燃氣鍋爐排煙餘熱回收技術研究|燃氣鍋爐排煙餘熱回收|餘熱回收-燃氣鍋爐排煙餘熱回收技術研究-河北耀一節能設備製造有限責任公司

yimeitanzuoweizhuyaoranliaodegongyeguolurengzhanjuzhezhudaodiwei。suizhegongyedexunsufazhan，yicizhongqingjienengyuanweiranliaodeguolujianghuizhujianzengduo。yuranmeixiangbi，ranshaotianranqisuiranpaifangdeeryanghualiujidanyanghuawudehanlianghenshao，jianqingleduihuanjingdeyali，danranshaohouchanshengdedaliangshuizhengqisuigaowenyanqipaifangdaohuanjingzhong，zaochenglenengliangdeyanzhonglangfei。ercaiyonglengningshiguolujianggaowenyanqizhongdexianreheqianreyuyihuishou，keyidadaochongfenliyongnengyuanjiangdiyunxingchengbendexiaoguo。

引言

冷凝式換熱器_是增設在天燃氣鍋爐尾部的餘熱回收裝(zhuang)置(zhi)，當(dang)煙(yan)氣(qi)在(zai)通(tong)道(dao)內(nei)通(tong)過(guo)傳(chuan)熱(re)麵(mian)，溫(wen)度(du)降(jiang)至(zhi)露(lu)點(dian)溫(wen)度(du)以(yi)下(xia)，從(cong)而(er)使(shi)排(pai)煙(yan)中(zhong)的(de)水(shui)蒸(zheng)氣(qi)凝(ning)結(jie)釋(shi)放(fang)潛(qian)熱(re)傳(chuan)遞(di)給(gei)回(hui)收(shou)工(gong)質(zhi)，可(ke)以(yi)將(jiang)排(pai)煙(yan)中(zhong)大(da)量(liang)的(de)能(neng)量(liang)加(jia)以(yi)回(hui)收(shou)利(li)用(yong)
，從(cong)而(er)達(da)到(dao)_的效果。隨著製造工業的不斷發展，各種新型冷凝換熱裝置層出不窮，不論從結構還是實際餘熱回收效果來看都有了非常大的改進。

1 煙氣的特性分析

tianranqichengfenjuedabufenweiting，ranqiguolupaiyanzhongshuizhengqidehanliangjiaogao，fenxibiaoming

，paiyanzhongkeliyongderenengzhong，shuizhengqideqihuaqianresuozhandefenexiangdangda。mei1m3天燃氣燃燒後可以產生1. 55 kg水蒸氣，具有可觀的汽化潛熱
，大約為3 700 kJ/Nm3，占天燃氣的低位發熱量的10%以上。傳統鍋爐中
，排煙溫度一般在160～250℃
，煙氣中的水蒸氣仍處於過熱狀態，不可能凝結成液態的水而放出汽化潛熱。因此傳統的天燃氣鍋爐理論熱效率一般隻能達到95%左右，利用冷凝式換熱器隻要把煙氣溫度降到煙氣露點溫度以下，_可回收煙氣中的顯熱和水蒸氣的凝結潛熱，按低位發熱量為基準計算，天燃氣鍋爐熱效率可達到和_過110%。本文以純天燃氣為例對煙氣的露點溫度以及鍋爐理論熱效率進行計算分析，表1為純天燃氣的成分。

1.1露點計算

在水蒸氣分壓力不變的情況下，使空氣冷卻至飽和濕蒸汽狀態時
，將有水滴析出，此時的溫度即為露點溫度。天燃氣燃燒特性分析（以1 m3天燃氣計算）煙氣中水蒸氣的體積分數達17˙4%，若燃燒在大氣壓力下進行，當空氣過量係數α為1.1時（本文中的計算均以此作為計算依據）
，其相應的煙氣露點溫度是57℃。

