沼气锅炉余热回收技术的改造分析

罗星星

摘要：随着沼气利用技术的不断发展，一种新型的沼气利用技术&沼气发电燃烧技术。其原理是利用沼气作为发电机的动力源，通过一系列复杂的化学反应，将其安装在一个综合发电厂中，产生足够的电能和热量，供其他领域使用。机组自备余热回收装置，可回收沼气锅炉组高温烟气、缸套水热量，用于生物质厌氧处理过程中蒸汽和热水。

关键词：废热利用;沼气锅炉

随着人们对环境问题的日益重视，传统的以煤和石油为主要能源的模式逐渐被人们所摒弃，而沼气作为一种新型的清洁能源，其发展前景广阔。随着我国能源环境的日益紧张，环境变得越来越清洁，节能是工业生产的重要组成部分，也是一个大趋势，我国工业生产中产生的余热资源非常丰富，特别是中、低温烟气余热资源，但是，这部分余热资源的回收利用效率不高，造成资源的极大浪费。为了对余热回收方案进行优化，本论文主要对沼气锅炉组余热回收进行了研究。

本文介绍了一种设计、制造、生产的沼气锅炉回收利用机组烟气余热的高效装置。该机组在造纸、酒精、制药厂、生化车间，餐厨垃圾等生产中有着广泛的应用。配合沼气锅炉组的燃气锅炉、余热锅炉，对处理这类行业的空气污染和节能降耗有着关键意义。现阶段，这类行业整治污垢的首要办法是使用生化法，在处理中形成大量的沼气，并将其用以发电机组后，排出的废烟进到余热锅炉后，对锅炉水进行传热，输出热水或蒸气，再一次运用于软体沼气池中，以推动软体沼气池的连续发酵，提升沼氣产气量。

1利用沼气锅炉组的余热

其余热利用主要包括两个方面，一是对高温烟气的余热回收运用，二是发电机组本身制冷发热量的运用。当今，国内发电机组不能给予发电机组自身制冷发热量的运用，仅有排烟系统余热回收。有四个余热回收运用新项目：

（1）热水种类。用发电机余热回收可制造出90℃-100℃左右的热水。这个设计方案适用北方地区必须采暖的地域。

（2）气体种类。选用烟尘余热回收与吸收式热泵冷冻机组，可给予蓄冷负载。

（3）蒸气种类。烟气脱硝发电机组运用烟尘中的废热可造成饱和状态或过热蒸汽，但其产汽量小，产汽量低。举例来说，一台1MW的沼气锅炉可生产制造大概1.0吨，充斥着蒸气压力0.6MPA的蒸气，作为蒸气负载。

（4）发电种类。依靠发电机组的余热回收，与螺杆膨化机完成发电量。一台1MW沼气锅炉，运用排风余热回收，可配备一台70kW螺杆膨胀发动机完成发电量。

2沼气锅炉结构

沼气锅炉分燃油燃气锅炉与余热锅炉，先分析如下：

燃油燃气锅炉一般为卧式内燃锅壳体。其结构形式可分为干背、湿背两种。背锅锅炉的炉胆（炉膛）后部是泡在水中的“湿背”回燃室，这也是干背和湿背两种形式的最大区别，湿背式炉胆，回燃烧室吸收的热能直接传给水，避免了烧坏问题，同时还能提高锅炉的辐射传热面积和换热效率，国际上广泛使用。

余热锅炉一般包括：过热器、蒸发器、省煤器及辅助设备及附件等。余热锅炉是利用机组排出的烟气送至余热锅炉进行热交换，产生过热蒸汽或热水，以节省燃料，实现经济节能。

一般状况下，锅炉均值温度在20～30℃上下，超负荷运转时，锅炉排烟系统温度一般在180-220℃，锅炉平均沼气消耗量150m³（标准）/吨蒸汽，锅炉运行时间按每年340天计算，实测统计：年沼气消耗量为l224000m³左右，CO2：排放量为1284.9t。若提升锅炉热效，在相同条件下，可降低沼气耗费，降低CO2排出。因此，最大限度地使用废气余热回收，将锅炉给水温度由20～30℃加热至50～60℃，这样既可合理提升锅炉的热效，又减少沼气耗费，并且还可以减少锅炉排烟系统对环境空气的环境污染，进而实现节能降耗的总体目标，有益于公司的长久平稳发展。

3环保节能系统原理，构造与特点

3.1系统环保节能基本原理

对锅炉排烟道系统进行电加热器，加热交换器管中的水，管内为排烟系统安全通道，在热交换器通道加一循环水泵，使管中的水能够充足吸热反应，直至环境温度做到50-60℃时再给锅炉补水。

3.2节约能源管理体系

原先的锅炉补水是依照锅炉控制程序流程由2m软储水箱补离心水泵补水，软储水箱温度约20～C。经过技改项目后，提升了一套锅炉补水设备，一般选用不锈钢板隔热保温调整储水箱补水保温，不锈钢板隔热保温调整储水箱内的温度经循环水泵，热交换器后不断升温，做到温度50～60℃。这套系统软件产生问题时，继电器V1得电，逐渐由软储水箱给锅炉补水，防止供水设备产生故障造成锅炉低水位停炉。

