冷凝燃气锅炉烟气余热回收利用研究

冷凝燃气锅炉烟气余热回收利用研究

摘要近些年来，随着经济社会的快速发展，国家对环境保护、节约资源、能源综合利用等提出了较高的要求。在北京市集中供热系统中，燃气锅炉得到了广泛的应用，而燃气锅炉所排放的烟气具有较高的温度，可以采取有效措施来降低烟气排放温度，并实现对烟气余热的有效回收，其不仅可以使燃气锅炉的供热效率得到有效提升，而且还可以达到比较理想的节能效果。本文将会以北京市某热源厂为例来对冷凝燃气锅炉烟气余热回收利用技术进行探究。

关键词冷凝燃气锅炉；烟气余热；回收利用

如今，随着燃气锅炉在供热行业中的广泛应用，与燃煤锅炉相比具有热效率更高、污染更小等特点。在锅炉中天然气燃烧过程中，将会有大概92%左右能量转化为热量、7%左右为排烟热损失、1%左右表面散热损失掉。因此，做好烟气余热回收利用工作就显得尤为重要。通常情况下，很大一部分烟气中的余热存在于水蒸气中，在回收显热、降低烟气温度的同时，会有效回收烟气中的水蒸气潜热，从而实现烟气全热的正回收。烟气余热回收利用主要是以天然气为驱动源，借助回收型热泵机组，就能够使锅炉排烟从80℃降至30℃，从而使大量的水蒸气冷凝潜热被回收，这样既可以达到节省燃气锅炉燃气耗量的目的，而且还可以降低PM2.5雾霾形成物的排放，达到节能减排的双重效果。

1 冷凝燃气锅炉烟气余热回收利用技术

1.1 利用换热器烟气余热回收技术

在烟气余热回收利用技术中，换热器是比较常用的设备，对其进行科学、合理的选择尤为关键，根据换热方式的差异，可以将烟气余热回收利用方式划分为直接接触式换热型、间接接触式换热型[1]。

（1）直接接触式换热器。直接接触式换热通常是以直接接触的方式来实现两种介质相互传热传质的过程。通常情况可以根据接触结构的不同划分为折流盘型、多孔板鼓泡型和填料型如图1所示。因为我国供热供回水温度相对比较高，导致直接接触式换热型换热器在烟气余热回收利用过程中并未得到广泛的应用。（2）间接接触式换热器。间接换热通常是指在被壁面分隔来的空间里冷热介质可以实现独立流动，并通过壁面来使实现冷热介质的换热。在烟气余热回收利用技术中，常用的间接接触式换热器有热管换热器、翅片管换热器和板式换热器.

1.2 利用热泵回收烟气余热技术

在燃气锅炉中，天然气燃烧过程中所产生的烟气露点在55—65℃之间，在进行回收烟气冷凝余热阶段，一般要求供热回水温度在烟气露点温度范围以内。一旦供热回水温度超过了烟气露点温度，则需要借助热泵回收烟气冷凝余热来实现预热供热回水。目前，在烟气余热回收利用过程中，吸收式热泵回收烟气余热

得到了广泛的应用，其所需要的驱动热源一般可以通过锅炉提供的热水或蒸汽实现。然而，吸收式热泵安装空间较大、投资成本较高。通常可以根据锅炉容量的差异，选择与之相匹配的热泵类型，以更好地提高烟气余热回收利用效率[2]。

2 烟气余热回收利用案例分析

2.1 烟气冷凝水处理方案

本次研究过程中，所选择的处理方案拟对冷凝水除铁、加碱等深度处理后，将所得到的水以燃气热水锅炉补水的方式进入热网。对于处理后所得到的水质一般要求满足《工业锅炉水质》（GB/T 1576-2008）中所涉及的热水锅炉锅外加药标准。根据出水水质要求和进水水质条件，结合长期运行费用和项目投资成本的综合对比后，在保证设备长期运行的同时，确定以吸附除铁过滤器+水质平衡器的水处理工艺为主的冷凝水处理方案，其工艺流程为：烟气冷凝水→收集→pH 调节设备→水质平衡器+冷凝水箱→过滤增压泵→除铁过滤吸附器→全自动软水装置→软化水箱→除氧水泵→除氧装置→热网补水泵→热网。

2.2 烟气冷凝水处理效果

通过吸附除铁过滤器+水质平衡器处理后的冷凝水水质基本上达到了燃气热水锅炉锅外水补水的基本要求，使热源厂的自来水消耗得到了有效的控制。通过对水处理工艺进行分析可以发现，锅炉烟气余热回收利用主要包括了除铁、加碱等两项主系统，而这两个主系统所需要的能耗主要包括化学药剂的耗量及设备的耗电量。下面以北京某热源厂为例来对其锅炉烟气余热回收利用的经济性进行分析。

调查与统计发现，以北京市全年采暖天数123天进行计算，整年采暖平均负荷率达到了0.726，整年冷凝水回收量达到了4×123×23×0.726=8572.6t/a，以按工业自来水价格进行计算可以得到整年节约水费为8572.6×5.6=48006.56元。

烟气余热回收利用设备投资约10万，冷凝水处理过程中耗电电费为0.5元/t，冷凝水加药处理所需成本为0.5元/t，可以得知全年水处理运行费用总计：（0.5+0.5）×8572.6=8572.6元。

如果未考虑设备折旧费、人工费用及排污费的基础上，在保持锅炉房连续运行的条件下，该冷凝水水处理方案的投资回收期计算公式为：10×10000÷（48006.56-8572.6）=2.6年[3]。

3 结束语

综上所述，2013年9月17日国家发展改革委、环保部等六部门联合颁布了《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》，有效推动了燃气锅炉烟气余热回收项目的发展，在使能源消耗得到有效控制的同时，其不仅可以对燃气锅炉烟气废热给予有效的回收，而且还可以使热源厂能源综合利用效率得到

明显提升。通过对冷凝水进行除铁、加碱等深度水处理后，所得到的水质可以满足燃气锅炉水处理的补水水质标准，其可以有效降低热源厂的自来水耗量，并实现经济效益的最大化。

参考文献

[1] 张群力，张秋月，曹明凯.燃气锅炉烟气余热回收利用技术研究[J].建筑科学，2016，14（6）：56-57.

[2] 吴佳蕾，王随林，石书强.大型燃气锅炉烟气冷凝余热深度回收技术方案与节能潜力分析[J].暖通空调，2016，9（3）：127-128.

[3] 雷鑫，耿愛民，孔祥渠.燃气锅炉烟气冷凝水回收利用分析[J].中国高新技术企业，2016，5（14）：184-185.