通過觀察可知，煙氣露點溫度隨過量空氣係數的變化而變化。因為根據道爾頓分壓定律，露點溫度的高低與煙道中水蒸氣的分壓量（即水蒸氣的含量）成cheng正zheng比bi，隨sui著zhe過guo量liang空kong氣qi係xi數shu的de增zeng加jia，煙yan道dao中zhong水shui蒸zheng氣qi的de相xiang對dui體ti積ji減jian小xiao
，水shui蒸zheng氣qi的de容rong積ji份fen額e會hui有you所suo下xia降jiang，其qi露lu點dian溫wen度du也ye隨sui之zhi降jiang低di。實shi際ji上shang
，雖sui然ran各ge地di方fang天tian燃ran氣qi中zhong成cheng分fen含han量liang有you所suo不bu同tong
，但dan由you於yu其qi主zhu要yao成cheng分fen均jun為wei甲jia烷wan且qie占zhan絕jue大da部bu分fen，其qi他ta成cheng分fen影ying響xiang很hen小xiao，經jing計ji算suan的de露lu點dian溫wen度du誤wu差cha不bu_過0.3%（符合實際要求的範圍），並bing且qie由you於yu實shi際ji燃ran燒shao的de影ying響xiang因yin素su較jiao多duo，也ye使shi得de計ji算suan不bu可ke能neng達da到dao很hen準zhun確que，通tong常chang是shi在zai理li論lun值zhi附fu近jin的de一yi個ge範fan圍wei內nei波bo動dong，在zai實shi際ji應ying用yong中zhong還hai需xu根gen據ju不bu同tong情qing況kuang進jin行xing修xiu正zheng分fen析xi。

1.2熱效率分析

煙氣中的熱量以顯熱和潛熱2種形式存在，因此鍋爐的熱損失也由煙氣的顯熱損失和潛熱損失組成。而顯熱損失取決於煙氣的溫度和煙氣組分的熱容量;潛熱損失則取決於煙氣中以水蒸氣形態存在的水量的多少。當水蒸氣冷凝時，煙氣中存在複雜的現象：由於水蒸氣分壓力較低，並且在冷凝液膜附近主要是不凝氣體，如N2、CO2
、O2deng

，yanqizhongshuizhengqixuyaochuanguobuningqiticengcainengdadaoyemobiaomianfashenglengning。yanqizhongshuizhengqilengninglvdengyuyoudanweitijitianranqiranshaoshengchengyanqisuochanshengdeningjieshuiliangyuranshaosuoshengchandeshuizhengqiliangdebizhi，qizhong，ranshaosuochanshengdeshuizhengqibaokuotianranqiranshaoshengchengdeshuizhengqijikongqiheranqisuodairudeshuizhengqi。

僅煙氣中的潛熱_對(dui)鍋(guo)爐(lu)的(de)熱(re)效(xiao)率(lv)影(ying)響(xiang)如(ru)此(ci)巨(ju)大(da)，倘(tang)若(ruo)能(neng)將(jiang)排(pai)煙(yan)溫(wen)度(du)降(jiang)低(di)到(dao)露(lu)點(dian)以(yi)下(xia)對(dui)潛(qian)熱(re)加(jia)以(yi)回(hui)收(shou)利(li)用(yong)，對(dui)以(yi)低(di)位(wei)發(fa)熱(re)量(liang)為(wei)基(ji)準(zhun)進(jin)行(xing)計(ji)算(suan)的(de)熱(re)效(xiao)率(lv)至(zhi)少(shao)可(ke)提(ti)高(gao)到(dao)10%以上。並且隨著排煙溫度的降低，煙氣的顯熱損失也會相對減小，那麼熱效率的提高將_為明顯
，進一步證明降低排煙溫度對鍋爐效率提高的重要意義。

進一步計算可以得出在不同排煙溫度下鍋爐實際熱效率的變化趨勢。鍋爐效率隨著排煙溫度的變化分為2個比較明顯的區域：在60～180℃變化緩慢
，而在20～60℃變化較大。這主要是因為排煙損失中水蒸氣潛熱損失占的比例大於煙氣顯熱的結果。當鍋爐排煙溫度降到20℃時，鍋爐效率理論上可達107.4%。

排煙中的水蒸氣潛熱在57℃以yi下xia才cai能neng得de以yi回hui收shou，能neng夠gou回hui收shou的de熱re量liang依yi賴lai於yu所suo要yao求qiu的de利li用yong溫wen度du和he利li用yong率lv。如ru果guo利li用yong溫wen度du接jie近jin排pai煙yan的de露lu點dian溫wen度du，僅jin能neng回hui收shou較jiao少shao的de熱re量liang。利li用yong溫wen度du越yue低di，回hui收shou的de熱re量liang越yue多duo。因yin此ci
，低di溫wen下xia餘yu熱re冷leng水shui可ke獲huo得de高gao的de回hui收shou率lv，而er在zai較jiao高gao的de溫wen度du下xia輸shu出chu熱re能neng會hui降jiang至zhi可ke以yi回hui收shou的de能neng量liang數shu量liang。

