燃煤熱載體加熱爐余熱有效利用的探討

張慶金

（常州能源設備總廠有限公司 常州 213033）

燃煤熱載體加熱爐余熱有效利用的探討

張慶金

（常州能源設備總廠有限公司 常州 213033）

本文介紹了燃煤熱載體加熱爐的余熱利用現狀，對余熱利用的能效進行了分析，指出一些用熱單位雖然采用余熱設備降低了加熱爐排煙溫度，但余熱設備產生的新能源卻沒有用途。提出了余熱利用的多種方式，希望用熱單位采用符合自身特點的余熱利用方式，將節能工作落到實處。

余熱 有效利用 節能

能源緊張、熱效率偏低、環境污染嚴重，制約了經濟的發展，節能減排已經成為基本國策。國家質檢總局明確規定“特種設備節能將實行安全監察與節能監管相結合的制度”。隨著能源價格的不斷攀升，國家對環保要求的不斷提高，節能減排也已成為企業界的共識。

熱載體加熱爐已經在眾多行業得到了廣泛應用，其消耗的燃料費用在企業成本中占有較大比例，提高能源利用效率有利于降低企業的成本壓力。由于熱載體加熱爐介質進口溫度較高，導致爐體排煙溫度較高，導熱油爐排煙溫度大多在300℃以上，熔鹽爐排煙溫度大多在400℃以上，排煙熱損失超過15%［1］。對尾部煙氣進行有效利用，節能潛力巨大。

現在新設計、制造的熱載體加熱爐必須滿足TSG G0002—2010《鍋爐節能技術監督管理規程》的要求：額定熱功率小于或等于1.4MW的有機熱載體爐，排煙溫度不高于進口介質溫度50℃；額定熱功率大于1.4MW的有機熱載體爐，排煙溫度不高于170℃。熱載體進口溫度多在200～400℃左右，所以爐體后面必須增加尾部受熱面。現在，大部分企業已經實施尾部受熱面的布置，降低了系統最終排煙溫度。增加尾部受熱面也就增加了資金的投入，一些企業實現了能源節約，一些企業卻造成了更大的浪費。因此，必須促進余熱的有效利用，使節能減排落到實處。

1 余熱利用形式

現在熱載體加熱爐主要還是以燃煤為主，行業普遍采用下面兩種余熱利用方式：

1）如圖1所示，采用熱載體加熱爐+余熱蒸汽鍋爐+空氣預熱器的方式a。

圖1 余熱利用方式a

2）如圖2所示，采用熱載體加熱爐+空預器+熱水鍋爐，或者熱載體加熱爐+熱水鍋爐+空氣預熱器的方式b。

圖2 余熱利用方式b

余熱鍋爐的形式不管是熱管式還是火管式、水管式，最終都是讓一部分余熱產生低壓蒸汽供用戶使用；空氣預熱器的形式也有熱管式、列管式等，使一部分余熱加熱冷空氣供熱載體加熱爐使用。這種方式能夠實現空預器后排煙溫度170℃，滿足了現階段《鍋爐節能技術監督管理規程》的要求。上述兩種是較為常用的余熱利用方式，個別企業還有其他應用方式。

2 余熱利用的能效分析

上述兩種燃煤熱載體加熱爐余熱利用方式，都可以產生兩種介質：一種是熱空氣，作為熱風進入熱載體爐助燃，余熱得到有效利用；另一種就是蒸汽或者熱水，供用戶做其他用途，是否能夠有效利用取決于用戶場地的實際情況。產生的蒸汽和熱水在余熱利用中占有很大比例，是能否實現節能的關鍵所在。見表1，分別以兩4.18×1010J/h的燃煤導熱油爐、熔鹽爐為例，分析余熱的有效利用部分。

兩臺爐子的配置方式都按照熱載體加熱爐+余熱蒸汽鍋爐+空氣預熱器進行計算［2］。

可以看出，熱載體加熱爐余熱量很大，導熱油爐可達系統總熱量的10%左右，熔鹽爐更是高達15%以上。其中能夠直接利用的是熱空氣所吸收的這一部分，只有余熱利用總量的40%左右；余熱鍋爐產生的蒸汽用戶是不是需要、有沒有用處，成為節能工作的關鍵；而不是排煙溫度降到國家標準之下就完成任務了。

熱載體加熱爐用戶一部分是同時有蒸汽或熱水使用需要的，使用余熱蒸汽或熱水，必然減少煤、油、氣等其他能源的消耗，實現了能源的節約；但是大部分是不需要連續使用、甚至不使用蒸汽或熱水的，對于這些用戶來說，余熱鍋爐增加了設備投資，增加了水、電、人工等運行費用，只能間斷用于食堂、浴室等，得不償失。

表1 余熱的有效利用

3 加熱爐余熱的有效利用方式

從上述分析可知，加熱爐余熱有效利用就是要將余熱鍋爐吸收的這部分余熱有效利用起來，需要使用蒸汽的就采用余熱蒸汽鍋爐，需要熱水的采用余熱熱水鍋爐，沒有需要的可以考慮替代其他單獨消耗能源的設備。

