高压蒸汽锅炉烟气排放控制分析

李光军

摘 要： 本文主要针对减少锅炉烟气余热排放和降低烟气排放温度的具体解决措施进行了深入的分析和详细的探讨，通过研究利用锅炉内的烟气余热来提高锅炉中的进水温度，从而有效地控制烟气氧含量以及剩余空气的系数，进一步的提高锅炉的制热保温效果，使其达到节能减排的最终目的。

关键词：余热;锅炉; 高压蒸汽; 节能减排

0引言

稠油开采需要耗费大量的人力物力以及資金，其开采的风险也较大，然而经济效益却相对来说并不理想，我国有着世界闻名的克拉玛依油田 ，这是我国非常重要的稠油生产基地，在此油田的实际开采过程当中，所消耗的能源有多种类型，主要为天然气、煤、轻质原油以及清水等，其能耗主要由三个环节构成，其中最有用的能耗为油层吸收部分。根据多方检测结果显示，有15%的能源在生产的过程当中因为这样和那样的原因导致能源利用率的不必要损失，然而在15%的损失中，有将近于70%的损失是由蒸汽锅炉导致的，由此可见，对于研究如何能够解决锅炉在生产过程当中的热损失，以及对于余热的充分利用是提高锅炉热效率，降低稠油开采能耗的最关键环节。

1高压蒸汽锅炉效率分析

对于一个使用天然气进行燃烧的高压蒸汽锅炉，其热效率公式为以下所示：

在上述公式中，q2表示排烟热的耗损 ，q3则表示不完全燃烧热耗损，q5表示为锅炉自身及附件热损失具体数值。

在针对稠油资源实际的开采过程当中，蒸汽锅炉所损耗的热损失最为严重的就是排烟热损失，其主要耗损率在总热损失中占有最大的份额，约在80%到90%之间，然而 锅炉的附件所造成的热损失就占到了7% 到8% 左右，因各种原因造成的热损失占到2% 。根据有关规定，高压蒸汽锅炉采用天然气为燃料时烟气排放所保持的温度应该是在小于等于180° ，上述油田蒸汽锅炉的烟气排放量在很大程度上都大幅度的高于180° ，有时甚至达到300°左右 ，因此，对于高压蒸汽锅炉的效率来说，怎样才能降低烟气排放的温度使烟气余热得到充分的利用，这是提高锅炉制热效率的关键环节 ，这直接导致了烟气排放热损失的最直接的因素-烟气温度过高和过剩系数。

假使锅炉自身以及附件热损失为零，那么锅炉效率和烟气排放温度以及过剩空气系数的关系如下图一所示：

根据上面公式可以看出，在实际生产过程当中烟气排放温度每次提高大约23°左右 ，相应的就会导致锅炉热效率减少1% ，也就会使锅所产生的炉热效率降低0 .7%左右 。

2蒸汽锅炉烟气排放温度控制研究

相关工作人员通过精确的研究和分析总结出，在实际的生产建设过程当中，如果能够合理的控制烟气排放温度，就会直接导致提升锅炉热效率 。上述文中提到的克拉玛依油田具体针对普及较广的高压蒸汽锅炉SF-52.8/17.2-YQ试行了关于延期排放温度以及烟气排放量等多方面的研究与测验，结果显示此种型号的锅炉所使用的燃料天然气，额定蒸发量为52 8吨每小时 ，其出口蒸汽温度为310°，效率为85% 。

2.1烟气温度控制

针对烟气温度进行控制首先可以采用室内布置式蒸汽锅炉。此类型的锅炉可以采用300多度左右的烟气容热，进而达到提高锅炉内的进水温度这一目的。这类型的余热利用方式在工艺以及改造难度上有着非常明显的优势，且余热利用效果明显。 在实际安装过程当中，可以采用针形管换热器安装在锅炉的对流段上面 ，这样可以经过换热降温达到了控制烟气排放温度的目的，但是这种针型管换热器有一个弊端就是容易出现腐蚀穿孔的问题，针对这种现象可以采用SGR304不锈钢材质的热管换热器，这种换热器能够很好的解决腐蚀问题，并且具有使用寿命长和水流阻力小等诸多优点。更重要的是采用这种换热器所达到的各项指标已经完美的超过了设计要求的1. 5% 。

针对烟气温度进行控制的另一个方法就是使用移动撬装式高压蒸汽锅炉。在实际的使用过程当中这种移动撬装式的蒸汽锅炉可以在很大程度上减少供气线路的不必要损失，然而 其布置的方式却存在两个问题，一方面是容易造成冻裂， 另一方面是较冷的空气进入炉膛会直接影响到耐受的效果，并且降低炉膛内的温度。为了防止出现以上问题，可以通过利用烟气余热加热助燃空气，使空气换热器替代水换热器，如下图2所见 ：

经过多次实验证明，通过把空气换热器放于高压蒸汽锅炉的对流中上位置，借助引风机平衡空气换热器和风道与风阻，使其达到炉膛温度上升的效果。经多方研究证明其祝热效率增加了1 .8% 。

2.2烟气排放量控制

由于烟气排放控制的最关键问题是通过准确检测锅炉烟气含氧数值，从而采取有效的控制，从而达到锅炉内合适助燃空气和天然气的合理比例。对于室内布置式高压蒸汽锅炉来说，在实际的使用过程当中，可以采用通过送风机实现变频器控制转速，从而有效控制空气的输送量。表一所示 ：

通过动态调整空气的含量， 促使锅炉内的空气数值与烟气含氧量形成最为优化的比例，最终达到大幅度的降低烟气排放热损失。

3结束语

根据锅炉布置的实际情况，通过采取不同的烟气排放量以及控制技术，达到的质量效果以及节能减排效果尤为显著，室内布置或者移动撬装式蒸汽锅炉的使用都可以很好的控制烟气排放量和锅炉温度，这在很大程度上进一步的提高了锅炉的制热效率，也达到了控制烟气排放的目的。

参考文献：

[1]厉剑梁. 燃气—蒸汽联合循环机组余热锅炉优化研究[D].华北电力大学（北京），2017.

[2]郑钦臻. 燃煤锅炉电除尘器及湿法脱硫对微细颗粒物控制与排放特性的应用研究[D].浙江大学，2017.

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