2餘熱回收其它影響因素

2.1 餘熱回收器受熱麵的磨損問題

將餘熱回收器管排設計成膜式管排（或 H 型管排），這zhe種zhong結jie構gou迫po使shi煙yan氣qi流liu動dong趨qu於yu層ceng流liu，管guan排pai間jian沒mei有you煙yan氣qi擾rao動dong，在zai同tong樣yang煙yan速su下xia
，與yu螺luo旋xuan肋lei片pian式shi和he光guang管guan式shi相xiang比bi較jiao是shi不bu易yi磨mo損sun的de受shou熱re麵mian布bu置zhi形xing式shi。而er且qie由you於yu每mei個ge煙yan道dao的de邊bian界jie管guan排pai與yu煙yan氣qi的de磨mo擦ca
，而er形xing成cheng中zhong間jian流liu速su高gao，兩liang邊bian流liu速su低di的de分fen布bu方fang式shi。因yin此ci
，管guan壁bi附fu近jin煙yan氣qi流liu速su低di於yu平ping均jun值zhi，煙yan氣qi擾rao動dong比bi較jiao弱ruo，緩huan解jie了le飛fei灰hui對dui省sheng煤mei器qi的de磨mo損sun。另ling外wai，煙yan氣qi流liu速su對dui受shou熱re麵mian的de磨mo損sun影ying響xiang較jiao大da
，布bu置zhi受shou熱re麵mian時shi煙yan氣qi流liu速su不bu宜yi過guo大da
，設she計ji時shi通tong過guo調tiao整zheng管guan排pai橫heng向xiang截jie距ju，來lai改gai變bian受shou熱re麵mian的de煙yan速su，可ke有you效xiao避bi免mian餘yu熱re回hui收shou器qi管guan排pai的de磨mo損sun問wen題ti。

2.2 煙道阻力問題

鍋(guo)爐(lu)整(zheng)個(ge)煙(yan)道(dao)阻(zu)力(li)主(zhu)要(yao)由(you)引(yin)風(feng)機(ji)和(he)煙(yan)囪(cong)自(zi)拔(ba)力(li)來(lai)克(ke)服(fu)
，其(qi)中(zhong)引(yin)風(feng)機(ji)是(shi)主(zhu)要(yao)因(yin)素(su)。安(an)裝(zhuang)餘(yu)熱(re)回(hui)收(shou)器(qi)後(hou)鍋(guo)爐(lu)整(zheng)體(ti)煙(yan)氣(qi)阻(zu)力(li)必(bi)然(ran)增(zeng)加(jia)。以(yi)某(mou)電(dian)廠(chang) 3 號爐熱力計算結果為例
，煙道阻力增加約 70 Pa 左(zuo)右(you)。在(zai)加(jia)裝(zhuang)餘(yu)熱(re)回(hui)收(shou)器(qi)的(de)同(tong)時(shi)是(shi)否(fou)對(dui)引(yin)風(feng)機(ji)進(jin)行(xing)改(gai)造(zao)

，進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高(gao)出(chu)力(li)
，確(que)保(bao)安(an)裝(zhuang)餘(yu)熱(re)回(hui)收(shou)器(qi)後(hou)鍋(guo)爐(lu)本(ben)體(ti)的(de)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)，視(shi)現(xian)場(chang)情(qing)況(kuang)確(que)定(ding)。

2.3餘熱回收器管內壁結垢問題

受熱麵管內壁結垢主要發生在蒸發段，因為蒸汽的溶鹽能力與水比較相差很大。而在餘熱回收係統中較高點溫度也不會_過 120 ℃，整個係統仍處於液相

，管內壁結垢問題較小。

3結語

（1）與yu煤mei和he石shi油you相xiang比bi，天tian燃ran氣qi是shi一yi種zhong非fei常chang理li想xiang的de清qing潔jie能neng源yuan
，排pai放fang煙yan氣qi對dui環huan境jing壓ya力li小xiao
，並bing且qie非fei常chang適shi合he將jiang其qi改gai造zao為wei冷leng凝ning式shi餘yu熱re回hui收shou鍋guo爐lu，提ti高gao鍋guo爐lu利li用yong效xiao率lv。

（2）天燃氣鍋爐排放的煙氣中含有水蒸氣，若將排煙溫度降低到露點溫度以下回收水蒸氣釋放的氣化潛熱，可將鍋爐效率提高10%以上。

（3）合理設置關鍵技術參數，可實現餘熱回收係統長期穩定運行
，國內一些電廠成功設計安裝了餘熱回收利用係統，為電廠帶來了良好的經濟效益。