锅炉烟气余热回收技术

以烟气为热源的空气预热器
空 气 预 热 器 型 式
按传热 方式分
按构造 型式分
间壁换热式：管式和板式预热器 蓄热换热式：回转式空气预热器
管式预热器：钢管、玻璃管、热管、
铸铁翅片管等 板式预热器
板式空气预热器
由大量的平行的平板或各种冲压的波纹板组 合而成，烟气和空气在板间错流而行进行热交换。
板式空气预热器流向


设想：我们可以根据余热的回收来研究余 热发电技术。 利用强制余热锅炉回收冶炼烟气余热，， 配套饱和蒸汽汽轮机组，发电机组实现发 电，最大限度提高余热蒸汽利用效率。
六、新技术展望


由于金属换热器的使用存在很多的局限性， 所以在余热回收技术方面存在很大的发展 空间。 陶瓷换热器得到了很好的发展，因为它较 好地解决了耐腐蚀，耐高温等课题，成为 了回收高温余热的最佳换热器。

经过多年生产实践，表明陶瓷换热器效果 很好。它的主要优点是：导热性能好，高 温强度高，抗氧化、抗热震性能好。寿命 长，维修量小，性能可靠稳定，操作简便。
缺点：有转动部件，故漏风量较多，能耗大， 制造要求较严格，造价较高。
钢管式空气预热器 立式：烟气走管程，空气走壳程。
预热器型式
卧式：烟气走壳程，空气走管程。
立式和卧式空气预热器均可由几个单体所组成。
单体图
优缺点 优点： 结构简单、制造容易、价格便宜、无转动 部件等。 缺点： 换热面密度小、当量直径大、所占地面或 空间较多，特别是低温区受热面的露点腐蚀和 积灰堵塞较严重，因而妨碍了加热炉热效率的 进一步提高。
提高空气预热器入口的空气温度可以提高预热 器冷端换热面的壁温，防止结露腐蚀。 在管式空气预热器内将管子水平放置，使烟气 在管外横流冲刷换热面，空气在管内纵向流动。这 样设计的预热器，其壁温比立式管（烟气走管内） 稍高，对减少低温腐蚀有利。
若将尾部换热面的壁温控制在稍高于烟气的露 点温度，可以完全防止露点腐蚀的发生。一般取金 属表面温度比露点温度高5℃～10℃。 采用耐腐蚀材料
一、选题目的

在当今社会里，节能已成为继煤炭、电力、 石油和天然气之后的“第五能源”。而在 现在的工业锅炉的使用中普遍存在着热量 利用率低下，排放烟气余热温度过高，以 及烟气内污染环境气体含量过高等问题。

目前工业锅炉是我国主要的热能动力设备, 随着我国经济快速发展,能源消耗日益增加, 城市大气质量日益恶化的问题越发突出。 在热能动力方面能耗高、污染高的主要原 因之一就是锅炉的烟气排放,锅炉排烟问题 一方面在于烟气污染物的直接污染,另一方 面就是过高的排烟温度。
大容量、高参数（效率高）
三、国内外烟气回收技术的发展


近十年来，由于能源紧张，随着节能工作 进一步开展。各种新型，节能先进锅炉日 趋完善。 采用先进的燃烧装置强化了燃烧，降低了 不完全燃烧量。然而，降低排烟热损失和 回收烟气余热的技术仍进展不快。为了进 一步提高锅炉的热效率，达到节能降耗的 目的，回收烟气余热也是一项重要的节能 途径。
与钢管空气预热器不同之处：
结 构 型 式 玻璃管与两端管板的连接； 管箱中装有若干支撑钢管； 玻璃管空气预热器中间不能设置隔板； 装有2～3排保护钢管； 玻璃管的长度不易过长等等。
五、锅炉烟气余热回收与节能环保 的贡献



①降低了排烟温度,降低了烟气对大气环境 的直接热污染,大大降低排烟能量损失,提高 了锅炉运行效率。 ②冷凝式换热器在燃油燃气锅炉上的应用, 可以使烟气中可凝性污染气体如SO2和NOx 等凝结,减少了烟气中污染性气体的排放。 ③经济效益比较可观,回收周期短。
安装
上置式
：把钢管式空气预热器直接放在对流室顶部。
下置式 ： 把预热器放置在炉侧地面的基础上或钢 架上，将对流室的烟气引下来，通过空气预热 器和引风机后再将烟气由烟囱排出 。
玻璃管空气预热器 当需要进一步提高加热炉热效率，降低排烟温度， 而在采用金属预热器会遭受严重腐蚀的情况下，才考 虑用玻璃管空气预热器。 由于玻璃管空气预热器不能承受高温，适宜在烟 气露点温度以下工作，它是作为一种防腐措施付诸应 用的，所以一般都是和其他型式的预热器联合使用。
燃气锅炉


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对于燃气锅炉可以利用的烟气余热冷凝回 收装置进行回收。 烟气余热冷凝回收装置的技术原理，就是 利用温度较低的水冷却烟气，把烟气温度 降低到烟气中的水蒸汽冷凝，同时实现烟 气显热和水蒸汽冷凝潜热的回收利用，提 高锅炉热效率。

