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        傳統(tǒng)燃?xì)忮仩t煙氣余熱回收再利用技術(shù)研究

        2019-11-28 14:27:26王瑞斌
        商品與質(zhì)量 2019年40期
        關(guān)鍵詞:煙氣

        王瑞斌

        沈陽(yáng)特種設(shè)備檢測(cè)研究院 遼寧沈陽(yáng) 110000

        隨著我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,提高天然氣利用率逐漸成為了能源工程領(lǐng)域的重要課題。北方地區(qū)的燃?xì)忮仩t是使用天然氣的主要設(shè)備,但傳統(tǒng)鍋爐中排煙余熱能得不到利用,鍋爐中的排煙溫度一般在200℃以上,排出的煙氣余熱得不到利用,損失巨大。另外,煙氣中的水蒸氣大量排入大氣后會(huì)造成冒白煙現(xiàn)象,形成景觀污染,促使PM2.5指數(shù)增加。若能改造鍋爐的換熱結(jié)構(gòu),促使排放的煙氣溫度降低,回收余熱熱能及煙氣中的冷凝水資源,將對(duì)天然氣的高效利用和節(jié)能減排意義重大[1]。

        1 煙氣余熱回收

        燃?xì)忮仩t的燃料主要成分是CH4。燃燒后的煙氣中會(huì)含有大量的水蒸汽,當(dāng)采用熱泵將提取煙氣的熱量加熱供熱管網(wǎng)回水后,煙氣溫度會(huì)降低,當(dāng)?shù)陀跓煔獾娘柡蜏囟葧r(shí),煙氣中的水蒸汽就會(huì)析出,同時(shí)釋放大量的汽化潛熱。煙氣冷凝水的化學(xué)成分,在經(jīng)過(guò)加堿等深度水處理后,冷凝水作為供熱系統(tǒng)的補(bǔ)水使用。該煙氣余熱回收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是在燃?xì)忮仩t尾部設(shè)置煙氣余熱回收設(shè)備??紤]到煙氣以及煙氣中的冷凝水具有腐蝕性,利用直接式換熱設(shè)備與鍋爐尾部的煙氣進(jìn)行換熱,置換出煙氣的余熱和冷凝水,然后采用熱泵提取余熱水的熱量。伴隨著煙氣中的熱量提取,鍋爐熱效率有經(jīng)歷兩個(gè)變化階段,在煙氣溫度處于露點(diǎn)溫度以上時(shí),熱效率提高比較平緩,煙氣溫度每降低22.7℃,鍋爐熱效率提高l%;在煙氣露點(diǎn)溫度以下時(shí),煙氣中的冷凝水析出,同時(shí)冷凝過(guò)程釋放出大量的熱量,鍋爐熱效率顯著提高,平均煙氣溫度每降低2.7℃,鍋爐熱效率提高1%,熱泵提取的煙氣余熱用于加熱供熱管網(wǎng)回水。較傳統(tǒng)的未增設(shè)煙氣余熱回收系統(tǒng)相比,供熱系統(tǒng)的效率提高10%以上。通過(guò)對(duì)熱網(wǎng)管路和煙氣管路進(jìn)行設(shè)計(jì)。供熱管網(wǎng)回水在進(jìn)鍋爐之前,部分管網(wǎng)回水先進(jìn)人熱泵機(jī)組,然后經(jīng)鍋爐尾部省煤器預(yù)熱升溫后進(jìn)入鍋爐,加熱至供水需求溫度后對(duì)外供熱。

        2 煙氣余熱回收技術(shù)優(yōu)勢(shì)

        基于煙氣余熱回收技術(shù)的優(yōu)勢(shì)為:①回收余熱的同時(shí)減少污染物排放濃度,回收水分,實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)水、減排三重功效。②自動(dòng)對(duì)中間循環(huán)水進(jìn)行水處理,有效避免對(duì)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕。③煙氣余熱用于加熱熱網(wǎng)水,增加了鍋爐熱效率,減少了鍋爐燃煤消耗,提高經(jīng)濟(jì)效益。④冷凝水經(jīng)水處理后可以回收利用,減少了排煙中水蒸氣的含量,避免了冒“白煙”現(xiàn)象。⑤可以在原熱網(wǎng)回水管路上安裝流量調(diào)節(jié)閥,將熱網(wǎng)回水引入余熱回收機(jī)組。通過(guò)調(diào)節(jié)閥門,實(shí)現(xiàn)原始運(yùn)行模式與余熱回收模式之間的自由切換,對(duì)原供熱系統(tǒng)并無(wú)影響[2]。

