燃气锅炉烟气余热回收利用技术分析

燃气锅炉烟气余热回收利用技术分析

李言

（西安市热力总公司，陕西省西安市710016）

摘要：燃气锅炉排放出的烟气温度较高，设备温度损失较大，为了提升燃气热能利用率，热力公司需合理应用燃气锅炉烟气余热回收利用技术。现阶段，可采用的烟气余热回收利用技术有利用换热器回收烟气余热技术、利用热泵回收烟气余热技术两种，前者的技术装置有间接接触式余热回收换热器、直接接触式余热回收换热器两种，后者的技术装置有电压缩式热泵、吸收式热泵两种。在实际应用过程中，根据烟气余热回收级数可分为单级余热回收供热型和双级余热回收供热型两种。

关键词：燃气锅炉；烟气余热；回收利用技术

在环保型社会建设过程中，生态环保已成为各个行业发展的战略制高点，如何降低生产过程中污染物的排放量，实现对于生产资源的循环高效利用，是现阶段生产工艺优化的目标。燃气锅炉是集中供热系统中的关键性设备，一般来说，设备运行时的排烟温度是比较高的，其中蒸汽型燃气锅炉的排烟温度可达200℃至250℃，热水型燃气锅炉的排烟温度可达115℃至180℃，在这一过程中，面临着较大的温度损失[1]。为了减少燃气锅炉排烟造成的热量损失，热力公司一般会采用常规省煤器及空气预热器等烟气余热回收设备，不过这些设备仅能回收部分热量，燃气锅炉运行时的供热效率只能达到80%至90%，还有10%左右的天然气热值无法回收利用。针对这一现状，人们加大了对于燃气锅炉烟气余热回收利用技术的研究，并将有效技术推广在工业实践中。

1.燃气锅炉烟气余热回收利用技术

1.1利用换热器回收烟气余热技术

换热器是常见的燃气锅炉烟气余热回收利用设备，根据换热方式的不同，这一设备可分为两种类型：

①间接接触式余热回收换热器。包括翅片管换热器、热管换热器、板式换热器三种，通过在壁面分开空间中独立流动的冷热介质来进行换热。不同的间接换热器有不同的优点，其中，翅片管换热器具有热传递效率高、结构紧凑、材材质丰富且结垢少的优点，热管换热器具有结构简单、质量轻、体积小、传热系数高的优点，板式换热器结构紧凑、质量轻、节能效果显著的优点；

②直接接触式余热回收换热器。这一设施的传热递质直接接触，根据接触结构的不同，可分为多孔板鼓泡型、折流盘型、填料型三种，在这一技术装置应用过程中，接触换热强度会受到介质接触面积、气液比、湍流强度、换热器高度、水滴雾化粒径等因素的影响，不过由于我国供热供回水温度过高的原因，直接接触式余热回收换热器的应用可行性不高，于是人们提出了基于空气加湿的直接接触换热冷凝式燃气锅炉的概念[2]。

1.2利用热泵回收烟气余热技术

燃气锅炉产生的烟气，其露点为55℃至65℃，当供热回水温度控制在这一温度范围之内，便可利用热泵回收烟气冷凝余热，用于预热供热回收。在此过程中，看根据燃气锅炉容量大小，选择合适的热泵，一般来说，0.01MW至10MW的锅炉可选电压缩式热泵，将之于烟气冷凝余热回收装置相结合，其中，烟气余热回收装置作为压缩式热泵蒸发器而存在，或者是，将装置内的循环水作为压缩式热泵的低温侧热源，用于预热热网回水[3]。

除此之外，还有一种利用吸收式热泵回收烟气预热的技术，其中采用的吸收式热泵，可分为闭式吸收式热泵及开式吸收式热泵两种。在这一技术应用过程中，人们经过试验提出了不同构想，比如说第一类吸收式热泵与冷凝换热器结合使用，利用低温循环水盘管换热器与烟气之间的间接换热，来回收烟气预热，同时规避了换热器腐蚀的问题；比如说将吸收式热泵与直接接触式换热器结合使用，可全部回收烟气显热和冷凝潜热，换热效率高。

2.烟气余热回收利用技术在集中供热系统中的应用

在集中供热系统中，根据烟气余热回收级数，可见烟气余热回收技术分为单级余热回收供热型和双级余热回收供热型两种。

2.1单级余热回收供热型

在热力公司中，可采用的单级余热回收供热型有以下两种类型：

①余热热网回水，即利用天然气驱动的吸收式热泵，通过烟气-水换热装置，回收烟气余热，得到的热水可作为低温热源，将之用于预热一次热网回水，一次热网回水经锅炉加热后，可给一次网供水，能够将燃气能源的利用率提升10%以上，技术投资可在3至4年内回收；

②供生活热水。利用烟气冷凝热回收装置，收集余热用于加热生活热水，同时烟气凝结的水可为空调系统补水，在酒店天然气直燃机改造中应用过，设备热效率提升11%[4]。

2.2双级余热回收供热型

双级余热回收供热型装置，通过高温烟气来加热热网回水，然后再利用热泵机组回收烟气中的余热，利用加热热泵机组高温侧加热热网回水，使之都能达到客户需求的供水温度。装置中的换热器可根据实际情况变化，采用双级换热装置，可大幅度降低燃气烟气温度，并实现燃气热值的最大化利用，为供热用户提供较高的热网供水温度。

3.结语

燃气锅炉烟气余热回收利用技术应用的目的，是为了最大程度利用天然气热值，提升燃气锅炉的供热效率，其理论依据为：当燃气锅炉排烟温度降低，烟气理论可回收热量减少，锅炉理论供热效率提升。也就是说，将排烟温度降低至烟气露点，便可获得较高的燃气锅炉理论热效率，比如说，当将烟气的排放温度从180℃降低到35℃至40℃，燃气锅炉的理论供热效率便可提升13.8%至15.2%[5]。除此之外，还可以采取回收烟气中水分的方式，来提燃气锅炉供热效率，降低烟气污染物排放量。现阶段，我国工业中采用的烟气余热回收技术有利用换热器回收烟气余热技术、利用热泵回收烟气余热技术两大类，其技术装置仍有改进的余地，且新型技术仍在不断开发的过程中。

参考文献

[1]吴研志,唐学英.冷凝式燃气锅炉烟气余热回收量计算方法初探[J].资源节约与环保,2018(05):135-137.

[2]张迪,丁琦,魏巍,王雨,穆连波.水源热泵在燃气供热锅炉烟气余热回收中的应用[J].暖通空调,2018,48(04):57-60.

[3]隋晓峰,朱迎春,贾向东,刘英杰,王涛.天然气烟气氧化脱硝与余热回收一体化技术[J].煤气与热力,2017,37(11):1-4.

[4]王静贻,赵玺灵,高庆有,徐熙,付林.用于臭氧氧化烟气脱硝与烟气余热回收的一体化实验台[J].环境工程学报,2017,11(10):5515-5522.

[5]孙方田,程丽娇,付林,张世钢.基于增热型吸收式换热的燃气锅炉集中供热技术节能效益分析[J].建筑科学,2017,33(10):165-170.