浅谈锅炉烟气余热回收技术及其工程应用万磊

浅谈锅炉烟气余热回收技术及其工程应用万磊

万磊

华西能源工业股份有限公司四川自贡643000

摘要：随着能源价格日益高涨，空气污染日渐严重。该文针对某校锅炉排烟温度过高的特点，通过对燃气热水锅炉进行排烟余热回收利用分析，将原来直接排放到大气中的余废热进行有效回收，以用于加热锅炉回水和建筑供热等，这样既减少了能源消耗，又减少了污染物排放。并从经济性上进行了初步分析，说明燃气热水锅炉排烟余热回收利用具有良好的节能减排作用。

关键词：锅炉烟气余热回收利用

目前，节能已是我国经济发展的一项紧迫的任务，更是一项的重要战略目标。当前，全社会都在开展节能降耗，缓解能源压力，建设节能型社会，而工业锅炉余热资源的回收利用是节约能源的重要措施。但是大多数燃气热水锅炉的排烟温度却高达140℃～200℃。同时由于天然气的主要成分是CH4，天然气锅炉排烟中水蒸气体积分数可达15%～20%，大量的水蒸气潜热随烟气排出而浪费。由于工业锅炉排烟余热所占锅炉热量比重较大，若不控制锅炉烟气余热，将会给地球环境带来极大的危害。而锅炉排烟温度每降低10℃～15℃，锅炉效率可增加1%，因此，锅炉烟气余热回收利用具有重要意义。

1烟气余热回收方式

目前国内对于高温烟气的余热回收主要方式有以下几种：（1）省煤器，安装于锅炉尾部烟道下部用于回收余热的一种装置，将锅炉给水加热成汽包压力下的饱和水的受热面，由于它吸收低温烟气的热量，降低了烟气的排烟温度，节省了能源，提高了效率；（2）换热器，安装于锅炉尾部烟道，通过换热吸收烟气中的热量，用于加热浴室给水，供暖回水等，能有效降低排烟温度，节约燃料；（3）热管余热回收器，是利用热管作传热元件的一种高效换热节能设备，用于烟气废热回收，将回收的余热用于加热水、预热空气和产生蒸汽等。热管余热回收器在工业运行中节约燃煤、燃气和燃油效果显著；（4）压缩式热泵，利用电能或机械能驱动热泵回收余热。热网回水被回收烟气余热的压缩式热泵加热后送出。

2项目背景及改造方案分析

2.1背景及锅炉烟气余热可利用能量计算

某高校供暖面积约有28.17万m2，按建筑物的使用性质，从管网上分成教学、学生公寓、家属3个区，供暖时间从每年11月15日到次年3月15日，现供暖锅炉房有6台6t的燃气热水锅炉和4台3.3t的燃气热水锅炉。其中，6t的燃气锅炉设计下排烟温度在150℃左右，3.3t的燃气锅炉排烟温度高达300℃左右，排烟温度较高，大部分烟气显热和冷凝余热未被回收利用，节能潜力巨大。

当烟气温度为300℃时，其焓值为4493.4kJ/kg，为有效回收余热，设定出口烟温降至100℃，出口烟气焓值1549.5kJ/kg。每台锅炉排烟量为2937Nm3/h，烟气密度为0.787kg/m3，漏风系数△α取0.1，冷空气焓值为73.7kJ/kg，则有效换热量为：

2.2方案分析

方案一：省煤器。利用省煤器预热锅炉给水，该方案在锅炉尾部增加气-水换热器，用烟气余热直接预热系统回水或补给水。

已知省煤器入口水温为45℃，出口水温55℃，则锅炉的循环水量，耗热量：/3.6=1205.2kW<1832.4kW

方案二：普通换热器。利用换热器加热部分浴室供水，该方案在烟气排出段设置一个热交换器加热浴室给水。浴室给水量约为35t/h，预计将水由20℃加热至55℃，需热量：

方案三：压缩式热泵。通过热泵换热加热供暖回水，该方案将烟气作为热源供热，预计将给水由60℃加热至80℃。取热泵的供热系数ε=4，，可加热的供暖循环水量。

2.3方案的比较与选择

根据表1的计算结果，方案三节能效果更明显。

再考虑到锅炉房的现状，由于省煤器和换热器在达到降温目标的条件下，所需的换热面积过大，需要对锅炉房进行改造。而压缩式热泵能根据锅炉负荷变化进行调节，具有较好的安全性能。从目前工业锅炉的使用技术状况来看，如果改变锅炉构造，投资太大，因此，采用热泵技术进行烟气余热回收，可以避免上述问题且节能环保。随着国家“节能减排”政策的进一步实施，压缩式热泵技术必然会越来越成熟，应用也会越來越广泛。

3经济性分析

3.1节能

每台燃气锅炉，冬季若将排烟温度由300℃降到100℃，可将105t/h的供暖回水由60℃加热至80℃，锅炉满负荷状态运行下可回收1832.4kW。可减少为加热供暖回水所需的燃气量。

3.2环保

将排烟温度由300℃降低至100℃，可有效减少对周围环境的热污染。由于降温作用，排入大气的有害物质（一氧化碳、温室气体、硫化物等）也将减少。

3.3节钱

由上计算可知，方案三节省燃气量q3=245.1m3/h，则每台锅炉每天可节省燃气（按20h计）3.5t/d。天然气价格按2.23元/m3计算，每年（按90d计算）可节省98.4万元。

结语

通过对燃气热水锅炉烟气余热回收利用方式进行分析，目前应用于锅炉烟气余热回收的方式主要有省煤器预热给水或补给水、普通换热器换热、热管换热及压缩式热泵等。该文选用了其中的3种方案并进行了计算，其中省煤器和普通换热器回收的总能量分别为1205.2kW和1422kW，而压缩式热泵总节能量可达到2443.2kW。因此从能量回收角度来看，压缩式热泵的优势较为明显。

参考文献

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