燃煤锅炉烟气余热回收与节能分析

燃煤锅炉烟气余热回收与节能分析

摘要：燃煤锅炉是一种重要的耗煤设备，同时也是一种重要的能量转换设备，

它将煤炭燃烧时所产生的化学能转换为具有一定温度、压力的蒸汽，供企业生产

及生活使用，另外，蒸汽也可以通过发电机进行发电。其应用范围非常广泛，尤

其是在电力、食品、化工、以及纺织等行业更为突出。然而，煤炭燃烧时会排放

出包括二氧化硫及二氧化碳在内的大量有害物质，对环境造成重大污染，据统计，我国二氧化硫和二氧化碳排放量均位居世界前列，因此，我国对燃煤锅炉的节能

减排工作也非常重视。本文主要就针对燃煤锅炉烟气余热回收与节能相关方面进

行分析和探讨。

关键词：燃煤锅炉；烟气余热回收；节能

1余热回收利用技术概述

1.1利用余热回收加热冷空气

燃煤锅炉均配置了空气预热器，大部分空预器的低温段存在较严重的低温腐蚀及堵灰的

现象，导致空预器的换热效果变差及设备阻力增加，增加引风机的能耗。目前较多采用的是

加装暖风器或者采用热风再循环的方式来提高空预器的入口空气温度，从而达到减轻空预器

的低温腐蚀及堵灰的现象。对于加装暖风器而言，其热源可以是蒸汽也可以是热水，各自有

各自的优缺点。采用蒸汽作为热源，换热温差大，换热器所需的面积小，占地较紧凑；但采

用蒸汽作为热源时，需消耗一定量的蒸汽，并且随着使用蒸汽的压力提供，消耗的蒸汽的品

质越高；采用烟气中的余热加热循环水，采用热水作为暖风器的热源时，具有较大的经济收益。

1.2利用余热回收加热凝结水

利用烟气余热来加热凝结水，减少加热蒸汽的抽气量，从而提高燃煤锅炉的热效率。目

前利用余热回收加热凝结水较多采用的主要有两种方式：一种是直接将凝结水与烟气进行间

接接触换热，此时余热利用设备的耐压等级要求较高，并且如果发生泄漏，容易污染凝结水

的品质，但换热效率较高；另一种是采用中间媒介作为热传输的介质，通过水水换热器来加

热凝结水，此时凝结水不会受到污染，但此时实际上增加了传热的热阻，导致换热效率的下降。因此，目前两种方式均有较多的应用，根据不同的项目和因素进行选取不同的技术路线。

1.3利用余热加热城市供暖回水

目前，大部分供暖用户是采用热水进行供暖，烟气与城市热网供暧系统循环水进行间接

换热，抬升供暖系统回水的温度，通过循环水泵输送至热用户，往复循环达到余热利用的目的。

1.4利用余热烟气再热系统

目前大部分的烟囱都处于湿烟囱排放的状态，烟囱内壁需要进行防腐，并且烟囱出口有

大白烟拖尾的现象。通过利用烟气余热烟气再热系统，可将烟囱入口的湿饱和烟气加热至一

定的非饱和状态，通过烟囱排放，消除大白烟的现象。利用水作为换热的媒介，循环水通过

循环水泵将吸收脱硫前的烟气余热的高温水输送至烟囱入口处向烟气中释放热量，加热烟气，从而达到消除视觉污染及减少烟囱防腐投资的效果。

1.5利用余热补偿生产过程的耗热

在企业的生产过程中，利用烟气余热作为热源来对生产过程进行补热，能够减少能源的

消耗，且能够以极低的成本，获得可观的经济收益。

2余热回收利用应用

某企业现有1台型号为DHL20-1.6/350-AⅡ的角管式蒸汽锅炉，供企业内部生产工艺使用。改造前，由排气管排出的烟气经省煤器后进入除尘器，最后在引风机作用下排向大气。经现

场测试，其排烟温度约为200℃，不仅浪费了大量热能，影响锅炉效率，同时增加了环境污

染程度。据统计，如果锅炉排烟温度可以降低15℃，相应地，其效率便可以提高1%。因此，在省煤器和除尘器之间安装高效热管烟气节能器，通过回收部分烟气余热加热软化水，有效

节约锅炉能源消耗。

2.1高效烟气节能器简介

热管余热锅炉是一种高效的低品位余热回收装置，其运用在回收烟气余热上，已被众多

公司和企业认可。热管余热锅炉是由若干热管元件组成，其按照结构形式，分为整体式热管

锅炉和分离式热管锅炉。前者是将热管伸入汽包中，使汽包中的水蒸发沸腾；后者中的热管

元件与汽包是分离的，热管外套有套管，介质在套管内被加热蒸发依靠介质密度差自然循环

至汽包，无须额外动力。前者多用于汽量较小，蒸汽参数不太高的场合。对于回收焦炉烟气

中的热量生产过热蒸汽进行发电，推荐使用分离式热管余热锅炉。

热管是20世纪60年代兴起的一项新技术，它利用了工质的相变：热流体经过热管的下部，冷流体经过热管上部，中间由隔板或绝热材料将二者分开。此时，热管内部将开始相变

传热过程。加热段的工质吸收汽化潜热被沸腾或蒸发，由液体变为蒸汽。在管内一定压差的

作用下，产生的蒸汽流动到冷却段，蒸汽遇到冷的壁面会凝结成液体，同时放出汽化潜热，

通过管壁传给外面的冷源。冷凝下来的液体依靠重力来帮助凝液回流到加热段，重新开始蒸

发吸热过程，通过管内介质的连续相变，完成热量的连续转移。热管具有以下优点：（1）较高的导热性能和优良的等温性能，抗热冲击性能好，其传热系数比传统的换热

器大10~20倍。

（2）热量由高温端完全自发地向低温端传递，无任何外界动力。

（3）热管系统中各热管元件相互独立，单根或者数根失效不会影响热管余热锅炉的正

常运行。

（4）热管外壁可绕制高频焊翅片，强化传热，传热效率高、阻力小，设备结构紧凑。

（5）热管隔板将热源和冷源彻底隔离，从根本上避免了烟气和水汽相接触，不会产生

冷热流体的掺混。因此，若烟气中含硫成分较高而导致烟气侧热管腐蚀泄漏，也不会使水汽

和烟气互通，水汽侧仍可正常运行，不会因该设备而使系统立即停车，可以在大修时进行计

划检修，充分保证了设备运行的安全性、可靠性和连续性。

2.2实施方案

原锅炉排气管排出的烟气经省煤器后进入除尘器，最后在引风机作用下排向大气，其排

烟温度约为200℃，造成部分热能浪费。本次改造在省煤器与除尘器之间增设一条烟道，在

该烟道的合适位置安装热管节能器，对高温烟气热能进行回收，并将之传递给软化水。可以

有效提高锅炉效率，降低烟气排放温度，在实现节能降耗的基础上减少环境污染。具体流程为，由省煤器出来的烟气通过管道进入节能器，实现换热后由引风机排向大气，防焦箱内的

软化水经管道进入节能器，被加热后进入除氧器进行除氧，然后进入锅炉。在节能器内部，