锅炉烟气余热回收技术分析

孙会昌1刘洋2王新国3

1.黑龙江省轻工建设总公司黑龙江省哈尔滨150000

2.黑龙江职业学院黑龙江省哈尔滨150080

3.大庆市东城热力有限公司黑龙江省大庆市163070

摘要：本文主要阐述工业锅炉烟气余热回收技术。作为当今世界“第五能源”----节能技术是许多用户在研究的课题，锅炉排烟温度过高，以及烟气内污染环境的气体含量过高等问题是困扰环保问题的关键，通过锅炉尾部受热面进行改造，从而达到减低排烟温度的目的，实现了节能减排。

关键词：排烟温度CO2和SO2污染物工业锅炉节能减排余热回收

一、锅炉烟气余热回收意义

节能减排已成为继煤炭、电力、石油和天然气之后的“第五能源”。而在现有的工业锅炉的使用中普遍存在着热量利用率低，排放烟气余热过高，以及烟气内污染环境气体含量过高等问题（关键词：排烟温度、CO2和SO2污染物）。

锅炉排烟温度过高，则锅炉热效率低，烟气将大量的热量带入大气，不仅浪费了大量的能源，并且污染了环境。如果，通过对锅炉尾部受热面进行改造，扩展受热面面积来增加换热，增强换热效果，（Q=KFΔt）从而达到降低排烟温度的目的，实现了节能减排。

锅炉排烟温度一般设计值为130--150℃，实际运行锅炉多数都达到200℃左右。降低其间的温差，是解决工业锅炉能量消耗日益增加、大气质量日益恶化问题主要方法之一。

国家开始实行节能环保项目减免企业所得税及节能环保专用设备投资抵免企业所得税政策。这些政策的逐步实施，使得节能行业继环保行业之后，成为国家政策扶持力度大、领域广泛、市场广阔、新技术和产业人员快速增长的朝阳产业。

锅炉烟气余热回收技术的研究与应用是一项与能源、环保息息相关的课题，如何使国内外现锅炉烟气余热回收技术能够更好的应用？如何解决现有工业锅炉锅炉烟气余热回收应用技术问题是关键所在。

二、锅炉烟气余热回收的形式与特点

由于能源紧张，随着节能工作进一步开展。各种新型、节能先进炉型日趋完善，采用先进的燃烧装置强化燃烧，降低不完全燃烧损失，合理配置空燃比也日益完善。然而，降低排烟热损失和回收烟气余热的技术仍进展不快，锅炉排烟耗能大约在15%，烟气余热回收主要是通过某种换热方式将烟气携带的热量转换成可以利用的热量。

1.烟气余热回收方法

烟气余热回收方法很多，也取得了显著的节能效果。

从五十年代开始采用预热空气的预热器，其中主要形式为管式、圆筒辐射式和铸铁块状等形式换热器，但交换效率较低。八十年代，先后研制了喷流式，喷流辐射式，复合式等换热器，主要解决中低温的余热回收。在100℃以下烟气余热回收中取得了显着的效果，提高了换热效率。但在高温下仍因换热器的材质所限，使用寿命低，维修工作量大或制造价昂贵而难以推广使用。21世纪初研制出了陶瓷换热器，在金属换热器的使用局限下得到了很好的发展，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。

近年来又出现了热管余热回收器（气-水）

（1）热管余热回收器（气-水）

一类热管余热回收器安装在锅炉烟气除出口，回收烟气余热加热生活用水或锅炉补水。其构造如图所示：下部是烟道，上部为水箱，中间有隔板。顶部有安全阀、压力表、温度表接口，水箱有进出水和排污口。工作时，烟气流经热管余热回器烟道冲刷热管下端，热管吸热后将热量导至上端，热管上端放热将水加热。为了防止堵灰和腐蚀，余热回收器出口烟气温度一般控制在露点以上，即燃油、燃煤锅炉排烟温度≮130℃，燃气锅炉排烟温度≮100℃，节约燃料4-18%。

（2）余热回收器（气-气）

另一类安装在锅炉烟气出口或烟道中，将烟气余热回收后加热空气，热风可用作锅炉助燃和干燥物料。

2.锅炉烟气余热回收的问题和特点

主要问题：

余热回收器出口烟气温度不低于露点--低温露点腐蚀。

问题的预防：

（1）提高空预器管壁温度，使壁温高于烟气露点。如提高排烟温度，开热风再循环，加暖风器提高空预器入口温度。此法的优点是简便易行，缺点是锅炉效率降低。

（2）在烟气中加入添加剂，中和SO3，阻止硫酸蒸汽的产生。此法的优点是不降低锅炉效率，缺点是增加运行成本，还要清除中和生成的产物。

（3）用耐腐蚀的材料制造空预器，如采用玻璃管、搪瓷管或用陶瓷材料制作，防腐效果好，不降低锅炉效率，但成本高，漏风系数大。

（4）采用低氧燃烧，减少烟气中的过剩氧，阻止和减少SO2转变为SO3。低氧燃烧可以降低引、送风机电耗，是一项经济价值很高和很有发展前途的技术措施，但低氧燃烧要求锅炉具有完善的燃烧设备和燃烧检测仪表，并且要求运行人员有较高的技术水平。

（5）烟气中硫酸蒸汽开始凝结的温度称为酸露点。通过检测酸露点温度，可以准确知道一定工况下的酸露点，由此调整排烟温度，达到节能和延长锅炉寿命的最佳条件。这种方法投资少，收效快，是最理想的预防措施。

四．研究采取的方法与具体措施；

1.研究方法（说明主要技术路线）：

研究方法：热平衡分析法，如

图-1热平衡图

（1）建立热平衡模型

（2）确定热平衡方程（根据热力学第一定律）

Qr+Qgg=Qc+Qp

（3）建立热流图

五、本设计采用常规换热器结构

其目的之一为了节能减排，目的之二是为了尾部布袋除尘器的安全运行，其工艺流程如下图：

（1）工艺流程图

图-2工艺流程图

（2）热力计算

表1锅炉尾部余热回收受热面热力计算表

（3）阻力计算

表2锅炉尾部余热回收受热面横向冲刷顺列管束阻力

同时经过能效测试分析，锅炉效率由原来的71.2%提高到74.8%，具有一定的可操作性和应用推广价值。

（2）分析方法创新是本次课题的所得，采用热平衡分析法，排除法来进行锅炉热损失分析，从理论层面取得依据，更利于烟气余热回收技术改造施行。如下图为哈尔滨信托物业有限责任公司46MW锅炉效率分析图：

改造前通过比例图分析，主要热损失来源于固体不完全燃烧热损失14%和排烟热损失12.8%；进过分析固体不完全燃烧热损失主要因素是炉排和人为因素，而排烟热损失需要改造，改造后降低了3.6个百分点。

参考文献

[1]谢冬梅热力设备运行机械工业出版社2009.

[2]刘洋工业锅炉技术哈尔滨工程大学出版社2014.

[3]陈军热平衡与节能技术机械工业出版社2009.