浅谈锅炉烟气余热回收的应用前景.pdf

文章编号()浅谈锅炉烟气余热回收的应用前景张兴璞,林　青(邢台职业技术学院,河北邢台)摘　要节能减排是我国热能动力方面面临的一个重大课题。本文对邢台职业技术学院供学生生活用蒸汽锅炉的烟气余热回收项目进行了效益分析,结果显示锅炉烟气余热回收可以提高热能利用率,降低排污量,并带来比较可观的经济效益。同时本文也对燃油、燃气锅炉的烟气余热回收进行了探讨。关键词节能减排烟气余热热能利用率经济效益应用前景中图分类号TKTK　　　文献标识码ADiscussiononRecoveryofResidualHeatfromFlueGasofBoilerZHANGXingpu,LINQing(XingtaiPolytechnicCollege,Xingtai,Hebei,China)AbstractEnergyconservationandemissionreductionisanimportantissueinChinaInthispaper,therecoveryofresidualheatfromfluegasofastreamboilerinXingtaiPolytechnicCollegewasanalyzedTheresultsindicatedthattheheatutilizationefficiencywasenhanced,thedischargecapacitywasreducedandtheeconomicbenefitswereimprovedInaddition,therecoveryofresidualheatfromfluegasofoilandgasboilerswasdiscussedKeywordsenergyconservationandemissionreduction,residualheatfromfluegas,heatutilizationefficiency,economicbenefit,applicationprospect收稿日期　　　　修回日期作者简介张兴璞(),男,大学,工程师联系方式linqingsohucom　引　言目前工业锅炉是我国主要的热能动力设备,随着我国经济快速发展,能源消耗日益增加,城市大气质量日益恶化的问题越发突出。在热能动力方面能耗高、污染高的主要原因之一就是锅炉的烟气排放,锅炉排烟问题一方面在于烟气污染物的直接污染,另一方面就是过高的排烟温度。现今国内一般的锅炉排烟温度在℃左右,有的甚至高达℃。如此高的排烟温度既浪费了大量能源,又造成严重的环境热污染。而若直接降低排烟温度则会使锅炉尾部受热面中烟气与工质的传热温差减小,传热面积增大,金属消耗和设备初投资增多。且排烟温度过低还会引起烟气中硫酸蒸汽的凝结,使低温受热面腐蚀堵灰。然而,如采取措施在省煤器后进行烟气余热的回收、降低排烟温度,则既可避免上述问题,又可提高热能利用效率、减轻高温烟气造成的热污染。　项目概况邢台职业技术学院锅炉房供学生生活用燃煤锅炉在省煤器和水除尘设备之间的烟气温度为℃左右,排烟温度比较高,有较大的热能利用空间。故在此段排烟烟道设置烟气水换热器,进行烟气余热回收,用来加热热水供学生洗浴使用,以提高能源利用率。项目方案如下所述。　技术条件热源端:项目热源端为设在省煤器和水除尘设备之间的烟气水换热器(见图),为方形列管式换热器(表面换热器),外壳用mm钢板焊制而成。换热管采用DN无缝钢管(冷拔管,壁厚mm),排列方式为叉排,排与排之间间距为cm,排内管间距为cm,总换热面积为m。每一排管为一水路,分别在两端设置分、集水器。热源端换热原理:换热器内烟气通过对流换热方式将热量传递给换热管,同时管内水在水泵强制循环下与换热管内壁进行对流换热,吸收来自烟气的热量。因此,换热效率的高低主要取决于烟气和水之间的温差大小及烟气和水的流速。第卷第期年月建　筑　科　学BUILDINGSCIENCEVol,NoApr©ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet图　烟气水换热器　加热端:加热端设置容积为m的方形水箱,用mm厚的钢板直接焊接而成,内外各一道防锈漆。为提高加热效率,加热端采用直接混合换热,即直接加热水箱中的水。水箱和换热器之间的水路管道为DN的热镀锌钢管,壁厚mm。为提高换热效率,系统采用水泵强制循环对流换热,相关数据如下:烟气温度为℃换热系数K=WΠ(m·℃)(烟气总换热系数)热流通量q=kW热水加热温度为～℃热水产量mΠh。　技术要点换热器的设计加工:)对锅炉正常运行的影响问题:为防止换热器对烟气流动阻力太大而影响锅炉正常运行,在充分考虑换热管的阻力影响后,将换热器截面积扩大。)换热器的检修问题:由于锅炉为燃煤锅炉,烟气中含尘量很大,长时间使用后换热管外壁会附着灰层而影响换热效率,换热器的上下面壳板采用螺栓固定,以便于定期清理换热管外壁。同时换热器两端与圆形风管采用法兰连接,必要时便于拆卸检修。)考虑换热管的热膨胀问题,在换热管上加工膨胀弯,以消除管道热膨胀。水质控制:由于水箱侧为直接混合换热,需要防止换热管内结垢同时加热水又是供洗浴用水,不能为纯软化水,因而系统采用高效硅磷晶阻垢器阻垢,不但能防止水结垢,还能防止水对系统管路设备的氧化腐蚀。系统的循环:为提高换热效率,系统采用水泵强制循环对流换热。