天然氣鍋爐煙氣余熱深度回收技術(shù)

摘 要：傳統(tǒng)的鍋爐排煙溫度較高，造成一些熱量的浪費(fèi)，不利于企業(yè)的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益。特別是在當(dāng)前節(jié)能環(huán)保的社會，加強(qiáng)對燃?xì)忮仩t余熱回收的研究具有重要的現(xiàn)實意義。因此，有關(guān)部門和企業(yè)應(yīng)重點對燃?xì)忮仩t煙氣回收，積極采取有效措施，不斷提高熱回收過程中，特別注重先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步提高煙氣余熱回收效率。

關(guān)鍵詞：天然氣鍋爐；煙氣余熱；深度回收；技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.067

在煤、氣、燃油鍋爐中應(yīng)用到的煙氣余熱回收為一個專用裝置，一般安置于鍋爐煙口或煙道里，煙氣余熱回收裝置周圍管箱，中間的隔板把兩邊的通道分隔開。煙氣余熱回收裝置工作的時候，高溫?zé)煔饫脽煹缹峁苡兄蛏狭Φ赖臎_刷效果，在該種狀況下能夠?qū)е聼峁艽罅课鼰幔沟脽煔夥艧釡囟冉档停鵁峁芪諢崃縿t能夠?qū)е掠叶丝諝饣蛩軣岢霈F(xiàn)逆向沖刷問題，由于熱管放熱，使得空氣或水大量吸熱，從而導(dǎo)致溫度大幅增高，該種狀況下應(yīng)該確保余熱回收器的出口煙氣溫度要等于或高于露點。

1 煙氣特性探究

天然氣的主要成分是烴，燃?xì)忮仩t所排的煙中水蒸氣占比較大，通過研究發(fā)現(xiàn)，燃?xì)忮仩t所排的煙在能夠利用的熱能里，其中水蒸氣的汽化潛熱占據(jù)了很大的比例。一般1立方米的天然氣在燃燒之后能夠釋放出1.55千克的水蒸氣，能夠產(chǎn)出的汽化潛熱大概是3700千焦/千克，在天然氣低位發(fā)熱中占比超過百分之十。在傳統(tǒng)的鍋爐中，通常排煙溫度處于160到250攝氏度之間，煙氣里的水蒸氣還是溫度過高，不會變化成液態(tài)釋放汽化潛熱。所以傳統(tǒng)的天然氣鍋爐在理論上認(rèn)為熱效率大概為百分之九十五，通過冷凝式換熱器能夠降低煙氣溫度，使溫度低于露點溫度，則能夠?qū)煔饫锏乃魵饽Y(jié)潛熱進(jìn)行回收，將低位發(fā)熱量當(dāng)作基準(zhǔn)進(jìn)行集散，則天然氣鍋爐的熱效率能夠達(dá)到甚至高于百分之一百一。

2 煙氣余熱回收的工作原理及回收原則

2.1 煙氣余熱回收的工作原理

導(dǎo)熱率高熱管是一種導(dǎo)熱元件，該熱管內(nèi)部進(jìn)行傳熱的方式關(guān)鍵為通過工作液體的氣液相變，該熱管的熱阻較小，有較高的導(dǎo)熱能力，有很好的經(jīng)濟(jì)性，可以較為容易的使冷、熱流體進(jìn)行完全逆流換熱，以此來獲取較為理想的對數(shù)溫差，并且沿測阻力較小，大概為20到30帕，該系統(tǒng)較為簡單，有很明顯的節(jié)能效果。現(xiàn)在煙氣余熱回收裝置所能傳導(dǎo)熱量的溫度大概為30到1000攝氏度。該種煙氣余熱回收裝置和傳統(tǒng)的裝置相比較更加的安全，所適用的范圍也愈加的廣闊，同時超導(dǎo)熱管的形狀獲得了較大的進(jìn)步，更為靈活。

2.2 煙氣余熱回收的工作原則

將增加現(xiàn)有設(shè)備的運(yùn)行效率作為關(guān)鍵，盡可能的降低能量的損失。因為有些熱設(shè)備能夠排出很多高溫?zé)煔猓诖朔N狀況下應(yīng)該增強(qiáng)對余熱的有效利用，一般情況下會對本設(shè)備及本系統(tǒng)實行優(yōu)先利用，所采取的方法主要包括提早加熱物體和投入預(yù)熱助燃空氣等方法。針對那些余熱回收不能被本設(shè)備及本系統(tǒng)所利用的狀況可采用利用回收產(chǎn)出熱水或蒸汽的方法，通過這種方法來產(chǎn)生動力。余熱所包括的種類有很多，以此進(jìn)行回收的時候應(yīng)該注意依照余熱的特征以及排出的狀況和數(shù)量、介質(zhì)溫度等實行合理的可行性研究，以此來依照余熱的特征實現(xiàn)最大可能的回收，合理的對余熱能夠用到的設(shè)備種類及規(guī)模進(jìn)行選擇，一定要嚴(yán)格的遵照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)實行處理，防止由于高壓高熱等因素所導(dǎo)致的危險問題。

3 燃?xì)忮仩t煙氣余熱回收采取的技術(shù)