据调查每1标准立方米天然气完全燃烧后， 可节省燃气8%左右。每1标准立方米天然 气完全燃烧后，冷凝水回收量0.65kg烟气 中的CO2减排量下降40％，NOX减排量下降 60％。
（二） 水管锅炉特点
高温烟气在管外冲刷流动放热，汽水在管 内流动而吸热蒸发 优点：摆脱了火筒、烟管锅炉受锅筒尺寸 的制约，在燃烧条件、传热效果和受热面布置方 面得到根本改善，便于清洗和维修，提高了锅炉 容量、参数和热效率，水质要求高。
（三） 锅炉的未来
未来发展方向： 工业锅炉方向： 降低成本——简化结构、降低金属耗量 提高运行经济性——改善燃烧、提高热效率 运行安全 机械化和自动化 环保
二、锅炉发展概况
卧 式 烟管锅炉
（锅筒布置）
单火筒 双火筒
烟管 火筒烟管 横烟管
内部受热面 扩大容量 提高参数 圆筒型 （扩大受热面）
蒸汽锅炉 （18世纪末）
（水管布置）
立 式 横水管
纵烟管
直水管
水管锅炉 外部受热面 19世纪中
竖水管 20世纪初 弯水管
（一） 烟管锅炉特点
高温烟气在火筒或烟管内流动放热，低温 介质在火筒或烟管外吸热 优点：结构简单、维修方便、水容积大、 水质要求低 缺点：炉温低、燃烧差（尺寸受限） 传热效果差、排烟温度高、热效率低 汽压不宜提高、蒸发量受限 结构刚性大、清洗水垢困难、易堵灰


美、日、苏等工业发达国家都十分重视对 工业烟气余热的回收利用，把热管换热器 的研制、生产和推广应用工作放在优先发 展的位置，这就是热管换热器迅速发展和 广泛应用的原因。 目前，国内外烟气余热回收装置大多采用 金属换热材料，主要结构形式有回转式换 热器、焊接板（管）式换热器、热管换热 器、热媒式换热器等。
锅炉烟气余热回收的方法



烟气余热回收途径通常采用二种方法：一 种是预热工件；二种是预热空气进行助燃。 预热工件需占用较大的体积进行热交换， 往往受到作业场地的限制。 预热空气助燃是一种较好的方法，一般配 置在加热炉上，也可强化燃烧，加快炉子 的升温速度，提高炉子热工性能。这样既 满足工艺的要求，最后也可获得显著的综 合节能效果。

以北京市为例：2008年冬季供暖共耗天然 气40亿立方米。若全部安装烟气冷凝余热 回收装置，可节约天然气约3亿立方米，可 回收冷凝水约2600万立方米。二氧化碳往 大气中的排放量约减少3000万吨。
燃油和燃煤锅炉

但是由于石油、煤等燃料中均含有硫，在 燃烧时，硫氧化物的产生是必不可少的， 它与水蒸气结合后即形成硫酸蒸汽。当锅 炉尾部受热面的金属壁面温度低于硫酸蒸 汽的凝结点（称为酸露点），就会在其表 面形成液态硫酸（称为结露）。
气-气换热板式预热器
板式空气预热器特点：
传热性能好，同样流速的条件下其传热系数为钢 管式预热器的1.2～1.5倍； 压力降小，压力降仅为钢管式预热器的2/5～3/5； 结构紧凑，单位体积能提供的传热面积大； 节省金属，板厚和翅片相仿，仅1mm多； 抗腐蚀性能好，板材表面易进行多种处理，如 涂防腐涂料、渗铝以及“搪玻璃”等，使其冷端抗 硫酸腐蚀能力大大提高，国外已能用于烟气温度达 65℃； 清灰垢可用水冲洗；适合优化设计及工厂制造。
回转式空气预热器 工作原理和结构 换热元件由转子带动回转，烟气和空气分别由 上、下逆向流过。
优点：
换热表面上冷凝的酸液量和硫酸浓度不断 变化，露点腐蚀比管式空气预热器轻。
优 缺 点 快速流动的空气可以起到一些吹灰作用， 减少了积灰。 因换热元件连续转动，只一个单孔摆动式 吹灰器，就可吹到冷端截面上各个部位的积灰。 便于对腐蚀后的元件进行更换或调换放置 位置
低温露点腐蚀 低温露点腐蚀机理 关 键 是 SO3 的 生 成 燃料中硫燃烧后全部生成SO2
少量的SO2再与氧化合形成SO3
烟气带有大量的水蒸气 当烟气温度降到400℃以下时 SO3将与水蒸气化合生成硫酸蒸气
硫酸蒸气凝结到受热面上
发生低温硫酸腐蚀
防止低温露点腐蚀的措施 提高空气预热器换热面的壁温

烟气余热回收技术除了可大幅度节约能源 外，由于冷凝的作用，排入大气的有害物 质也将大为减少。据科学测定，烟气冷凝 后排入大气的有害物质减少量如下：二氧 化硫减少80%；水蒸气减少60%；一氧化 碳减少60%；烟尘减少93%；氮氧化物减 少50%；二氧化碳减少40%。

因此，利用烟气余热回收技术除了节能外， 排烟将更加符合环保要求。另外，据实际 测定，烟气冷凝后形成的冷凝水 pH值在 6 左右，略呈酸性，因城市污水为碱性，故 冷凝水排入城市污水系统不会形成危害， 但以排入工厂废水处理系统处理为佳。