燃氣鍋爐深度余熱回收技術的應用

溫興柔 溫州市特種設備檢測研究院

燃氣鍋爐深度余熱回收技術的應用

溫興柔 溫州市特種設備檢測研究院

結合我國大氣復合污染綜合治理的時代背景，通過闡述燃氣鍋爐深度余熱回收技術原理，探討技術應用，剖析典型案例，為企業(yè)下階段的清潔能源替代和節(jié)能技術的選取提供一些參考。

燃氣鍋爐；余熱回收；應用

工業(yè)鍋爐作為煤炭消費大戶，是我國二氧化硫、氮氧氣化物、煙塵和工業(yè)粉塵的重要排放源之一。隨著我國大氣復合污染綜合治理工作不斷深入，燃煤工業(yè)鍋爐改造和清潔能源更新替代成為必然的趨勢。天然氣作為我國主要清潔能源，燃氣工業(yè)鍋爐正逐步替代燃煤共有人鍋爐，但燃氣成本遠遠高于燃煤成本，在現(xiàn)階段經濟形勢不明朗的情況下，隨之而來大大提高了企業(yè)生產成本中的能源消耗成本。因此，結合燃氣鍋爐煙氣較為清潔、尾部受熱面不存在積灰的等特點，在這里有必要對燃氣鍋爐深度余熱回收技術進行分析，為下階段的節(jié)能降耗提供參考。

1 技術原理

燃氣工業(yè)鍋爐余熱資源分散、總量多，但能源品質低、換熱溫差有限，造成余熱利用成本高，回收期長。一方面余熱資源不加以回收利用將造成很大的能源浪費，另一方面采用常規(guī)的余熱回收技術效率較低，無法實現(xiàn)最佳的投資回報經濟性。由于一般燃氣鍋爐煙氣溫度的露點在60℃左右，因此，利用燃氣鍋爐深度余熱回收技術，將燃氣鍋爐的排煙溫度降至60℃以下，大大提高爐內熱量利用率；另外，通過燃氣鍋爐深度余熱回收技術還能回收部分煙氣中的水汽冷凝放熱的熱量，大大提高了鍋爐效率，降低了燃氣鍋爐的單位產汽能耗。

2 技術應用

燃氣工業(yè)鍋爐作為通用蒸汽動力設備，廣泛應用于紡織、鋼鐵、造紙、化工、醫(yī)院、星級酒店、制藥、印染等行業(yè)，應用領域廣。目前比較常貝的鍋爐生產廠家生產的燃氣鍋爐排煙溫度普遍較高，即使配置節(jié)能器的燃氣鍋爐的排煙溫度均在100℃以上，節(jié)能潛力較大。一般來說，針對不同生產廠家制造的排煙溫度在100℃以上的燃氣鍋爐均可以實施深度余熱回收技術節(jié)能改造。由于燃氣鍋爐的輔機系統(tǒng)配置較相似，因此針對燃氣鍋爐的深度余熱回收技術節(jié)能改造具有很好的復制性和推廣潛力。

目前，我國燃氣鍋爐作為系列化的系統(tǒng)產品，在這里，就企業(yè)應用的常貝4～12 t/h燃氣鍋爐通過深度余熱回收技術節(jié)能改造的節(jié)能量進行計算。條件設定為：排煙溫度按從150℃降至60℃，年運行時間為7 000 h，計算如表1所示。

表1 常貝噸位燃氣鍋爐節(jié)能量計算

不同的鍋爐具體參數(shù)存在一定差異，節(jié)能量與鍋爐負荷、運行時間、燃料單價等因素有關，鍋爐負荷越大、年運行時間越長，其節(jié)能量也就越大，一般來說燃氣鍋爐深度余熱節(jié)能技術改造投資回收期在1～2年（具體可針對不同鍋爐的運行參數(shù)計算評估）。

3 典型案例

（1）項目概況

某公司鍋爐房有1臺6 t/h和1臺4 t/h燃氣蒸汽鍋爐，正常生產工況下2臺鍋爐每天消耗燃氣量約8 000 Nm3。鍋爐房采用蒸汽熱力除氧系統(tǒng)，使用蒸汽加熱軟水至104℃后再供給鍋爐使用，深度余熱回收節(jié)能改造前需消耗500 kg/h蒸汽用于加熱軟水，鍋爐排煙溫度200～220℃，排煙氧量約為3.0%，由于生產工藝的要求，蒸汽系統(tǒng)的冷凝水沒有回收。由于燃氣鍋爐排煙溫度較高能源利用效率較低浪費嚴重，因此有必要根據(jù)系統(tǒng)特點，通過深度余熱回收節(jié)能改造將200℃排煙余熱加熱進入除氧器的軟水箱補給水，降低排煙溫度，增加補給水溫度，減少燃料量，達到節(jié)能的效果。

（2）技術改造方案

燃氣鍋爐深度余熱回收節(jié)能改造技術上主要需要考慮以下幾方面的影響因素。

①由于用戶鍋爐排煙溫度較高，將煙氣加熱補給水是完全可行的，考慮到傳熱溫差，可以將補給水加熱，在系統(tǒng)中要保證加熱補給水的連續(xù)流動；

②深度余熱回收系統(tǒng)設計的換熱器阻力盡可能小（一般小于200 Pa），因此對燃氣鍋爐本體原有不會產生影響（一般燃燒器鼓風機的壓頭為kPa級，現(xiàn)場燃燒器壓頭有較大余量）；