3.1 相變換熱器

在相變換熱器中比較有特點的就是“相變”概念，對壁面溫度控制機(jī)理方面有了更為細(xì)致的敘述，在理論方面實現(xiàn)控制低溫腐蝕。而變相模塊，就是對熱管換熱器進(jìn)行的整體化設(shè)計，保證溫度梯度處于一個較小的范圍中，同時將相變的時候?qū)λ繀?shù)的調(diào)節(jié)進(jìn)行匯集，以此來更為準(zhǔn)確的調(diào)控壁面溫度。該相變換熱器在進(jìn)行工作的時候，通常把循環(huán)介質(zhì)量與介質(zhì)所處的工況當(dāng)作調(diào)劑量進(jìn)行使用，以此來更為準(zhǔn)確的調(diào)控壁面溫度。

3.2 熱管技術(shù)

所謂熱管，就是通過汽化潛能進(jìn)行能量傳遞的一類比較高效的傳熱裝置。熱管的體積較小，但有著很高的傳熱效率，有很好的節(jié)能效果。可由于其應(yīng)用到的材料很受限，使得熱管在價格方面比較高，再加上在工業(yè)上投入使用的時間比較短，還有很多問題需要解決，因此還需進(jìn)行深度的探索與研究。

3.3 冷凝鍋爐

在煙氣里面的水蒸氣具有很多潛熱，而使用傳統(tǒng)煙氣回收的方式僅僅面向的顯熱，使得很多的潛熱得不到利用，大大降低了鍋爐的熱效率。而冷凝鍋爐則通過煙氣冷凝余熱回收裝置，把煙氣中的顯熱以及水蒸氣中的潛熱應(yīng)用到余熱鍋爐系統(tǒng)回水以及給生活用水進(jìn)行加熱和鍋爐的補(bǔ)水，這樣既增加了鍋爐的熱效率，還將煙氣里的氮氧化物吸收進(jìn)冷凝液中，大大減小了煙氣里酸性氣體的比例，降低了對環(huán)境的污染。由于燃?xì)忮仩t的煙氣里擁有很多水蒸氣，所以特別適合應(yīng)用此項技術(shù)；而對于煙氣里面水蒸氣比例一般的燃油鍋爐，使用此項技術(shù)具有非常大的潛力，還應(yīng)進(jìn)行深度的探究；對于燃煤鍋爐來說，由于起煙氣里水蒸氣的占比很低，所以不應(yīng)使用此項技術(shù)。

3.4 計算機(jī)控制技術(shù)的作用分析

燃?xì)忮仩t煙氣余熱回收過程，影響回收利用的質(zhì)量和效率的因素很多，如回收設(shè)備，回收利用技術(shù)和控制技術(shù)，控制技術(shù)起著非常重要的作用，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，選擇排氣溫度可直接反映生產(chǎn)過程和容易衡量控制參數(shù)。通過自動控制系統(tǒng)的PID控制指令，對外界的各種干擾進(jìn)行處理，通過對變頻器、電控閥等現(xiàn)場執(zhí)行設(shè)備的控制，可以穩(wěn)定地控制目標(biāo)值。其次，對于較大的干擾因素，可采用計算機(jī)控制系統(tǒng)控制設(shè)備的切換，保證整個回收過程的正常穩(wěn)定運(yùn)行。最后，應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)提高企業(yè)信息化水平，有效地克服了傳統(tǒng)燃?xì)忮仩t煙氣余熱回收效率低的缺點，為降低燃?xì)忮仩t的運(yùn)行成本打下了堅實的基礎(chǔ)。總之，計算機(jī)技術(shù)在熱回收鍋爐煙氣中的應(yīng)用，提供了可能性，為實現(xiàn)自動控制，許多自動化技術(shù)是以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，因此，企業(yè)應(yīng)根據(jù)鍋爐煙氣余熱回收的實際實施，技術(shù)、集成控制技術(shù)和計算機(jī)自動回收行業(yè)的不同控制，進(jìn)一步提高鍋爐回收效率。

4 注意事項

（1）通常情況下燃?xì)獠膳癄t進(jìn)行排煙的時候露點溫度大概為55攝氏度，煙氣里水蒸氣體積分?jǐn)?shù)則為限制煙氣露點溫度的關(guān)鍵性因素，并且過量空氣系數(shù)又是限制水蒸氣體積分?jǐn)?shù)的因素，所以若要使煙氣里的熱量的到最大程度的回收，則應(yīng)控制好過量空氣系數(shù)，把煙氣溫度調(diào)整到小于露點溫度，如此便能夠回收煙氣里的顯熱量，還能夠回收煙氣里的水蒸氣凝成液體所放出的潛熱量。（2）通過使用煙氣余熱回收技術(shù)，工作中鍋爐的熱效率增加了大概百分之十七，降低了使用到的天然氣的量，使得進(jìn)行煤改工程所導(dǎo)致的天然氣使用量過大的現(xiàn)象得到了改善。

5 結(jié)論

傳統(tǒng)的間接接觸換熱技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但在煙氣潛熱回收的能力是有限的，隨著環(huán)保要求的不斷提高，它是恢復(fù)模式命令更有效，和煙氣余熱回收裝置適用于燃?xì)忮仩t的合理選擇，效率的提高具有重要的意義。直接混合換熱技術(shù)回收煙氣潛熱但是效果顯著，，當(dāng)排煙溫度低于煙氣露點，具有高耐腐蝕性的酸性冷凝水的形成，對設(shè)備使用壽命的影響，這是在技術(shù)的實際應(yīng)用的一大難題，但總的來說，直接混合式冷凝器技術(shù)值得推廣。

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作者簡介：蔡景輝（1979-），男，天津人，研究生，主要從事建筑節(jié)能、余熱余壓利用、清潔能源供熱研究工作。endprint