田躍平

摘要：近年來，能源價格逐步攀升，同時世界能源也逐漸緊缺，我國雖然是能源大國，但是如不加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)研究和應(yīng)用，對于我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將是一個巨大的阻力。鍋爐煙氣攜帶著污染物，同時還帶走了大量的熱能，對煙氣進(jìn)行合理處理，不僅可以減少污染物的排放，同時有效的利用了能量，降低了生產(chǎn)成本。因此，鍋爐煙氣余熱回收技術(shù)應(yīng)該重點(diǎn)研究，并落到實(shí)處才行。

關(guān)鍵詞：余熱鍋爐；煙氣余熱回收技術(shù)；應(yīng)用分析

1 鍋爐煙氣余熱回收的概念

燃?xì)忮仩t排放煙氣中含有大量的水蒸氣，其氣化潛熱占天然氣低熱值的比例達(dá)到10%～11%，這部分水蒸氣排入大氣后冷凝，造成冒白煙現(xiàn)象，形成景觀污染，促使PM2.5排放指數(shù)增加。因此，深度回收利用包括水蒸氣氣化潛熱在內(nèi)的煙氣余熱對節(jié)省能源和減少污染物排放量都有重要意義。

針對燃?xì)忮仩t煙氣余熱回收，傳統(tǒng)采用的技術(shù)是加裝冷凝換熱器和空氣預(yù)熱器，但實(shí)際使用中受到熱網(wǎng)回水溫度和空氣溫度的限制，余熱回收效果非常有限。采用吸收式熱泵技術(shù)，可以有效地將煙氣余熱深度回收，將水蒸氣大部分潛熱轉(zhuǎn)移至供暖熱水側(cè)。

其原理是吸收式熱泵在天然氣燃燒高溫?zé)嵩吹尿?qū)動下制取低溫冷水，鍋爐的煙氣作為吸收式熱泵的低溫?zé)嵩丛趪娏芩?nèi)同低溫冷水進(jìn)行直接接觸式換熱，由于冷水的溫度較低，因此，煙氣的溫度可以降至25℃甚至更低。該技術(shù)突破了熱網(wǎng)回水溫度的限制，可應(yīng)用于回水溫度較高的供熱系統(tǒng)中。

2 鍋爐煙氣余熱回收技術(shù)原理

燃?xì)忮仩t的排煙溫度一般在120℃～250℃，煙氣中有7%～15%的顯熱和11%的潛熱未被利用就被直接排放到大氣中。這不僅造成大量的能源浪費(fèi)也加劇了環(huán)境的熱污染。通過煙氣余熱回收裝置不僅能夠滿足加工生活熱水或采暖水的需要，也能夠?qū)⑷細(xì)忮仩t的排煙溫度冷卻至40℃～80℃使得鍋爐的工作效率顯著提高，降低天然氣消耗，降低能耗成本。當(dāng)經(jīng)過熱回收后的煙氣溫度低于露點(diǎn)溫度時，鍋爐效率理論可以提升 10%-15%，當(dāng)經(jīng)過熱回收后的煙氣溫度高于露點(diǎn)溫度時，鍋爐效率理論可以提升7% 左右。

3 煙氣余熱回收利用技術(shù)應(yīng)用

3.1 回收鍋爐煙氣余熱設(shè)備

由于熱媒式換熱器具有較多的運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，對設(shè)備養(yǎng)護(hù)工作需要較高的費(fèi)用，同時提出了較為嚴(yán)格的系統(tǒng)要求，因此，在國內(nèi)的使用比較少。熱管屬于一-種高效且新型的傳熱設(shè)備，傳遞內(nèi)部的熱量主要依靠循環(huán)體系，它具有的熱導(dǎo)率相當(dāng)于金屬的幾倍。熱管式換熱器使用的傳熱材質(zhì)相較于其他類型的換熱器，在能源利用、廢熱回收、原料節(jié)約、成本節(jié)省等方面具有絕對的優(yōu)勢，尤其是在回收中低溫余熱中的應(yīng)用，并且大量應(yīng)用于鍋爐回收余熱過程中，同時獲得了顯著的節(jié)能效果。

