对于锅炉烟气余热回收技术及其工程应用的分析

2022-09-10

1. 锅炉烟气余热回收的意义

我国烧锅炉是工业发展、生存取暖、生活用电等不可或缺的方式, 然而不论是工业锅炉、烧煤锅炉还是电站锅炉, 其烟气排放都带走大量热量。研究表明, 烟气温度每降低15-20℃可以提高锅炉热效率1%。因此, 降低锅炉烟气温度既节能又环保。

2. 锅炉烟气余热回收技术

锅炉烟气余热回收装置安装在锅炉与排烟管道间, 将锅炉烟气余热进行回收再利用, 可用于多种用途, 例如:生活中的木地板取暖、加热生活用水等。此法既可以减少热能损失, 又可减少颗粒物排放, 从而减少成本, 保护空气。

2.1 常规的锅炉烟气余热回收装置

常规烟气余热回收装置在一定程度上可以达到回收热能、减少排烟量的作用, 但降低烟气温度的幅度并不理想, 节能减排效果一般。并且这些装置体积大、易被腐蚀, 不是可选择的最好装置, 有待被改进, 或被创新型高效余热回收装置所替代。

2.2 热管式换热器烟气余热回收装置

将集中起来的一组热管放置于冷源、热源之间, 将热源区域的大量烟气连续不断的输送至冷源区域, 在这过程中, 便可达到烟气余热降温的效果, 这便是热管式换热器。实验表明, 排烟温度每降低10℃, 锅炉效率可提高0.5%-0.6%。

最常用的热管式换热器为烟气---水换热器, 将锅炉排出的烟气转换成热能输送到换热管, 与此同时, 换热管中的低温水在循环过程中与换热管壁发生冲击、对流, 吸收烟气中的热能。

热管换热器具有很多优点, 例如:结构较简单无噪音干扰, 避免造成太大外部性;具有较好输送热能的能力, 有效提高热能利用率;对层次较低设备的热能回收经济有效, 避免装置昂贵购置不起。

2.3 冷凝式锅炉

冷凝式锅炉是利用高效、环保的烟气冷凝余热回收装置来直接吸收锅炉烟气中的大量热量和间接吸收水蒸汽凝结所释放出来的潜热, 从而达到降低烟气温度, 提高热能利用的效果。冷凝式锅炉这种烟气回收装置可以把烟气中的大量热能回收, 进行再利用, 极大的增加了锅炉产热效率, 减少了能耗损失, 节约了经济。

3. 锅炉烟气余热回收技术的应用

3.1 热管式换热器的应用

鉴于热管式换热器具有文中所述等优点, 适宜被应用于烟气余热的回收中, 例如应用于石油工业、电站行业、氮肥行业等。在应用中应注意以下技术要点:一、为防止换热器在工作中阻碍烟气流通而影响锅炉产热效率, 应适当加大换热器热管的横截面积, 以防热管被颗粒物粘附使之横截面积变小甚至发生堵塞, 发生爆炸等安全问题。二、注意换热器的检查修理问题, 锅炉燃烧产生烟气, 长期会在换热器热管外壁附着尘灰, 影响换热器的换热效率。三、防止气体在热管内结垢现象的发生。由于换热器工作要点是烟气与水在交换器热管内交换而降温烟气, 在冲击过程中水对烟气的冲撞浸泡作用力会使烟气中的颗粒物附着热管内壁, 水中矿物质也可能粘贴于热管内壁, 从而发生热能回收的低效率, 因此, 应多加防范。

邢台职业技术学院供学生生活用蒸汽锅炉的烟气余热回收项目便取得了极大的成功。运行一个月后, 所有数据均达到预期标准, 烟气平均降低50℃左右, 一年可产生60℃热水约27830t, 实际回收热量5.24×10∧9k J, 锅炉效率提高2.1%。经过推算, 该项目运行1年可节省蒸汽2440t, 可节省原煤824.7t, 直接经济效益为481900元。

3.2 冷凝式锅炉的应用

烟气冷凝热回收装置有多种应用方法:一、直接加热供热系统。这种方法要求在锅炉的尾部安装烟气冷凝热回收装置, 实施锅炉房改造简单、改造成本低廉。二、加热生活热水或低要求工业生产用水等。这种方法将水箱、冷凝热回收装置等连接在一起, 形成一个完整的循环系统, 经过该装置加热的热水可用作生活用水或者低要求的生产用水。三、该装置与木地板供热系统连接在一起共同进行。当该装置从烟气中回收的热能可以满足地板供暖的要求时, 便可直接使用该热能, 当该方法提供热能不足时, 由正式供暖系统额外补充。

冷凝式锅炉的使用还可以有效的去除燃料燃烧产生的大量CO2、NOx和少量的SO2, 这些物质排放到大气, 会引起温室效应和酸雨的产生, 对环境产生破坏作用。冷凝锅炉在冷凝烟气中水蒸汽的同时, 利用一些化学反应可以很方便的除掉这些气体, 其反应原理为:4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O和6NO2+8NH3=7N2+12H2O。这种选择性催化还原法由两大主体组成:氮氧化物脱除剂制备系统、反应器。通过向反应器内喷入反应剂NH3将NO还原为氮气。