采用什么樣的有效利用方式需要熱載體爐的使用單位、設計制造單位、特種設備監管機構的共同努力。

目前正在發生和發展的金融危機給了社會以創新驅動經濟增長的啟示和良好機遇［3］。能否真正實現節約能源，取決于用戶的使用。用戶應對本單位的水、電、煤等各種能源進行綜合考慮，熱載體爐的余熱用于替代高質量、價格昂貴的能源，實現節約能源、節約成本。余熱利用有多種方式：

1）采用余熱蒸汽鍋爐代替、或部分代替燃油氣蒸汽鍋爐；

2）采用余熱熱水鍋爐代替、或部分代替燃油氣熱水鍋爐；

3）采用余熱制冷機代替、或部分代替耗電空調；

4）采用換熱器生產熱風用于取暖、烘干等，代替、或部分代替耗電、油氣設備；也可以采用坑道直接給車間、房屋、管道等供暖，或將煙氣除塵后直接加熱、烘干原料；

5）確實沒有用處的，應該訂購特殊爐型，余熱全部用于熱載體爐。由于燃煤熱載體爐的進風溫度一般控制在150℃以下，再高會對爐排產生危害，現在還沒有可以將余熱全部用于爐體的燃原煤熱載體鍋爐；但是高溫熱風對燃料點火、燃盡都有好處，熱效率在余熱得到利用的基礎上還有一定的提高。用戶的采購對設計制造單位開發高溫進風燃煤熱載體爐將是一個極大的促進。

6）使用多臺大型熱載體加熱爐的單位甚至可以考慮采用低溫余熱發電。純低溫余熱水-蒸汽發電、低沸點有機物循環發電技術都已經比較成功［4］，經濟性合理的情況下完全可以考慮。

用戶只有根據自身情況制定合理的方案才能實現能源節約的最大化。設計制造單位應該滿足用戶各種合理的余熱利用方式，同時也要開發爐體系統效率更高的產品［5］。

現在，國家為了推動工業鍋爐節能減排工作，對新設計的鍋爐圖紙除進行安全審查外，還要進行節能審查，極大的促進了工業鍋爐節能減排工作的進展。熱載體爐在工業鍋爐中占有的比例相對較小，雖然有其特殊性，但是沒有特別規定。蒸汽鍋爐、熱水鍋爐審查的熱效率為爐體熱效率；而熱載體爐為了達到排煙溫度要求，審查的是系統熱效率，有用能包括熱載體吸收的熱量和余熱產生的蒸汽或熱水、熱風等吸收的熱量。如果用戶按自身特點提出余熱利用新方式，就必須重新節能審查，制造廠工作量大大增加，不堪重負；如果按一種用熱利用方式審查，用戶只在應付檢查時使用余熱設備，反而又造成浪費。余熱利用的實現不是通過制造單位的配套設想，也不是通過圖紙的節能審查；隨著鍋爐能效測試的開展，用戶能源利用是否達標最終由測試部門、特種設備監管部門審查，這才是能將節能工作落到實處的唯一環節。

設計制造單位和特種設備監管部門服務于熱載體爐使用單位，節能減排工作才能見到實效。建議設計制造單位為使用單位做好參謀，讓余熱充分發揮作用、用戶節約費用；特種設備監管部門將熱載體爐作為工業鍋爐的一個分支單獨考慮，制定熱載體爐爐體的熱效率達標標準進行節能審查，能效測試標準按照工業鍋爐標準進行，允許用戶采用更符合自身特點、更復雜多樣的余熱利用方式。

4 結語

熱載體加熱爐余熱有效利用方式多種多樣，只有設計制造單位和特種設備監管部門服務于使用單位，在滿足生產需要的情況下利用熱載體爐余熱降低能耗，減輕生產成本，才能讓國家的節能政策落到實處。

［1］ 馮俊凱，沈幼庭.鍋爐原理及計算［M］.北京：科學出版社，1995.

［2］ 工業鍋爐設計計算 標準方法［M］.北京：中國標準出版社，2003.

［3］ 趙欽新，王善武.工業鍋爐技術創新與發展思路探討［J］.工業鍋爐，2009（01）：1-12.

［4］ 張紅.低沸點工質有機朗肯循環純低溫余熱發電技術［J］.水泥，2006（08）：13-15.

［5］ 胡玉龍.在用工業鍋爐節能運行與改造［J］.應用能源技術，2009（03）：15-16.

Discussion on Effective Utilization of Waste Heat from Coal Fired Heat Carrier Furnace

Zhang Qingjin
（Changzhou Energy Engineering CO.， LTD Changzhou 213033）

This paper introduces the coal-fired heat carrier furnace waste heat utilization， has carried on the analysis on the efficiency of waste heat utilization， points out that some thermal units while reduce the flue gas temperature of heating furnace with heat recovery equipment， but the heat generated by the equipment without energy use.We put forward a variety of ways of utilization of waste heat， want to use thermal units with their own characteristics of waste heat utilization， to implement energy-saving work.

Waste heat Effective use Energy conservation

X959

B

1673-257X（2016）09-0048-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2016.09.012

張慶金（1980～），男，本科，工程師，從事工業鍋爐的開發設計工作。

（2016-03-10）