燃气锅炉尾烟余热及排污水热能回收利用

燃气锅炉尾烟余热及排污水热能回收利用

盖振兴

东莞新奥燃气有限公司  广东东莞 523000

摘要：燃气锅炉的排污水通常是在污水池中直接排放，因为污水的温度约为180℃，导致大量余热不能被充分利用。并且，借助省煤器冷却后，燃气燃烧的余烟温度大约为190℃，大部分热量同样无法被充分运用。因此，为促进锅炉热效率的提升，相关人员应该认识到热能回收再利用的必要性，将天然气的消耗降到最小。鉴于此，本文即以某供热厂为研究对象，深入分析燃气锅炉尾烟余热的热能回收原理、锅炉水处理流程，并合理开展尾烟脱硝，最后探讨热能回收利用。

关键词：燃气锅炉；尾烟余热；排污水热能；回收利用

引言

近年来，我国经济和社会在高速发展的同时，对节能的关注度越来越高。为保证节能降耗目标能顺利达成，让有限的能源资源充分利用，供热厂在生产经营期间，应该注重燃气锅炉余热资源的利用，在明确燃气锅炉尾烟余热的热能回收原理与流程的基础上，对尾烟脱硝过程合理设计，适当改造与优化，保证燃气锅炉尾烟余热、排污水热能在回收利用的同时，供热厂的综合效益能提升。

1燃气锅炉尾烟余热的热能回收

1.1某供热厂概况

在本次研究过程中，以某供热厂为研究对象，本厂的燃气锅炉水处理工艺具体如图1所示。结合锅炉水处理的整体情况来看，燃气燃烧之后的尾烟余热通过省煤器热交换后，会有大量余热随烟气排走。并且，锅炉要定时排放污水，以保证管路的安全性与清洁性，但在此过程中也会有大量热量散失，导致热量浪费。

图 1 锅炉供水系统流程

1.2回收原理与流程

燃气锅炉在运行期间，产生的高温尾烟较多，其中有大量热能，如果可以有效回收和利用，对锅炉的热效率提升将起到促进作用，也能让能源消耗问题规避。在尾烟余热回收过程中，主要将热交换原理作为基础，通过将锅炉排放的高温尾气和低温流体进行热交换，让热量在流体中快速转移，由此达到对热能回收和利用的目的。在整个回收过程中，流体温度会上升，可以为锅炉给水预热提供支持，此过程也能让锅炉的燃料消耗减少[1]。

1.3锅炉水处理流程

锅炉水处理在燃气锅炉运行稳定性、安全性方面发挥重要作用，通过此方式可以让水中的杂质有效去除或者降低，保证锅炉内部不会有腐蚀、结垢等现象出现，让锅炉的使用年限延长，促进锅炉整体运行效率的提升。在锅炉水质处理期间，首先要保证水质好，之后对其进行预处理，在沉淀、过滤等方法的运用下，将水中的大颗粒杂质去除，经过软化处理后对硬度离子去除，保证不会有结垢问题发生[2]。同时，借助化学处理方法形成保护膜，确保金属表面不会有腐蚀问题出现。

2尾烟脱硝

2.1明确设计指标

在对尾烟脱硝过程设计期间，需要对脱硝效率、催化剂应用时间、运行成本等指标合理设计与考虑，为后续锅炉尾烟余热及排污水热能回收利用提供支持。其中，脱硝效率是衡量脱硝效果的主要指标，需要将环保标准作为基础，灵活且合理设计。催化剂的使用周期会对系统的运行效果和效率产生直接影响，所以在催化剂选择和利用过程中，最好选择性能好、使用周期长的催化剂。此外，对系统的运行成本重点考虑，保证运行的经济性。

2.2明确技术要求

为提升燃气锅炉尾烟余热的热能回收效果，在具体设计过程中，还要将整个过程的安全性作为基础，让系统平稳且高效运转。同时，对脱硝的技术参数合理设计，明确整个操作流程与条件，严格按照安全规范操作，保证热能的回收利用可以满足相关标准[3]。

2.3明确改造内容

为实现燃气锅炉尾烟余热及排污水热能回收利用目标，供热厂在结合自身生产情况与实际要求的基础上，决定加强对现有设施设备的改造，确保热能可以充分回收。现阶段，本厂锅炉在运行期间，污水温度约为180℃，加之两台10吨锅炉排污水运行过程会产生较大噪音，使得周围的生态环境污染严重。并且，整个过程腐蚀严重，既不能让能源资源有效利用，还会出现污染问题。为解决此种情况，在本次研究中，主要采取加装卧式容积式热交换器的办法，在换热器热煤进口位置让温度较高的污水排放到设备中，经处理后从热煤出口排放到排污井中。