3.2 煙氣余熱回收裝置

如今，國內(nèi)外煙氣余熱回收裝置主要有加裝低壓省煤器、熱媒式換熱器、熱管換熱器、回轉(zhuǎn)式換熱器等等，在這之中，經(jīng)常用的有熱管式與熱媒式。在這之中，熱媒式換熱器因?yàn)檫\(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備相對較高，設(shè)備維護(hù)與用于運(yùn)轉(zhuǎn)的費(fèi)用相對較大，且對于系統(tǒng)方面的要求也較為嚴(yán)格，目前在國內(nèi)運(yùn)用相對較少。另外，熱管則是一種新型化與高效化的傳熱元件，其內(nèi)部主要借助的是工質(zhì)循環(huán)來傳輸熱量。

3.3 熱管式換熱器的應(yīng)用

在鍋爐排氣熱通道安裝熱管設(shè)備能夠大大回收對煙氣余熱產(chǎn)生的熱量。安裝熱管是實(shí)施鍋爐煙氣余熱回收處理技術(shù)的最好選擇。安裝熱管設(shè)備后的鍋爐煙氣熱度會有所下降，適合安裝在任何類型的鍋爐，例如在用氫氣作為燃燒材料的鍋爐安裝上熱管，煙氣余熱普遍低于75℃，用石油做燃料材料的鍋爐熱度普遍低于95℃，CFB鍋爐熱度更低，圍繞60℃上下浮動。由于熱管材料感度超高，并且熱量的傳遞是通過真空傳播，真空的對空氣的熱量阻礙小，所以比起鐵質(zhì)管、氣體加熱管，熱管的回收余熱效果更為顯著。

鑒于熱管式換熱器具有文中所述等優(yōu)點(diǎn)，適宜被應(yīng)用于煙氣余熱的回收中，例如應(yīng)用于石油工業(yè)、電站行業(yè)、氮肥行業(yè)等。在應(yīng)用中應(yīng)注意以下技術(shù)要點(diǎn)：一.為防止換熱器在工作 中阻礙煙氣流通而影響鍋爐產(chǎn)熱效率，應(yīng)適當(dāng)加大換熱器熱管的橫截面積，以防熱管被顆粒物粘附使之橫截面積變小甚至發(fā)生堵塞，發(fā)生爆炸等安全問題。二、注意換熱器的檢查修理問題，鍋爐燃燒產(chǎn)生煙氣，長期會在換熱器熱管外壁附著塵灰，影響換熱器的換熱效率。三、防止氣體在熱管內(nèi)結(jié)垢現(xiàn)象的發(fā)生。由于換熱器工作要點(diǎn)是煙氣與水在交換器熱管內(nèi)交換而降溫?zé)煔?，在沖擊過程中水對煙氣的沖撞浸泡作用力會使煙氣中的顆粒物附著熱管內(nèi)壁，水中礦物質(zhì)也可能粘貼于熱管內(nèi)壁，從而發(fā)生熱能回收的低效率，因此，應(yīng)多加防范。

浙江職業(yè)技術(shù)學(xué)院供學(xué)生生活用蒸汽鍋爐的煙氣余熱回收項(xiàng)目便取得了極大的成功。運(yùn)行一個月后，所有數(shù)據(jù)均達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，煙氣平均降低50℃左右，一年可產(chǎn)生60℃熱水約27830t，實(shí)際回收熱量5.24X10A9kJ，鍋爐效率提高2.1%。經(jīng)過推算，該項(xiàng)目運(yùn)行每一年可節(jié)省蒸汽2440t，可節(jié)省原煤824.7，直接經(jīng)濟(jì)效益為481900元。

3.4 對冷凝水進(jìn)行回收技術(shù)