综合考虑防止水在换热器内汽化、防止气体在系统内滞留以及尽量降低循环电能消耗等问题,因而确定换热管内水流速为mΠs。　项目经济效益及意义该项目投入使用后,观察其正常运行个月,所有数据均达到预期标准。表、为系统运行数据和锅炉排烟温度及运行效率。按此运行情况,烟气平均温度降低℃左右,一年可产生℃热水约t,实际回收热量为×kJ,锅炉效率提高。由于冬季该锅炉产生压力为MPa的低压蒸汽,按此核算,项目运行年可节省蒸汽t。按该蒸汽锅炉自年来的实际运行情况,每t蒸汽消耗原煤量为t(均数),故该项目每年可节省原煤t,直接经济效益为元,运行年后即可收回成本。表　项目运行数据记录记录时间(工况号)入口烟气温度Π℃出口烟气温度Π℃热水温度Π℃产水量ΠtTTTTTT表　锅炉排烟温度与运行效率项目设计值实测值(工况号)TTTTTT排烟温度Π℃热风温度Π℃环境温度Π℃排烟损失Π锅炉效率Π　技术的应用与推广通过上述项目可以看出,烟气余热回收项目投入回收期短、效益可观且可明显地提高锅炉效率。因该项目为燃煤锅炉,烟气的回收热量主要来自降低烟气温度的显热量,且燃煤锅炉排烟中含有大量粉尘,因而在进行烟气余热回收时需要考虑换热管的定期清理。对于燃油燃气锅炉,烟气余热回收的条件更好,效益则更加明显。　燃油燃气锅炉烟气分析随着我国经济的发展及环保要求的提高,同时燃煤锅炉相对的低效率高能耗现状,如今越来越多的燃油燃气锅炉投入使用。相对于燃煤锅炉,燃油燃气锅炉烟气含尘量很低,更加有利于烟气余热回收。在锅炉热损失中,燃油燃气锅炉排烟热损失约建筑科学第卷©ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet为～,排污热损失约为,炉体散热为～,不完全燃烧为,排烟热损失占主要部分。一般国内燃油(柴油)燃气锅炉的平均热效率约为,大约的热能通过锅炉排烟排到大气中,排烟温度高达～℃,既浪费了大量能源,又造成严重的环境热污染。正常燃气锅炉,每产生t蒸汽,大约需要消耗Nm天然气,同时产生Nm的烟气,烟气中N占、CO占、HO占、O占、SO为×、NOx为×。而其中～的水蒸气处于过热状态,不可能在高温烟道中凝结成液态的水放出汽化潜热,在烟气中这部分潜热数量巨大,可达万多kcal,占天然气的低位发热量左右,能量浪费巨大。　换热器换热原理换热原理:针对燃油燃气锅炉排烟组分特点,可采用冷凝式换热器,换热面可加工为板式或列管式,一方面回收高温烟气具有的显热量,另一方面可回收水蒸气中含有的潜热量。排烟温度若为℃,经过高效烟气水余热回收换热器,可将烟气温度降低至℃以下(甚至降低至℃),最大限度地吸收烟气中的显热,同时吸收烟气中的水蒸气冷凝成水所释放出的大量汽化潜热。蒸汽冷凝余热回收过程属于相变换热过程,传热强度非常高。同时,烟气中的水蒸气于热交换器换热表面上结露,凝结成水,还可吸收烟气中的部分SO和NOx,在很大程度上减少烟气中主要污染物的排放量,洁净了烟气,起到环保作用。冷凝水可经引导管排放到中和池中,与其中的碱性石灰水中和后排放。　问题探讨)由于冷凝式换热器中的出口烟气温度很低,烟气中SO和NOx必然会凝结形成具有腐蚀性的酸液,故换热器材料需用耐腐蚀材料如不锈钢、铜等。)考虑换热表面集灰的清理问题,换热器可做成可拆卸型,以便于定期对换热面进行清理,清理方法可采用水冲洗等。)换热器加工同时还要考虑排烟阻力大小、换热面的热膨胀问题以及系统的定压补水问题。换热器内的热媒可以采用空气、导热油或水,系统可以加工为封闭式或开放式,即被加热端可采用表面式换热或直接混合式换热。根据不同情况,回收的热量也可有多种用途:)加热热水锅炉回水或补水)加热蒸汽锅炉给水)加热生活热水)加热空气,加热后的清洁空气可烘干物料或补充到锅炉、窑炉内循环使用。　结　论通过邢台职业技术学院烟气余热回收项目的运行数据可以看出,排烟热损失占锅炉热损失的主要部分,是导致锅炉效率低的主要原因。在如今全国重视“节能减排”能源利用政策的大环境下,进行锅炉排烟的余热回收具有非常重要的现实意义。)降低了排烟温度,降低了烟气对大气环境的直接热污染,大大降低排烟能量损失,提高了锅炉运行效率。若烟气降温至℃,锅炉效率甚至可提高到左右(以低位发热量计算)。)冷凝式换热器在燃油燃气锅炉上的应用,可以使烟气中可凝性污染气体如SO和NOx等凝结,减少了烟气中污染性气体的排放。)经济效益比较可观,回收周期短。实际运行效益显示,该项目投入使用一年左右即可回收设备投资。从目前工业锅炉的使用技术状况来看,因为考虑到冷凝腐蚀和受热面集灰等原因,大多数锅炉排烟温度都比较高,如果换用锅炉或改变锅炉构造,初投资又太大回收周期过长。在这种情况下,于锅炉排烟风道上采取换热措施降低排烟温度、进行烟气余热回收,可以避免上述问题且切实可行。随着国家“节能减排”政策的进一步实施,该项目技术必然会越来越成熟,应用也会越来越广泛。参考文献　国家环境保护总局GB锅炉大气污染物排放标准S北京:中国环境科学出版社,　王志民天然气锅炉烟气余热回收与效率J区域供热,,():～　杨存章推广应用烟气余热利用技术降低蒸汽锅炉排烟热损失J油田节能,,():～　沈鸿雁,马殿晖,李良成烟气露点温度与锅炉低温受热面的腐蚀J黑龙江电力,():～,第期张兴璞,等:浅谈锅炉烟气余热回收的应用前景©ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet