淺談燃氣鍋爐煙氣余熱利用示范項目

李曉芳

摘要 針對大型燃氣鍋爐房的鍋爐回收尾氣中的顯熱以及水蒸氣氣化潛熱，將尾氣溫度降低至350C以下。本文就燃氣鍋爐煙氣余熱利用進行探討。

關鍵詞 氣化潛熱 霧霾 余熱利用 減排

一、前言

資源節約和環境保護是我國的基本國策，“十二五”規劃《綱要》提出，2012年新疆烏魯木齊大范圍的煤爐改燃氣爐采暖『‘程為全國帶了個好頭，全國各地城市都在積極倡導和實施煤改燃氣工程，以減少城市污染和霧霾天氣，隨著改燃力度的增加，雖然新技術在不斷應用，但城市霧霾還是越來越嚴重，霧霾天氣是否與冬季運行的燃氣鍋爐大量排出水蒸氣有關？這在業界也受到一定懷疑。另外，燃氣價格的持續走高，直接對供熱單位的運行成本造成壓力，因此，如何進一步的節能減排，熱企及廠家也在積極探討和研究。

二、應用背景

熱水燃氣鍋爐在使用過程中，10蒸噸負荷，約對外釋放煙氣9000Nm3/H～9500Nm3/H，根據相關熱力計算，不同排煙溫度下，每10蒸噸負荷尾氣對外帶走的熱量（即鍋爐排煙熱損失）見表1。

從上表可以看出，在通常情況下，鍋爐排煙熱損失是驚人的，如果我們能回收煙氣中的余熱，用于加熱熱網回水，可以大大節省天然氣耗量，使企業能源成本下降，帶來經濟效益的同時，也積極響應國家節能減排政策，帶來積極的政治效益。

三、燃氣鍋爐尾氣余熱分析

鍋爐熱效率是以燃料低位發熱值計算所得，未考慮燃料高位發熱值中汽化潛熱量的熱損失。因此傳統鍋爐熱效率一般只能達到87%～91%。而通過煙氣冷凝回收裝置，把排煙溫度降低到60℃～70℃，可充分回收煙氣中的顯熱和水蒸氣的凝結潛熱。

燃氣鍋爐的燃料是天然氣，主要成分是CH4，因此燃燒后的煙氣中會含有大量的氣態H20，占煙氣比例的約17%，當煙氣溫度降低時，尾氣中的水蒸氣飽和濕度也隨之降低；當溫度降低至55℃以下時，燃氣鍋爐尾氣中的水蒸氣隨之冷凝出，同時釋放大量的汽化潛熱（每冷凝出lkg水，相當于釋放2400kJ熱量）。見圖l。

下面均按鍋爐10蒸噸出力進行計算。

燃氣鍋爐單位煙氣產量：l2.OINm3/Nm3天然氣

每10蒸噸燃氣鍋爐煙氣總產量：774×12.01=9303Nm3/h

IMPa的飽和蒸汽焓值為2780kj/kg，那么嫻氣的熱焓大約相當于于1.6t蒸汽的熱焓，約占消耗燃氣高位發熱量的7.8%。這一比例，遠大于鍋爐散熱損失、燃氣不完全燃燒損失在總熱量中的比例，因此，需要充分利用煙氣的余熱。見表2。

排炯20℃～60℃時，氣態H20發生凝結時，大量潛熱就被釋放出來。當排炯溫度從140℃降低到30℃時，可以得到1MW的余熱，同時會凝結大量的水，煙氣中的潛熱大部分得到回收；當炯氣溫度降低至30℃，整套供熱系統熱效率較排煙溫度150℃提高14%，在同等負荷下，節省天然氣耗量l2%。

煙氣冷凝回收裝置在提高鍋爐熱效率的同時，可產生副產品一冷凝水。眾所周知，冷凝水相當于蒸餾水，沒有硬度，是極好的鍋爐軟化水來源，脫硫天然氣南于組分純凈，燃燒灰塵少、PH值呈中性或弱酸性，生成的冷凝水在簡單處理后即可作為鍋爐補水。節約了鍋爐軟化水成本、減輕了工人勞動強度、減小了工業排放，因此可取得可觀的經濟和社會效益。

四、煙氣余熱回收原理

天然氣主要成分是CH4，因此燃燒后的煙氣中會含有大量的水蒸氣，當煙氣溫度降至55℃左右時，煙氣中水蒸氣隨之冷凝，同時釋放大量的汽化潛熱。水蒸氣總體潛熱量約為燃氣低位熱值的l1%，因此降低排煙溫度，使煙氣中水蒸氣冷凝，可以提高天然氣利用效率，天然氣利用效率隨排煙溫度的變化曲線見圖2。

國內目前采用設置有煙氣冷凝器、燃氣吸收式熱泵回收煙氣余熱兩種類型，都可以降低排煙溫度，提高燃氣利用效率，節省鍋爐房燃氣用量。隨著煙氣中水蒸氣的冷凝，能夠降低排人大氣中的水蒸氣，冷凝水經過處理后可以回收利用，同時減少氮氧化物、二氧化硫和一氧化碳的排放。

五、余熱回收工程案例

烏魯木齊某熱力公司燃氣鍋爐房為2012年新建項目，2012年鍋爐房安裝三臺SZS58-I.6/130/70-YQ熱水燃氣鍋爐。鍋爐房主要設備情況及調查統計數據見表3。鍋爐廠家配備了煙氣余熱回收裝置，但無法使燃氣鍋爐排煙溫度降到35℃。

1.對燃氣鍋爐房現狀設備1#2#3#爐的調查情況。見表3。

根據鍋爐房籌建辦提供的2013年-2014年采暖季的運行記錄，將2013年-2014年度運行記錄歸納如下，見表4。

3.節能量。本項目鍋爐總容量174MW，預計一年采暖季可節省天然氣511.2萬1T13，根據綜合能耗計算通則GBT2589-2008，氣田天然氣折算為標煤系數為1.2143千克標準煤/m3，折合成標煤為6207t；節約燃氣費為700.35萬元；每燃燒1m3天然氣約產生1.8kg冷凝水，預計一年采暖季可回收冷凝水為10.05萬噸（冷凝水凝結率按65%計算），合計水費為22.35萬元。

六、結束語

通過本項目的實施，回收煙氣中的余熱，用于加熱熱網回水及燃燒空氣，將炯氣溫度降低至露點溫度以下，對提高鍋爐的綜合熱效率作用非常有利，同時可大大節省天然氣的耗量，使企業能源成本下降。在高能源利用的今天對解決企業的經濟負擔具有重大的意義。