℃，这些烟气含有8%-—15%的显热和11%的水蒸气潜热。加装烟气冷凝器的主要目的就是通过冷凝器把烟气中的水蒸气变成凝结水，最大限度地回收烟气中含有的潜热和显热，使回收热量后排烟温度可降至100℃左右,同时烟气冷却后产生的凝结水得到及时有效地排出(1 nm3天然气完全燃烧后，可产生1。66kg水），并且大大减少了co2、co、nox等有害物质向大气的排放，起到了明显的节能、降耗、减排及保护锅炉设备的作用.从而达到节能增效的目的。

三、改造方案

3.1、设备选型

烟气余热回收器选用瑞典爱瑞科（AIREC）板式烟气热回收器。