燃气锅炉零排放系统

张家港江南双利设备制造有限公司DCCHRS系统项目介绍*

燃气锅炉零排放系统

（DCC-HRS）

项目介绍

张家港江南双利设备制造有限公司

二○○八年五月

一、项目说明

燃气锅炉零排放系统（DCCHRS）装置是指能够从锅炉排放的烟气中吸收水蒸气所含的汽化潜热的烟气余热回收装置。常规锅炉将烟气中大部分显热传递给水或蒸汽，而燃气锅炉零排放系统（DCCHRS）不仅将更大一部分显热传递给水或蒸汽，而且还吸收了部分烟气中的水蒸气冷凝后释放的汽化潜热，因此使得燃气锅炉具有较高的热效率。

天然气和城市煤气燃烧所生成的烟气中含有大量的水蒸气，其汽化潜热值可占到燃气高位热值的10％。显然，如果能将燃气锅炉的排烟温度降至露点温度以下，将凝结水的汽化潜热回收利用，那么锅炉的热效率将大大提高，在大幅度降低锅炉运行成本的同时，有效保护了城市环境(防止热污染)。

燃气锅炉零排放系统（DCCHRS）装置首先是由西方发达国家研究应用的。20世纪70年代以来，法国、荷兰、英国、加拿大、瑞典、美国相继进行了这种节能式锅炉的研制。在锅炉中增设各种型式换热器，回收并利用烟气中水蒸气冷凝时放出的汽化潜热。现在法国全部供热锅炉中一半以上安装了节能装置；到1984年，荷兰35％以上的住宅及工业建筑供暖锅炉使用带有冷凝式节能设备的锅炉，到2008年全部供热锅炉中安装节能器的锅炉占90％以上。

我国尚没有这方面节能设备的生产厂家，与发达国家相比差距较大，但我们已掌握了生产燃气锅炉零排放系统（DCCHRS）装置的核心技术，这一产品将很快在中国市场上得以推广。

二、我国烟气余热回收装置的技术现状

我国现有的烟气余热回收装置主要是指省煤器和空气预热器。由于设计原则的限制，利用此装置来达到大幅度降低排烟温度的目的是难以实现的。常规的烟气余热回收装置的设计要避免传热面内冷凝现象的发生，因此，排烟温度的降幅非常有限，一般来说，常规烟气余热回收装置最佳排烟温度降幅为50~60℃，它不能将燃气锅炉的排烟温度降低至露点温度(60℃左右)以下来回收潜热，因此，节能效果不明显。后来，尝试用热管作为换热核心制造燃气锅炉节能器，但因为热管内介质负压工况无法保证准确而不能实际应用。对于气体换热，翅片管换热器采用扩展换热面的方法强化传热，可以显著减小设备体积，但过大的翅化比限制了翅片间烟气的流动，换热能力受到很大限制。

总之，我国现有的常规烟气余热回收装置的技术水平无法有效解决燃气锅炉的节能问

题，造成燃气锅炉效率低下(85％左右)，燃料浪费严重，应该开发新的高效节能产品来填充这一领域的空白。

三、余热回收的经济性分析

燃气锅炉零排放系统（DCCHRS）装置回收的水蒸气潜热的多少与燃料的种类和供热系统水温高低有关。对燃煤锅炉来说，烟气中水蒸气份额并不大，即使水蒸气全部凝结下来，放出的热量也不能使锅炉热效率提高很多。但对于天然气（或城市煤气）锅炉而言，情况就完全不同了。因为气体燃料的高低位发热量相差很大，实施烟气中水蒸气凝结热回收可使其热效率提高很多。当无燃气锅炉零排放系统（DCCHRS）装置的锅炉燃天然气时，如果在无过量空气条件下( 1)运行，热效率按高位发热量计算为80％：使用燃气锅炉零排放系统（DCCHRS）装置后排烟温度降低30~40℃，，热效率则会提高到97．6％。水蒸气的冷凝温度取决于燃料的化学成份、烟气中CO 的含量和燃烧时的过量空气系数等因素。燃烧l m3天然气产生的水蒸气要带走的热量约占高位发热量的10％以上。各种化石燃料中，天然气的氢含量最高，氢的质量百分数约为20％~25％，因此排烟中含有大量水蒸气，随着不同的凝结份额其锅炉热效率提高的程度也不同。

