我国燃气锅炉烟气余热回收技术

我国燃气锅炉烟气余热回收技术

戴射波

龙正环保股份有限公司

摘要：近年来，国家对环保节能型能源需求正逐步增加，天然气锅炉在各领域的利用更为广泛。目前燃气锅炉的排烟温度普遍偏高，如何有效利用烟气余热回收技术，提高供热效率，实现节能的目标，是该领域要进行研究和探索的课题。本文通过总结原有的余热回收技术，分析其应用特点及现状，对目前燃气锅炉烟气余热回收技术实施策略进行了详细阐述。

关键词：燃气锅炉；烟气余热；回收技术

燃气锅炉在各个领域得到广泛应用，目前在供热系统中，有10%左右的潜热尚未被开发和利用，如何有效回收烟气余热及包含的水分，对提高锅炉热效率具有非常大的实用价值。有效对烟气余热进行回收，在提高锅炉热效率的同时可减少排放污染，对提高经济效益和节约能源具有重要意义[1]。

1.燃气锅炉烟气余热回收基础理论

甲烷是天然气的主要成分，其中的氢含量很高，在燃烧之后产生大量的烟气，烟气中存在部分硫化物、碳化物和氮化物，排烟过程中会带走大量的余热，其中包括水蒸气的汽化潜热，排烟损失是燃气锅炉的主要热损失。如何将这部分余热加以利用，提高锅炉热效率是燃气锅炉行业需要深入探讨研究的课题。

2、燃气锅炉烟气余热回收技术发展历程

2.1早期技术

在早期阶段，燃气锅炉烟气余热回收主要是加热助燃锅炉回水或者助燃空气，但在温度影响下，传热温差小，导致对传热的受热面积要求比较大，在空间与经济性的限制下，只有一部分烟气能够被回收，还有大量的烟气产生的余热并没有被利用。

2.2冷凝式技术

冷凝技术是在原有烟气余热回收基础上，通过回收装置将锅炉中排放的水蒸气潜热和显热进行回收。我国的烟气冷凝技术发展时间较短，伴随环保节能要求的持续强化，烟气冷凝技术得到广泛重视，相对于西方发达国家，我国的技术研究仅局限在冷凝技术热交换器方面，仍依靠西方理论技术实施操作，国内并未成熟的商业化技术。

3.我国目前燃气锅炉烟气余热回收应用策略

3.1换热器回收技术

热换器是烟气余热回收技术中被广泛采用的一种形式，选择适合的热换器是回收技术的关键步骤，主要分为间接接触方式和直接接触方式两种。（1）间接接触式换热器。此种方式对换热后的水质情况不会产生影响，在进行热交换过程中水和烟气不直接接触，由于冷凝水中的酸会对设备产生腐蚀，要求间接接触式换热设备具有很高的抗腐蚀性，同时，由于结构的复杂性，对安装空间的要求也比较大。（2）直接接触式换热器。直接接触式余热回收热换器的传热系数较大，不容易受到空间的影响，热传递系数比较高，热量回收的能力强，同时，在过程中对设备有一定的清洗效果，对热换器设备的抗腐蚀性也没有很高要求[2]。

3.2热泵回收技术

天然气锅炉余热回收要求供热中的回水温度比烟气露点温度低，如果高于烟气露点温度，可以采用热泵设备对余热回收加以利用，热泵可采用电压缩式和吸收式两种，其中吸收式的应用更为广泛，但是吸收式的成本较高，需要较大的设备放置空间。吸收式热泵回收烟气余热分为封闭式与开放式两种，两种方式都可以提高换热效率，避免设备出现腐蚀问题，将烟气中的热量和冷凝之后的潜热全部回收。

3.3燃气锅炉烟气回收设备装置

燃气锅炉回收装置可分为接触式、间壁式和蓄热式三种，接触式烟气回收一般以水为主要的介质，水与烟气直接接触，把烟气中的温度降低到露点温度以下，实现吸收烟气热量的目的。间壁式余热回收是用间壁把介质分割开，设备体积大，对钢材的消耗量也较大，目前，更多利用不锈钢的材质作为换热面，以提高设施的抗腐蚀性。间壁式换热中也包含了热管换热方式，以其可靠性、高导热性得到普遍应用，缺点是成本比较高，不具备抗腐蚀性。

