淺談燃氣鍋爐節能器——煙氣余熱回收技術

白春雷，張棟良

(四川大學華西醫院，四川成都610041)

0 引言

近年來，已有多家企業、商住區、賓館、醫院、學校在用的燃氣(油)鍋爐進行了加裝節能器的余熱回收技術改造，改造過程中不涉及和觸動鍋爐本體、受壓元件、電氣控制系統，不改變鍋爐原有的運行方式;安裝施工周期短、見效快，在較短的時間內即可收回改造投資，是提高燃氣鍋爐熱效率、降低燃料消耗量切實可行的技術途徑。

1 燃氣鍋爐節能器

1.1 鍋爐熱效率

采用反平衡法確定燃氣鍋爐熱效率前，必須先確定以下各項熱損失：

(1)干燃燒產物熱損失;(2)由空氣中水分引起的熱損失;(3)由燃料中水分引起的熱損失;(4)由燃料中氫燃燒后所生成的水分引起的熱損失;(5)由未燃盡可燃物引起的熱損失;(6)向周圍的輻射熱失;(7)其它熱損失。

以上(1)～(4)項就是通常所指的排煙熱損失q2，(5)項熱損失包括化學不完全燃燒熱損失q3和機械不完全熱損失q4，(6)、(7)兩項對應散熱損失q5和灰渣物理熱損失q6。

相對于燃煤鍋爐而言，燃氣鍋爐熱損失中q4和q6兩項為零，燃氣鍋爐熱效率可由式(1)給出：

式中：η—鍋爐熱效率，%;

q2—排煙熱損失，%;

q3—化學不完全燃燒損失，%;

q5—散熱損失，%。

q2由式(2)確定：

式中：Ipy—排煙熱焓，kJ/Nm3;

αpy—排煙處過量空氣系數;

I0lk—冷空氣焓，kJ/Nm3;

Qr—每標米立方燃氣送入爐內熱量，kJ/Nm3。

q2是燃氣鍋爐熱損失中最大的一項，它取決于排煙溫度和排煙量，而排煙量決定于過量空氣系數。

目前國內燃氣鍋爐多選用國外品牌燃燒器，過量空氣系數小，一般在 1.05～1.1［1］，因而燃氣鍋爐排煙熱損失的主要決定因素是排煙溫度，并且與燃煤鍋爐顯著不同的是燃氣鍋爐排煙熱損失占據鍋爐總熱損失的主要份額;其次，q5對燃氣鍋爐熱效率的影響也不可低估。

1.2 燃氣鍋爐節能器

為了減少燃氣鍋爐熱損失，提高燃料利用率、節約能源，回收利用排煙余熱、降低排煙溫度是提高鍋爐熱效率的重要途徑之一。由于天然氣與空氣混合燃燒后產生約占鍋爐排煙總量28%的水蒸汽，為防止水蒸汽凝結對煙道及設備的腐蝕，現行鍋爐標準要求燃氣鍋爐排煙溫度必須高于煙氣露點，以保證水蒸汽不凝結。因此，燃氣鍋爐的排煙溫度較高，高溫煙氣中不但帶走了可觀的汽化潛熱和物理顯熱，形成近15%的熱損失，而且還含有一定數量的氮氧化物(NOX)和二氧化硫(SO2)等污染物污染大氣環境。

在不改變鍋爐原有本體結構的情況下，在排煙出口安裝煙氣換熱器，將鍋爐排煙溫度降到足夠低的水平，煙氣中呈過熱狀態的水蒸汽就會凝結，通過熱交換吸收排煙中的物理顯熱和水蒸汽凝結所釋放的汽化潛熱加以利用，此種加裝了尾部換熱器的鍋爐稱為燃氣鍋爐節能器。燃氣鍋爐節能器主要由煙道換熱器、保溫調節水箱、循環水管路及熱水循環泵、電磁閥、電氣控制及監測、顯示系統構成。

2 應用分析與結論

燃氣鍋爐節能器的主要特點，一是采用具有優良導熱性、等溫性、熱響應性和結構簡單、體積小、重量輕、維護方便的新型熱管換熱技術。二是為考慮企業工藝流程的連續性，結構設計采取較小的煙氣阻力和不易積灰的技術參數選取，并具有方便清灰、維護保養的設計特點，同時煙氣流經余熱回收裝置過程又起到除塵效果。三是合理取用煙氣流速，既考慮減輕積灰因素，又避免磨蝕機理的產生。四是設計選取余熱回收裝置合理的排煙溫度，確保吸熱壁面溫度處于較高的溫度水平，以避免由于結露而產生結灰和腐蝕等現象的發生。

通過實際運行燃氣鍋爐節能器，我單位四臺WNS10t/h鍋爐單噸蒸汽耗天然氣可降低7%，一年可節約天然氣20萬 m3，以2.6元/m3計算即可節省經費52萬元一年就能收回全部成本，節能潛力巨大有顯著地經濟效益。

［1］ HJ/T287-2006.環境保護產品技術要求中小型燃油、燃氣鍋爐［S］.

［2］ 趙軟新，惠世恩.燃油燃氣鍋爐［M］.西安：西安交通大學出版社，2000.

［3］ 張文勝，等.中小型燃氣鍋爐熱效率估算［J］.工業鍋爐，2005(1).

［4］ 丁航軍.從鍋爐余熱回收技術談特種設備的節能降耗［J］.邊疆經濟與文化，2009(2).