我國陜西省能源中心吳仰天高級工程師發(fā)明設(shè)計(jì)的一種特效節(jié)能天然氣鍋爐，已經(jīng)具備冷凝式鍋爐的概念。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，燃燒器的噴頭從鍋爐底部沿燃燒室內(nèi)壁的切線方向噴入天然氣燃燒。煙氣經(jīng)爐膛和對流受熱面放熱后流到鍋爐側(cè)上方的換熱器，換熱器中設(shè)有排煙口和進(jìn)水管，進(jìn)水管四周有多排小孔向煙氣噴水，可使排煙溫度降至250℃，鍋爐的熱效率可達(dá)100%以上。

國內(nèi)己研制出了冷凝式燃?xì)鉄崴鳎t）的樣機(jī)（包括冷凝式換熱器），但目前尚無產(chǎn)品上市。我國是一個發(fā)展中國家，保護(hù)環(huán)境和合理利用資源是基本國策，不能走先污染、后治理的老路。因此，必須首先廣泛開辟氣源，創(chuàng)造條件使用潔凈燃料。其次是大力研制冷凝式燃?xì)忮仩t，并將利用天然氣本身的特點(diǎn)，開發(fā)既能提高鍋爐熱效率，又能使附加產(chǎn)品得到綜合利用的系統(tǒng)，這將使保護(hù)環(huán)境和大幅度節(jié)約非常珍貴的清潔燃料―天然氣的有效方法。

帶有發(fā)電站的工業(yè)鍋爐，電站需要以水作為冷卻介質(zhì)，對凝汽器中的蒸汽進(jìn)行冷卻。汽輪機(jī)凝汽器熱交換后的冷卻水經(jīng)冷卻設(shè)施冷卻降低溫度后，又輸送至凝汽器循環(huán)使用的供水系統(tǒng)。通常汽輪機(jī)凝汽器熱交換后的冷卻水只有40°C～45℃由于溫度較低，這部份的熱量往往被忽略。但對這部份熱量進(jìn)行回收，不僅可以減少熱損失，還降低了冷卻設(shè)備的負(fù)荷。

3.5 高溫爐渣余熱回收

蒸汽鍋爐在燃燒過程中會產(chǎn)生大量的高溫爐渣，爐渣中含有大量的物理熱能（一般有800℃～950°C），其物理熱損失直接關(guān)系到鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。鍋爐高溫爐渣熱能被回收，可有效提高鍋爐的熱效率2%以上。工業(yè)鍋爐在實(shí)現(xiàn)以上余熱回收之后，將大大減少熱量的損失，提高鍋爐熱效率。

4 結(jié)語

近些年來，鍋爐煙氣余熱利用技術(shù)作為節(jié)能、環(huán)保、安全、高效的可再生能源技術(shù)已日趨成熟，被不少專家和企業(yè)看好。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國有工業(yè)鍋爐50萬臺，總?cè)萘窟_(dá)180萬蒸噸/時。以生產(chǎn)每噸蒸汽消耗標(biāo)煤130千克、鍋爐運(yùn)行率54%計(jì)算，全年工業(yè)鍋爐消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤高達(dá)11億噸。鍋爐熱效率每提高1%，就可節(jié)省標(biāo)煤1100萬噸，減少二氧化碳排放4000多萬噸，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益顯著。

參考文獻(xiàn)

[1]徐鋼.電站鍋爐余熱回收利用及尾部受熱面綜合優(yōu)化[J].中國電機(jī)工程學(xué)報，2013，33（14）.

[2]吳華新.低位煙氣余熱回收利用狀況述評[J].熱能動力工程，2012（3）.

[3]吳成軍，馮展管，孫英文.燃煤電站煙氣余熱利用系統(tǒng)研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（1）.

[4]王加龍，吳靜怡.煙氣余熱深度回收方案及成本最優(yōu)模型分析[J].化工學(xué)報，2012（5）.

（作者單位：富爾頓熱能設(shè)備有限公司）