在锅炉自动控制系统正常运行后，原离心补水泵经不锈钢板隔热保温调整储水箱存储的软化水处理提供锅炉，锅炉正常点燃形成的蒸气被送出。因为不锈钢水箱水位线降至液位仪调节仪设置的低限制值，因此，V251"补水电磁阀V251"水侧打开，循环水侧关闭，补水灯亮，循环灯熄灭，系统原有的软水箱补水，软水通过热水循环泵和换热器热交换后送到不锈钢保温水箱储藏。不锈耐热水箱

补水过程结束，液面上升到开始使用液位控制仪。

锅炉进水温度上升，不锈钢隔热保温调整储水箱内的水位线达到水位调节仪设置的高限制值时，三通补水继电器补水侧合闭，冷却循环水侧开启，循环系统灯亮了，补水显示灯灭掉，热交换器用循环水泵从不锈钢板隔热保温调整储水箱供水，软化水经不断热交换器后回热调节储水箱存储，这种循环往复。

最大限度地使用锅炉烟尘的余热回收，将进水温度由20～30℃升到50～60℃，使供水温度有很大提升，这样既能有效地提升锅炉的热效，又能减少沼气的耗费，与此同时还能减少锅炉排污的粉尘对环境空气的环境污染，完成节能降耗。

3.3环保节能系统特点

该余热回收利用环保节能控制系统简单，PLC能够根据STEP-200开发板控制原锅炉控制。有效挑选换热器，能够保证余热回收利用的高效率。本体系中的换热器采取全不锈钢板三维针肋加强传热。JNQZ—12型热管壳式换热器，具备传热指数高，传热系数小，抗腐蚀，体型小的特性。此外，还需要考虑到热交换器的轴向翅片应该是中断式的，这类翅片能使烟幕无论横着，竖向冲洗，所有针肋拓展表面都能遭受烟尘横着渗流冲洗并在针肋反面产生对应的稳定漩涡和流回区，根据持续毁坏，再次产生烟尘热附面层，使其变软，进而大幅度降低传热系数，提升导热系数。JNQZ-2型换热器有利于加热炉排烟道热交换器的安装，便于技术改造。

4改革实施

4.1力学部分

先支好烟道，切断烟道，安装好烟道换热装置，然后安装不锈钢保温调节水箱和进料液位。

进料管，液面控制仪;最后切断软储水箱的软水出水管，安装旁通阀补水管，循环自来水管，循环水泵，三通电磁阀。在组装时，新提升的管路选用电焊焊接和卡箍连接，循环系统自来水管和不锈钢保温水箱要隔热保温处理，全部支撑架和露出部分都需要上漆，防腐蚀。设定成功后，根据旁通阀补水管和循环传热管路，将软储水箱，不锈钢隔热保温调整储水箱，循环水泵，排烟道热交换器串接为“内+外”循环系统传热系统，用以锅炉补水。

4.2电力自动化操纵

原先的锅炉PLC控制程序流程全是用STEP7-200程序編写的，为便于控制，把锅炉排烟道余热回收利用系统的调节部分和原程序做了比较，提升了PLC程序代码，对LC程序流程进行程序编写。过程主要参数的安装和调节设置不锈钢板隔热保温调整储水箱水位线控制参数，调节不锈钢板隔热保温调整储水箱一次补水流量，不锈钢板隔热保温调整储水箱下限分别设定，高度限制值，限位开关限制值;用PLC编程器键入新的额外程序流程，接好相对应的控线，再进行仪表设备调节。在锅炉正常运行后，PLC逻辑性检验标准如果满足，必须分别对烟尘余热回收利用环保节能体系的3个过程即锅炉补水过程，不锈钢板调储水箱补水过程，

隔热保温调节保温水箱水（锅炉补水）升温过程的功能实验。实验时要需注意对不锈钢板隔热保温调节储水箱有极低限制值的警报，要立即断开锅炉系统的稳定性进行调节。在不锈钢板隔热保温调整储水箱出现极低水量时，电动式自动化控制箱蜂鸣器应同时警报。这时，应查验清除锅炉补水故障，如果是热循环水泵或继电器发生故障，则自动转换锅炉补水系统，将原供水设备（软储水箱）改成锅炉补水。维修或拆换继电器或循环水泵。每台调节正常后，能够实现系统联网调节，调节正常后锅炉就可以逐渐运行，试运转。锅炉排烟道热交换器运作时，要调节水阀的开启度，以均衡调整热循环出水量。

5节约能源

通过对锅炉进行技术改造，根据仪表盘信息表明，锅炉的过剩空气系数由220℃减少到120。约为C;锅炉软化水的补水温度由20℃升高到50～60℃。炉内热效从原先的85.22%—87.52%提升到91.42%-93.72%，CO2排出降低6%（烟尘温度每减少l6℃，锅炉热效提升1%，CO2：排出降低l%）。在加热补水保温全过程中，减少了热能损失，热效明显提升，与此同时降低了沼气的耗费，既减少了电力能源，又减少了烟尘量。

结语

废热回收是一条经济发展高效率低能耗的有效途径，而沼气工程技术性把沼气作为一种绿色能源，它不但能够耗费废弃物，降低空气污染，并且还能造成热量，电磁能，达到生产制造生活需要，符合可持续发展观的策略要求。

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