天然气的化学组成成分较多，具体包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氮。其中，甲烷的成分最高，占总体的90%，乙烷所占的比例为6.8%，丙烷占的比例为2.5%，丁烷和氮的比例为1%和0.3%。这些化学成分在混合燃烧后，烟气成分中会有大量酸性有害物质生成，并且和生成的水反应后，从燃烧中对汽化热进行吸收，最后以过热水蒸气的形式存在。在排放过程中，水蒸气和生成的烟气会一同排出。虽然余烟在省煤器处理后能实现热交换，温度会出现下降的情况，但余温依然会在190℃左右，致使热量不能有效利用。为将此类问题解决，在本次研究过程中，决定在烟道位置加装冷凝余热回收装置。冷凝器在使用期间，采取的是最新型的换热元件，通过对间壁式换热原理的利用，让被加热的水从管道内部流出，烟气从管的外部流出，在；流换热的支持下，显热以及潜热能快速回收与利用，同时烟气中的酸性有害物质会得到快速溶解，进入冷凝水后单独在污水池中排放。此过程不仅可以避免对大气环境造成污染，还可以对热量集中吸收，且吸收的水可以作为锅炉供水使用，有利于水资源的节约。

2.4脱硝工艺与原理

在燃气锅炉尾气处理过程中，尾烟脱硝是不可缺少的重要一环，能够让氮氧化物的排放量降低，让当前环境保护的要求得到满足，同时避免对人体健康造成影响。氮氧化物是形成酸雨、光化学烟雾的主要物质，所以在锅炉尾气处理过程中，尾烟脱硝发挥的作用较大。在脱硝工艺应用过程中，主要原理是在催化剂的作用下，将氮喷入烟气中，与氮氧化物产生还原反应，之后生成氮气和水，由此达到对氮氧化物生成减少的目的。

3热能回收利用

3.1燃气锅炉尾烟余热回收利用

为实现燃气锅炉尾烟余热回收利用的目标，在本次研究中，结合供热厂的实际情况，决定增加一台炉烟冷凝余热回收器，具体安装在锅炉排烟孔箱上方。设备在运行阶段，可以先处理一次加热的锅炉给水，使之快速进入到换热器，之后进行二次吸热处理。通过两次处理，送入除氧水箱的锅炉给水温度会上升，常温水可以吸收相应热量。经过处理后，常温水的温度能上升到40℃，随着温度的提升，锅里出力也会随之增大。并且，交换器处理后的尾烟余温会下降，温度大约为100℃，效果能达到预期。

3.2排污水热能回收利用

在对污水排放过程中，其中包含的物质较多，尤其是有大量没有蒸发的钙化物，无法再次利用。为将此问题解决，在本次研究中，决定采取增加一台容积式热交换器的办法，将原本排放到地下污水井的污水分出一部分，让其流入热交换器，在对污水处理后，最后排放到排污井。同时，借助加压泵辅助，通过加压的方式对30吨除氧水箱常温水快速处理，之后将其输入热交换器，达到对部分排污水热能吸收的目的，让锅炉水给水温度提升。经过热交换后，排污水的水温会有明显下降的现象出现，温度约为110℃，可见效果良好。

结束语：

综合而言，在燃气锅炉尾烟余热及排污水热能回收过程中，采取对热交换器、冷凝余热回收装置数量增设的办法，不仅可以让锅炉的给水温度上升，燃气消耗量大的问题也能得到解决，并且燃气燃烧产生的余烟减少，避免了周围环境的影响，真正达到节能减排的目的。在本次研究中，结合改造之后的效果来看，供热厂的燃气成本整体减少，经济效益明显。可见，注重对燃气锅炉尾烟余热及排污水热能回收与利用，对供热厂综合效益的提升有积极影响。

参考文献：

[1]李小飞.燃气锅炉烟气余热回收技术探析[J].冶金与材料，2022，14(01)：69-70.

[2]赵兴罡.浅议燃气锅炉烟气余热回收技术[J].科学技术创新，2019，(35)：152-153.

[3]张群力，张秋月，曹明凯，等.燃气锅炉烟气余热回收利用技术研究[J].建筑科学，2016，32(06)：133-141.