锅炉烟气余热回收技术的应用探讨

田跃平

摘要：近年来，能源价格逐步攀升，同时世界能源也逐渐紧缺，我国虽然是能源大国，但是如不加强节能技术研究和应用，对于我国经济的发展将是一个巨大的阻力。锅炉烟气携带着污染物，同时还带走了大量的热能，对烟气进行合理处理，不仅可以减少污染物的排放，同时有效的利用了能量，降低了生产成本。因此，锅炉烟气余热回收技术应该重点研究，并落到实处才行。

关键词：余热锅炉；烟气余热回收技术；应用分析

1 锅炉烟气余热回收的概念

燃气锅炉排放烟气中含有大量的水蒸气，其气化潜热占天然气低热值的比例达到10%～11%，这部分水蒸气排入大气后冷凝，造成冒白烟现象，形成景观污染，促使PM2.5排放指数增加。因此，深度回收利用包括水蒸气气化潜热在内的烟气余热对节省能源和减少污染物排放量都有重要意义。

针对燃气锅炉烟气余热回收，传统采用的技术是加装冷凝换热器和空气预热器，但实际使用中受到热网回水温度和空气温度的限制，余热回收效果非常有限。采用吸收式热泵技术，可以有效地将烟气余热深度回收，将水蒸气大部分潜热转移至供暖热水侧。

其原理是吸收式热泵在天然气燃烧高温热源的驱动下制取低温冷水，锅炉的烟气作为吸收式热泵的低温热源在喷淋塔内同低温冷水进行直接接触式换热，由于冷水的温度较低，因此，烟气的温度可以降至25℃甚至更低。该技术突破了热网回水温度的限制，可应用于回水温度较高的供热系统中。

2 锅炉烟气余热回收技术原理

燃气锅炉的排烟温度一般在120℃～250℃，烟气中有7%～15%的显热和11%的潜热未被利用就被直接排放到大气中。这不仅造成大量的能源浪费也加剧了环境的热污染。通过烟气余热回收装置不仅能够满足加工生活热水或采暖水的需要，也能够将燃气锅炉的排烟温度冷却至40℃～80℃使得锅炉的工作效率显著提高，降低天然气消耗，降低能耗成本。当经过热回收后的烟气温度低于露点温度时，锅炉效率理论可以提升 10%-15%，当经过热回收后的烟气温度高于露点温度时，锅炉效率理论可以提升7% 左右。

3 烟气余热回收利用技术应用

3.1 回收锅炉烟气余热设备

由于热媒式换热器具有较多的运转设备，对设备养护工作需要较高的费用，同时提出了较为严格的系统要求，因此，在国内的使用比较少。热管属于一-种高效且新型的传热设备，传递内部的热量主要依靠循环体系，它具有的热导率相当于金属的几倍。热管式换热器使用的传热材质相较于其他类型的换热器，在能源利用、废热回收、原料节约、成本节省等方面具有绝对的优势，尤其是在回收中低温余热中的应用，并且大量应用于锅炉回收余热过程中，同时获得了显著的节能效果。

3.2 烟气余热回收装置

如今，国内外烟气余热回收装置主要有加装低压省煤器、热媒式换热器、热管换热器、回转式换热器等等，在这之中，经常用的有热管式与热媒式。在这之中，热媒式换热器因为运转设备相对较高，设备维护与用于运转的费用相对较大，且对于系统方面的要求也较为严格，目前在国内运用相对较少。另外，热管则是一种新型化与高效化的传热元件，其内部主要借助的是工质循环来传输热量。

3.3 热管式换热器的应用

在锅炉排气热通道安装热管设备能够大大回收对烟气余热产生的热量。安装热管是实施锅炉烟气余热回收处理技术的最好选择。安裝热管设备后的锅炉烟气热度会有所下降，适合安装在任何类型的锅炉，例如在用氢气作为燃烧材料的锅炉安装上热管，烟气余热普遍低于75℃，用石油做燃料材料的锅炉热度普遍低于95℃，CFB锅炉热度更低，围绕60℃上下浮动。由于热管材料感度超高，并且热量的传递是通过真空传播，真空的对空气的热量阻碍小，所以比起铁质管、气体加热管，热管的回收余热效果更为显著。