蓄热式换热器是通过填料和介质的能量储存，使热量在两种流体之间传递，被广泛应用在大型的燃气锅炉预热过程中，但如果燃气锅炉全部采取这种方式回收余热，成本太大，蜂窝陶瓷材料的利用，有效减低成本支出，使设备结构更加紧凑。

3.4冷凝式锅炉烟气余热回收技术

直接接触冷凝式一般将水作为介质，烟气和水份在接触时交换热量，实现显热和潜热交换，过程中对烟气排放还发挥净化作用，直接接触冷凝式可以将排放烟气的热量基本上都吸收利用，实现污染物零排放的效果，具有提高热效率，成本降低，回收时间短、安装维护便捷等优点。间接接触冷凝式一般适用于工业锅炉中，可以有效降低排烟温度，提高锅炉效率，具备换热能力高，远程传热，传热能力更为安全可靠。

4.燃气锅炉烟气余热回收中的主要技术问题分析

在烟气余热回收过程中，除了对热量充分利用之外，还要重视其中涉及到的相关其它技术问题，包含烟气冷凝中产生的酸性物质处理，烟气排放问题、设施设备防腐问题等。

4.1排放烟气的问题

燃气锅炉在烟气冷凝回收之后，通过烟囱进行排放，具体排放情况受地点和环境条件的影响，会出现无法顺利排出的情况，需要利用设备、技术将烟气排放出去，目前采用最多的是烟气再热的方式，就是利用把冷凝烟气和旁通支路进行结合的方法。

4.2处理冷凝液体

烟气经过冷凝回收之后，其中的水蒸气在过程中被冷却，产生冷凝液体具有很大的酸性。对冷凝液体的处理方法一般有通过添加药剂进行处理，利用土壤进行吸收和相应进行稀释的方法。处理后的液体大都排放到市政管网中，在一定程度上造成水资源浪费。冷凝液体可以通过酸碱中和后进入集水设备中，在通过水处理系统，利用到不同的领域。

4.3设施设备抗腐蚀问题

燃气锅炉烟气余热回收过程中，产生的腐蚀情况会影响回收设施的使用寿命，解决这个问题有两种方法，第一是抗腐蚀的材料进行代替，在常规设备上利用新型材料进行镀膜，提高抗腐蚀效果的同时，提高设备传热性能。第二是在进行冷凝工作之前，进行相应的净化处理，减少酸性物质的排放，在回收循环水中添加含有碱性的药剂，发挥出抗腐蚀的效果[3]。

4.4烟气净化问题

烟气净化主要是控制其中的硫和硝两种化学物质，通常采用的方法有催化与非催化两种还原法、吸附法、吸收法等。这些方法在实践利用中取得了一定的成效，但仍存在材料消耗大和成本高的问题。因此，开发出效率更高、成本更低的净化技术非常重要，具体实施过程要结合实际情况进行对比，选择合适的净化手段。

4.5优化匹配和系统集成问题

燃气锅炉烟气余热回收技术，要求把回水问题低于烟气的露点问题，低温供热系统可以提高回收效果，但中高温采暖设施，适合热泵技术进行烟气回收。目前，集中供热系统都是在末端装置回收装备，对烟气排放形成阻碍的同时，也加大维修的难度，解决办法是在管道中设置旁通装置。

5结语

目前，燃气锅炉利用领域越来越广泛，大量的运用在生活、生产领域。燃气锅炉节能技术中烟气回收利用技术具有重要的实践意义，，可以有效提高锅炉的利用效率，在实施过程中，会遇到一些技术难题，如抗腐蚀问题、冷凝水处理问题及成本过高等，如何在有效解决此类问题的基础之上，充分发挥节能作用，是该领域学者需要持续进行研究探讨与实践。

参考文献：

[1]杨石，顾中煊，罗淑湘，等.我国燃气锅炉烟气余热回收技术[J].建筑技术，2014，45（11）：976-980.

[2]孙方田，赵金姊，付林，等.基于吸收式换热的燃气锅炉烟气余热回收技术的节能效益分析[J].建筑科学，2016，32（10）：59-64.

[3]白春雷，张栋良.浅谈燃气锅炉节能器——烟气余热回收技术[J].应用能源技术，2012（7）：27-28.