余热回收降低锅炉排烟温度的研究

余热回收器降低锅炉排烟温度的研究

姓名：李明

单位：安徽中烟工业有限责

任公司芜湖卷烟厂

摘要：一直以来锅炉排烟温度热损失都是影响锅炉热效率的重要原因之一，本文通过对我厂克雷登锅炉的工作原理的研究，采用余热回收器来降低其排烟温度，使其达到节能降耗的目的。

关键词：克雷登锅炉、余热回收器、排烟温度、热效率

芜湖卷烟厂目前共有6台美国克雷登E-504型蒸汽锅炉。其单台额定蒸发量为7.8t/h。该锅炉机组承担着全厂的高温高压蒸汽的供给任务。当蒸汽锅炉正常运转时，能将60℃到95℃给水转化为每小时额定输出干度为99%的优质蒸汽（水分含量小于1%）。但随着使用年限的增加，锅炉热效率不断下降，使得能耗损失逐渐加大，为此我们需要寻找一种方法来降低锅炉的能耗，提高其热效率。

一、现状调查

众所周知，锅炉热效率与其各项损失密切相关。锅炉的损失由排烟损失，机械不完全燃烧损失，灰渣物理损失，化学不完全燃烧损失，散热损失等组成，而在这几项损失中，排烟损失是对锅炉效率影响比较大的一项损失。排烟损失主要体现在锅炉的排烟温度偏高，所以降低排烟温度可以减少其排烟热损失，对提高锅炉效率有着非常重要的意义。这通过锅炉反平衡法可以直观看出：

η=[1-（q2+q3+q4+q5+q6）]×100%

η—锅炉效率 q2—排烟损失

q3—化学不完全燃烧损失 q4—机械不完全燃烧损失

q5—散热损失 q6—灰渣物理损失

我们在车间通过对6台锅炉观察，发现锅炉排烟温度都有偏高的现象，尤以4号锅炉最为明显，从操作屏上我们发现：在100%燃烧效率下，其排烟温度均有偏高现象，于是我们对其排烟温度进行了为期一个月的跟踪调查，最后统计结果如下：

锅炉的平均排烟温度为：210℃

数据采集的锅炉平均汽气比为：12.62

汽气比=（产生的蒸汽量）/(消耗的天然气量) 单位：kg/m³汽气比可以很直观反应出锅炉的热效率高低，与锅炉的排烟温度成正相关性关系。

在统计中，我们发现锅炉的排烟温度最低时为195℃，而最高则达到220℃，平均排烟温度为210℃，远超过了克雷登厂方的设计标准≤180℃。而随着运行时间推移，锅炉排烟温度还会逐渐升高，燃气燃烧所发出的能量不能最大程度地吸收，这就是热能的直接损耗，为此我们决定首先以4#锅炉为目标对目前的锅炉排烟温度过高问题进行攻关，从而降低排烟温度，减少能耗，提高其热效率。

二、确定目标

虽然我们确定了以降低锅炉的排烟温度来提高锅炉的热效率，

但是排烟温度的降低也不能没有下限，太低的排烟温度，会造成锅炉低温酸腐蚀几率增加，因此我们按照克雷登厂方设计的标准，将其目标设定在厂方设计标准180℃之下。

三、克雷登锅炉排烟温度偏高原因

为了解克雷登锅炉排烟温度偏高的原因，我们对克雷登锅炉运行原理进行了分析，锅炉运行时，水泵将经过处理的水泵入裹住炉膛的加热盘管，水在盘管中自上而下沿着盘管吸收大量天然气燃料燃烧的热能变成高温高压的水蒸汽。炉膛上方为能量集中区，除了燃料本身释放的能量外，还有燃料产生的烟气热量也主要集中在这里，但是这些烟气所拥有的热量没有被充分吸收，而是在经过炉膛和烟囱后直接排放到大气中。虽然天然气燃烧的烟气没有什么污染，但是大量的热量白白损失，还是非常可惜，可见，没能很好的利用这些烟气的热量是我们排烟温度偏高的一个重要原因。

四、烟气余热回收器的使用

通过上面分析，我们了解了烟气在排放出来时带有的大量热量被白白浪费，如果可以把这些热量回收利用的话，则必然能够降低锅炉排烟温度，从而减少锅炉热损失。由此我们引入了新的设备—烟气余热回收器。

烟气余热回收主要是通过换热方式将烟气携带的热量转换成可以利用的热量。在很多的大型企业中都有广泛的应用，我厂在都宝线技改中正式开始采用烟气余热回收装置，通过克雷登公司协助购买了5台烟气余热回收装置，首先在4#锅炉上试用。

该烟气余热回收装置为不锈钢螺旋翅片管结构，由不锈钢螺旋翅片管形蛇形管、进出口集箱、热水出口安全阀、进出口烟道接口、蛇形管空间检查孔及底座组成并为卧式安装，同时烟气侧和水侧均配备必要的温度计与压力表。高温烟气由烟气入口端单程进入换热管，横向冲刷错列管束加热其中的给水后直达低温烟气出口排入大气。两路水介质分两路平行迎流高温烟气，与烟气呈逆流布置。因而水介质为双进双出结构，可同时加热两种介质（或称两路给水）。而我们在4#锅炉上通过烟气余热回收装置使用的两路水介质为给锅炉加热用的软水和车间淋浴用的自来水。

五、效果验证

在完成了余热回收装置的安装运行稳定后，我们对4#锅炉在100%燃烧率下的排烟温度又进行了为期一个月的跟踪调查，其统计结果如下：

数据采集的锅炉平均排烟温度为：97℃

锅炉平均汽气比为：14.82

经过我们改造后的跟踪调查统计我们发现，经过改造后锅炉的排烟温度最高为115℃，最低为85℃，相比于改造前的排烟温度大大降低，达到了我们设定的目标≤180℃，且锅炉汽气比也有所增加，说明锅炉热效率有所提高。可见余热回收的效果非常明显。

六、结论

烟气余热回收器的使用大大降低了锅炉的排烟温度，减少了锅

炉排烟热损失，效果明显。于是我们又在其他四台锅炉上投入使用，该设备使用后锅炉房每年实际回收热量约60亿KJ,安装天然气焓值换算一年节约天然气约16万m³，按照天然气单价2.97元/m³,每年大约可节约成本47.5万元，扣除运行成本和各种损失，保守估计一年可节约费用40万。社会经济效益十分可观。

参考文献：

[1] 美国克雷登E-504型蒸汽锅炉产品使用说明书，2001；

[2] 动力主机设备点检标准（《安徽中烟工业公司企业标准》），2010-A；

[3] 《安徽中烟工业公司节能降耗标准》，2007。

[4] 《余热回收利用系统实用手册》机械工业出版社，1988年．