燃气锅炉烟气余热冷凝回收研究与应用

虞 甫

中国石化达州天然气净化有限公司 四川 达州635000

引言

近年来,我国城市化进程不断深入,在一定程度上增加了能源消耗量和污染排放量,节能减排政策的重要性日渐突出。天然气作为清洁型能源的一种,其应用范围也越来越广泛。然而,天然气的燃烧产物含有大量水蒸气和冷凝潜热,如果排烟温度较高,会导致能源严重浪费[1]。因此,研究和探索高效回收燃气锅炉烟气余热方法已经迫在眉睫,这不仅是提高燃气锅炉供热效率的必然需求,也是缓解天然气供热成本增加与环保需求提高之间矛盾的有效措施。

一、燃气锅炉烟气余热冷凝回收技术

(一)常规冷凝式回收技术。常规冷凝式回收技术通常有整体型和分离型两种。二者在应用过程中,都需要通过燃气锅炉一次网回水与烟气展开间接换热。具体来说,在燃气锅炉实际运行并达到一定负荷后,较高温度的一次网回水与烟气间接接触,不能充分发挥潜热作用,只能回收其中一部分余热。但随着燃气锅炉降低运行负荷,一次网回水以及排烟温度也会逐渐下降,此时如果降到露点温度以下,就能够充分回收烟气中的冷凝潜热。但结合供暖季实际情况进行分析,由于常规是冷凝回收技术在实际应用过程中容易受到一次网回水限制,所以应用率并不高。

(二)降低冷却剂温度回收技术。以上提到,常规冷凝式回收技术之所以应用率不高,是因为一次网回水温度较高,在短时间内无法将烟温降低到烟气露点温度下。而通过降低冷却剂温度回收技术,能够有效解决这一问题。在实际应用过程中,可以利用低温冷却剂代替一次网回水,并回收烟气潜热及显热。现阶段,这种技术应用范围越来越广泛,常见的技术有电热泵技术和吸收式热泵技术两种,两种技术均是利用热泵技术制造低温冷却剂,并将其与烟气进行换热,从而是烟气冷凝并释放潜热。

(三)提高烟气露点温度回收技术。众所周知,燃烧锅炉烟气露点温度和水蒸气体积分数以及分压力呈正比关系,所以通过提高烟气露点,能够有效回收烟气余热。以下介绍两种常见的露点温度提升方式:第一种增加燃烧空气氧浓度。顾名思义,就是通过增加空气中氧气浓度,达到降低空气系数的目标,为天然气充分燃烧奠定良好基础,从而提高燃气锅炉供热效率[2]。第二种增加燃烧空气含湿量。在实际应用过程中,可以在空气中通过直接接触方式增加水蒸气,以此提高露点温度,这种技术能够将烟气余热全部回收。

二、燃气锅炉烟气余热冷凝回收技术的实际应用

(一)常规冷凝式回收技术具体应用。该技术在实际应用过程中,需要在燃气锅炉烟气出口管道增加间接式换热器,尽可能不改变锅炉本体状态。如此会使一次网回水从热站出来后,经过间接式换热器与烟气换热,在应用该技术时,烟气余热回收量能够直接受到冷凝式余热回收换热器换热量的影响。通常情况下,针对常规燃气锅炉,需要先计算换热器换热面积,而后核算不同进口参数的回收与热量,接下来计算年度烟气余热回收量,从而得出供暖季燃气节约量。所以在应用该技术时,需要合理选择换热器,为了提高换热效率,可以采用逆流换热方式[3]。

(二)降低冷却剂温度回收技术具体应用。上问提到,该技术在实际使用过程中,需要通过热泵技术制造低温冷却剂,使其与烟气换热,所以本文针对较为常见的吸收式热泵技术展开详细分析。吸收式热泵能够有效解决常规冷凝式回收技术一次网回水温度较高技术,并且能够提高烟气余热吸收量。例如:直燃式溴化锂水溶液吸收式热泵是现阶段较为常见的技术之一,共由三个部分组成,第一部分为供回水部分,在燃气锅炉运行过程中,一次网回水会经过冷凝器吸热温升,而后返回燃气锅炉并重新加热。第二部分为直接接触换热,能够使烟气与喷淋水直接接触,并升高温度,而后经过蒸发器释放热量,重新与烟气换热。第三部分为吸收式热泵技术内部循环。在选择吸收式热泵过程中,为了能够保证其与烟气接触能够产生低温喷淋水,需要科学计算出热泵蒸发器吸收热量以及冷凝器释放热量。

(三)提高烟气露点温度回收技术具体应用。提高烟气露点温度回收技术是建立在冷凝式预热回收系统基础上发展而来的,以下本文将针对空气加湿直接和间接烟气冷凝余热回收技术进行分析[4]。与传统烟气冷凝技术相比,该技术能够在一次网回水温度较高情况下吸收潜热,主要原理是通过增加空气湿度,能够提高烟气中水蒸气分压力,从而提高烟气露点。

结束语

综上所述,本文针对常规冷凝式回收技术、降低冷却剂温度回收技术、提高烟气露点温度回收技术实际情况及具体应用展开分析,这三种技术均能够有效回收燃气锅炉烟气冷凝预热回收量,可以充分提高燃气锅炉供热效率,同时降低能源损耗,到达节能减排目标。但在实际应用过程中,三种技术在经济性、环保性、节能性方面仍然存在一定差异,需要综合分析三个方面,结合燃气锅炉不同的供热负荷大小,针对性选择烟气冷凝回收技术,有效提高燃气锅炉运行效率。