③由于當排煙溫度降至60℃以上時會有大量的冷凝水析出，因此節(jié)能器的煙氣側和水側材料均采用不銹鋼材質。

在整個系統(tǒng)設計中，深度余熱回收節(jié)能器除了換熱量滿足要求外，在煙氣側阻力、冷凝水疏水、連續(xù)煙氣與間斷進水的匹配、鍋爐負荷變動、系統(tǒng)旁路、管子及煙道腐蝕、水側氧腐蝕、熱膨脹等諸多方面需要深入考慮和精心設計，以滿足現(xiàn)場安全、可靠、高效、自動化方面的要求。

（3）技術改造實施

經過詳細的設計，在現(xiàn)有鍋爐房改造條件的基礎上對某公司鍋爐房實施了燃氣鍋爐深度余熱回收系統(tǒng)的改造。2臺鍋爐共用一個深度余熱回收節(jié)能器，系統(tǒng)采取旁路設計，從原有煙囪出引出新的排煙煙道，經過換熱器后新建的不銹鋼煙囪排放。現(xiàn)有煙囪的出口處新增煙氣碟閥，余熱回收系統(tǒng)正常運行時碟閥關閉，煙氣全部通過換熱器預熱鍋爐補給水。余熱回收系統(tǒng)增加了包括補給水加熱器、控制柜、水泵、閥門、流量計等硬件設備，同時還要進行安裝設備、平臺、組合支架、煙道的制作。通過深度余熱回收項目改造，對鍋爐排煙余熱進行回收用于加熱補給水，煙氣溫度降至60℃以下，換熱器、煙道全部采用不銹鋼材料，大幅度降低了除氧器消耗蒸汽。詳細的深度余熱回收節(jié)能系統(tǒng)如圖1所示。

（4）技術改造效果

某公司鍋爐房采用燃氣鍋爐深度余熱回收節(jié)能改造后，原先除氧器每小時消耗蒸汽500 kg/h，改造后僅需消耗約50 kg/h左右的蒸汽即可滿足除氧需求。鍋爐節(jié)約燃料率9.4%，年節(jié)約天然氣約26.95萬m3，每年可節(jié)約燃料費91萬元，節(jié)能效果顯著。

圖1 燃氣鍋爐深度余熱回收系統(tǒng)圖

4 結語

工業(yè)生產過程中，鍋爐的作用是更好的為企業(yè)的生產提供能源， 鍋爐在提供能源的同時也是在大量的消耗能源， 因此， 鍋爐也慢慢成為了企業(yè)中耗費能源最大的設備，而目燃氣工業(yè)鍋爐的節(jié)能降耗大有潛力可挖。為了更好的實現(xiàn)節(jié)能的目的， 燃氣鍋爐替代燃煤鍋爐是近期目相當長時間內企業(yè)必走之路，為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能減排持續(xù)推進，建議企業(yè)結合實際，可依據(jù)能耗成本，綜合考慮燃氣工業(yè)鍋爐的前提投入和后期運行、改造費用，選取合適燃氣鍋爐改造技術，為我國的節(jié)能減排工作做出應有的貢獻。

節(jié)能信息與動態(tài)

青浦區(qū)“十三五”規(guī)劃全面推進生態(tài)環(huán)境保護工作

最近，青浦區(qū)完成了《青浦區(qū)環(huán)境保護和生態(tài)建設 “十三五”規(guī)劃》制定。《規(guī)劃》以建設“生態(tài)宜居現(xiàn)代化新青浦”總體目標，以改善環(huán)境質量為主線，統(tǒng)籌污染治理、總量減排、環(huán)境風險管控和環(huán)境質量改善，重點開展并實施大氣、水、土壤三大污染防治行動計劃，科學謀劃重大工程、項目和政策。《規(guī)劃》提出“十三五”全區(qū)要重點抓好以下各項工作，以推進全區(qū)生態(tài)環(huán)境：

（1）注重全方位治污，全面提升生態(tài)環(huán)境質量。

（2）聚焦重點領域，解決環(huán)境矛盾和城鄉(xiāng)差異。

（3）突出環(huán)保倒逼轉型，推動綠色和低碳發(fā)展。

（4）強化空間管制，優(yōu)化生態(tài)空間格局。

（5）深化體制改革，完善環(huán)境綜合治理體系。

（青浦）

Application of Advanced Waste Heat Recovery Techology in Gas-Fired Boiler

Wen Xingrou Wenzhou City Special Equipment Inspection and Research Institute

Combined with comprehensive treatment of atmospheric complex pollution as current Chinese background， the article introduces working principle of advanced waste heat recovery technology and discusses technology application， analyzes classic case studies， which provides

to clean energy replacement and energy saving technologies selection for next phase of enterprise development.

Gas-Fired Boiler， Waste Heat Recovery， Application

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.10.008