以陕北天然气为例，其低位发热量=33．24 MJ/m3，高位发热量37．16 MJ／m3，两者相差为3．92 MJ／m3。即燃烧l m3天然气产生的水蒸气要带走的热量约为4 000 kJ。若不采取措施，这部分热损失非常可观。

烟气冷凝的另一作用是减少氮氧化物（NO x）的排放。其原因是一方面由于燃气锅炉零排放系统（DCCHRS）热效率的提高，减少了燃料的消耗，降低了总排放量；另一方面冷凝液系统对NO x的吸收，又进一步减少了排放。其总效果是在相同供热功率下，可减少NO x排放量达1O％以上，不需另设环保装置。由此可见，燃气锅炉零排放系统（DCCHRS）除节能外，排入大气中的有害物质也大为减少，这也是该类型锅炉在环保上所具有的突出优点。如北京市目前运行天然气锅炉数千台，燃用天然气数亿立方米，近期将发展到近百亿立方米。采用烟气冷凝热能回收可以明显降低锅炉的使用成本，同时进一步降低污染物排放，具有节能和环保双重效果。因此，燃气锅炉零排放系统（DCCHRS）的排烟余热的回收不仅能够提高热效率，而且还可以保护环境，可谓是绿色能源，绿色消费。

四、烟气余热回收可行性分析

锅炉排烟余热回收的效率与燃料的种类有关。燃煤锅炉除了有低温腐蚀外，还有磨损的问题，且烟气中的水蒸气含量少，可回收的水蒸气潜热不多；而燃气锅炉则不同，换热面不存在磨损的问题。此外，在低温腐蚀方面，燃天然气锅炉的烟气中，酸性氧化物含量比煤、石油的含量少得多，其对管道的腐蚀性也是3种燃料中最弱的，这就使得天然气锅炉的排烟温度在换热器采用合适材料后，有可能降至酸露点以下。排烟温度和凝结水量随烟速和冷凝水量的不同而变化，烟温已低于酸露点。但排烟温度并不是越低越好，经过计算，若节能器烟气入口的温度为250℃，出口温度为30~40℃，可使锅炉的热效率提高l0～15个百分点。但是，烟气温度从250℃降至50℃时需要增加l5％的设备费用，如降至30℃以下，还需再增加10％的设备费用。由此可知，燃气锅炉零排放系统（DCCHRS）装置最终排烟温度的选择应根据设备的实际运行情况，通过经济分析来确定，否则将得不偿失。

天然气锅炉烟气中水蒸气容积份额一般为15％～19％，燃油锅炉烟气中水蒸气含量为l0％～12％，远高于燃煤锅炉产生的烟气6％以下的水蒸气含量。由于燃气锅炉中含水蒸气较多，这部分热量很有必要加以回收。总之，如果对燃气锅炉排烟余热进行回收不仅可以产生很大的经济效益，出与我国当前提出的节能性社会目标是相符合的。

五、实例说明

5.1 设计说明

我们可以用某用户2台4吨/时燃天然气锅炉，安装DCC-HRS能源回收系统，该新式冷凝热回收系统将从锅炉烟气出口处回收废热。过程示意图请见附件系统图。

该系统可以产生出大约65℃的热水以供预热锅炉给水和生活水，从而减少现有的蒸汽使用量，充分降低锅炉的燃料费用。

安装该热回收系统后，该热回收方案可以带来如下好处：

●投资可以在1年内回收——预期每年可以节省约54万元人民币（以全年平均出力

1.7t/h计）或约17％的燃料总费用；

●锅炉达到零排放——包括热量零排放（排烟温度不高于环境温度）、污染物零排放

（SO X、NO X、等污染物)；

●可随意调整出水温度——该系统出水温度在40~75℃及流量在2~30吨/h范围内可

以任意调整以适用用户需求；