鉴于热管式换热器具有文中所述等优点，适宜被应用于烟气余热的回收中，例如应用于石油工业、电站行业、氮肥行业等。在应用中应注意以下技术要点：一.为防止换热器在工作 中阻碍烟气流通而影响锅炉产热效率，应适当加大换热器热管的橫截面积，以防热管被颗粒物粘附使之橫截面积变小甚至发生堵塞，发生爆炸等安全问题。二、注意换热器的检查修理问题，锅炉燃烧产生烟气，长期会在换热器热管外壁附着尘灰，影响换热器的换热效率。三、防止气体在热管内结垢现象的发生。由于换热器工作要点是烟气与水在交换器热管内交换而降温烟气，在冲击过程中水对烟气的冲撞浸泡作用力会使烟气中的颗粒物附着热管内壁，水中矿物质也可能粘贴于热管内壁，从而发生热能回收的低效率，因此，应多加防范。

浙江职业技术学院供学生生活用蒸汽锅炉的烟气余热回收项目便取得了极大的成功。运行一个月后，所有数据均达到预期标准，烟气平均降低50℃左右，一年可产生60℃热水约27830t，实际回收热量5.24X10A9kJ，锅炉效率提高2.1%。经过推算，该项目运行每一年可节省蒸汽2440t，可节省原煤824.7，直接经济效益为481900元。

3.4 对冷凝水进行回收技术

我国陕西省能源中心吴仰天高级工程师发明设计的一种特效节能天然气锅炉，已经具备冷凝式锅炉的概念。其结构特点是，燃烧器的喷头从锅炉底部沿燃烧室内壁的切线方向喷入天然气燃烧。烟气经炉膛和对流受热面放热后流到锅炉侧上方的换热器，换热器中设有排烟口和进水管，进水管四周有多排小孔向烟气喷水，可使排烟温度降至250℃，锅炉的热效率可达100%以上。

国内己研制出了冷凝式燃气热水器（炉）的样机（包括冷凝式换热器），但目前尚无产品上市。我国是一个发展中国家，保护环境和合理利用资源是基本国策，不能走先污染、后治理的老路。因此，必须首先广泛开辟气源，创造条件使用洁净燃料。其次是大力研制冷凝式燃气锅炉，并将利用天然气本身的特点，开发既能提高锅炉热效率，又能使附加产品得到综合利用的系统，这将使保护环境和大幅度节约非常珍贵的清洁燃料―天然气的有效方法。

带有发电站的工业锅炉，电站需要以水作为冷却介质，对凝汽器中的蒸汽进行冷却。汽轮机凝汽器热交换后的冷却水经冷却设施冷却降低温度后，又输送至凝汽器循环使用的供水系统。通常汽轮机凝汽器热交换后的冷却水只有40°C～45℃由于温度较低，这部份的热量往往被忽略。但对这部份热量进行回收，不仅可以减少热损失，还降低了冷却设备的负荷。

3.5 高温炉渣余热回收

蒸汽锅炉在燃烧过程中会产生大量的高温炉渣，炉渣中含有大量的物理热能（一般有800℃～950°C），其物理热损失直接关系到锅炉的经济运行。锅炉高温炉渣热能被回收，可有效提高锅炉的热效率2%以上。工业锅炉在实现以上余热回收之后，将大大减少热量的损失，提高锅炉热效率。

4 结语

近些年来，锅炉烟气余热利用技术作为节能、环保、安全、高效的可再生能源技术已日趋成熟，被不少专家和企业看好。据统计，我国有工业锅炉50万台，总容量达180万蒸吨/时。以生产每吨蒸汽消耗标煤130千克、锅炉运行率54%计算，全年工业锅炉消耗的标准煤高达11亿吨。锅炉热效率每提高1%，就可节省标煤1100万吨，减少二氧化碳排放4000多万吨，经济效益和环保效益显著。

参考文献

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（作者单位：富尔顿热能设备有限公司）