        3 燃?xì)忮仩t煙氣余熱回收再利用技術(shù)的研究

        3.1 工程概況及項(xiàng)目設(shè)計(jì)條件

        某供熱站現(xiàn)有三臺(tái)額定熱功率10.5MW的燃?xì)鉄崴仩t,供熱面積25.94萬(wàn)m2。鍋爐房現(xiàn)有三臺(tái)鍋爐,運(yùn)行方式為兩用一備,即整個(gè)采暖季,最大負(fù)荷時(shí),只同時(shí)運(yùn)行兩臺(tái)鍋爐。燃?xì)忮仩t已安裝煙氣節(jié)能器,節(jié)能器出口排煙溫度約為60℃。本項(xiàng)目針對(duì)3臺(tái)燃?xì)忮仩t實(shí)施深度節(jié)能改造,擬在鍋爐房?jī)?nèi)增設(shè)1臺(tái)余熱回收專用機(jī)組,回收鍋爐房3臺(tái)燃?xì)鉄崴仩t的排煙余熱,用于區(qū)域集中供熱[3]。

        3.2 工藝方案設(shè)計(jì)

        熱力站原供熱系統(tǒng)中僅采用煙氣節(jié)能器對(duì)煙氣顯熱進(jìn)行回收,煙氣中水蒸氣攜帶大量的汽化潛熱未能被回收。因此,煙氣深度余熱回收方案選擇在鍋爐房安裝煙氣余熱回收專用機(jī)組(直燃熱泵)和煙氣直接接觸式換熱器,直燃熱泵制取低溫中介水送入直接接觸式換熱器,低溫中介水將燃?xì)忮仩t及熱泵產(chǎn)生的煙氣降溫至25℃回收熱量升溫后,再經(jīng)循環(huán)泵送入熱泵作為低溫?zé)嵩?,完成不斷的吸?放熱循環(huán)過(guò)程。熱網(wǎng)回水分兩支,一支進(jìn)入熱泵機(jī)組,經(jīng)熱泵升溫后與另外一支混合再一起進(jìn)入鍋爐加熱??紤]到煙氣中存在較多的NOx,溶于水中的NOx使煙氣冷凝水呈酸性,因此增加一套加堿裝置調(diào)節(jié)冷凝水的pH值,避免對(duì)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕[4]。

        3.3 節(jié)能效益

        從統(tǒng)計(jì)分析的各項(xiàng)數(shù)據(jù)來(lái)看,熱泵機(jī)組運(yùn)行的30d內(nèi),平均每天從煙氣中回收62.7GJ熱量,在測(cè)試周期內(nèi)(按照30d計(jì)算),回收熱量將達(dá)到1881GJ,折合成天然氣相當(dāng)于5.3萬(wàn)m3。在測(cè)試期內(nèi),本工程需增加鍋爐房電耗約1.73萬(wàn)kW·h。按當(dāng)?shù)靥烊粴鈨r(jià)格為1.91元/Nm3,電價(jià)為0.8元/kW·h,則測(cè)試期內(nèi)本項(xiàng)目節(jié)省天然氣費(fèi)用約10.1萬(wàn)元,增加電耗約1.38萬(wàn)元,綜合節(jié)省費(fèi)用約8.72萬(wàn)元。考慮初末寒期設(shè)備不能滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),全年按90d供暖進(jìn)行計(jì)算,全年節(jié)能收益約為26.16萬(wàn)元[5]。

        4 結(jié)語(yǔ)

        余熱回收項(xiàng)目的實(shí)施及采暖季的穩(wěn)定運(yùn)行,驗(yàn)證了系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)的科學(xué)性、防腐方式的可行性及系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性;同時(shí)余熱回收系統(tǒng)的應(yīng)用也帶來(lái)了巨大節(jié)能、節(jié)水、減排收益,體現(xiàn)余熱回收技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。余熱回收技術(shù)具備較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,希望能推廣使用,造福于民。

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