提高余热锅炉经济性和稳定性的方法

提高余热锅炉经济性和稳定性的方法

宋文兵  

深圳钰湖电力有限公司

摘要：近年来，我国的工业化进程有了很大进展，在工业行业中，锅炉是大型工业生产中常见的能源消耗设备，每年耗用原煤约占年总产量的1/3，排放大量的二氧化碳、二氧化硫等，不仅造成环境污染而且其燃烧过程中产生的含有丰富的热能，然而传统的锅炉系统中这部分余热往往被直接排放到大气中，造成了能源的浪费和环境污染。随着能源和环境问题的日益突出，工业锅炉燃余热回收问题受到广泛的关注。科学技术的发展为工业锅炉燃烧余热回收提供了可能性。本文首先分析锅炉废气余热的来源，其次探讨工业锅炉燃烧利用现状，最后就提高余热锅炉经济性和稳定性的方法进行研究，期望能够为工业锅炉余热回收技术的发展提供新的思路和方法，为工业生产提供可持续、高效的能源利用解决方案，促进工业的可持续发展和环境保护。

关键词：锅炉废气；余热回收利用；节能

引言

余热锅炉的效率是指余热锅炉对燃气轮机排气热量的利用回收程度。而计算余热锅炉效率的重点是建立能量平衡方程，利用能量平衡求解相关及空气参数。余热锅炉的效率不仅取决于锅炉排烟温度，还在相当程度上取决于燃气轮机的排气温度，所以余热锅炉效率的高低并不一定能完全代表锅炉设计制造水平的高低，而与燃气轮机排气温度、所选的蒸汽循环方式、节点温差以及燃料成分密切相关。

1锅炉废气余热的来源

锅炉废气的主要组成物质包括烟尘、有机物、一氧化碳、二氧化碳、氮气、一氧化氮、二氧化硫等。其中，烟尘是锅炉废气中的主要污染物之一，其含量较高，会对环境和人体健康造成极大的危害。锅炉废气中的热能主要来自于锅炉煤气和炼焦炭的燃烧。煤气中的热能主要来自于燃烧产生的高温，而炼焦炭则通过热传导将热能传递给锅炉底部的煤气，从而将其升温。由于锅炉废气的温度一般在700～1100℃之间，热能非常丰富，如果不能充分利用，将会浪费大量的能源资源。因此，锅炉废气余热的回收利用具有非常重要的意义。通过对锅炉废气中的热能进行回收和利用，可以提高能源利用效率，减少对环境的污染和破坏，降低企业的生产成本，同时也能促进清洁生产和可持续发展。

2工业锅炉燃烧利用现状分析

(1)直接排放浪费能源:工业锅炉是工业生产中的主要燃料转化设备，具有较大的燃煤量。传统的工业锅炉系统中，燃烧后的中的余热往往直接排放，造成了能源的浪费。大量的热能未能得到有效回收利用，导致能源利用效率低下。(2)环境污染问题:工业锅炉燃烧中含有多种有害气体和颗粒物，包含一氧化碳、氮氧化物以及硫氧化物，除此之外，工业锅炉燃烧的中还含有大量的有机物以及微量元素，直接排放到大气中会对环境造成污染，加剧大气污染和温室效应，对人类健康和生态环境造成负面影响。(3)法规和环保压力:随着环保意识的增强和环境法规的日益严格，各国政府对于工业排放的限制和控制力度不断加大。工业企业需要承担更多的环保责任和压力，加强对排放的控制和治理。(4)技术挑战和经济成本问题:尽管已经有一些烟气余热回收技术被应用于工业锅炉系统中，但仍然存在技术挑战和经济成本问题。例如，一些技术的设备投资和运维成本较高，技术可行性和经济性有待进一步研究和改进。综上所述，工业锅炉燃烧的利用在某些领域已经取得了一定的进展，但仍然存在一系列挑战和问题需要解决。进一步研究和开发高效、可持续的余热回收技术，促进工业锅炉系统的能源利用效率和环境友好性的提升，具有重要的现实意义和发展潜力。

3提高余热锅炉经济性和稳定性的方法

3.1对锅炉底部的改造

清除锅炉底部积灰，并在底部铺设角度为30°的铁板，落灰可以直接顺铁板滑落，这样就不会存在积灰现象；底部用槽钢支撑，增加滑道强度。

3.2深冷制氢

深冷制氢是利用锅炉废气余热制取高纯度氢气的技术。这种技术的原理是将锅炉废气先经过除尘、除酸处理，再进行脱硫、脱氮等前处理，然后将净化后的通过压缩机增压，进入冷却器进行冷却，使水蒸气和氧气凝结出来，通过分离器分离出氢气和氮气，最后得到高纯度的氢气。这种技术的优点是可回收废气中大部分能量，并生产高纯度的氢气，适用于工业用途。但其缺点是设备投资和运营成本高，且氢气产量受制于锅炉废气产量和质量，对应用范围有限制。

3.3热泵

热泵在燃余热回收中的工作原理如下:首先，热泵通过压缩机将制冷剂(通常为工质)进行压缩。这会使制冷剂的温度和压力升高。压缩后的制冷剂进入冷凝器，通过冷却介质(例如水或空气)与介质进行热交换。在这个过程中，制冷剂会释放热量，从而降低其温度和压力。冷却后的制冷剂通过膨胀阀进入蒸发器，使其压力骤降，从而使制冷剂的温度降低。其次，经过换热器，与低温的制冷剂进行热交换。在这个过程中，中的余热被传递给制冷剂，使制冷剂吸收热能并蒸发。经过蒸发后，制冷剂以低温低压的状态进入压缩机，再次进行压缩。这会使制冷剂的温度和压力升高，以便下一轮制冷循环的进行。最后通过循环的工作，热泵将中的低温余热转移到制冷剂中，并将其提升至足够高的温度，以供给热水、蒸汽或空气调节系统。这样就实现了对中的余热的回收和利用。由全热回收换热塔回收后，在热源的驱动下，热泵将高温、燃料以及电力转化为热网水。

3.4对沉降室的改造

去除沉降室顶部杂物，在顶部覆盖保温岩棉后再覆盖焊接厚度为5mm的不锈钢板，既保温又防腐，漏雨问题得到彻底解决。

3.5湿式处理技术

湿式处理技术是指通过向中喷洒一定量的水或其他液体，将中的颗粒物和有害气体降低到一定程度的技术。这种技术在余热回收领域中也得到了广泛应用。湿式处理技术的主要原理是通过水与中的污染物接触，将污染物溶解、吸附或沉淀到水中，从而达到净化的目的。该技术主要适用于高浓度、高温、高湿的废气，比如炉顶、炉尘、脱硫等。与传统的干式净化相比，湿式处理技术具有以下优点：1）降低温度：通过向中加水，可以降低温度，减轻了对设备的腐蚀和热损失。2）净化效率高：湿式处理技术可以有效地去除中的颗粒物和有害气体，其净化效率可以达到90%以上。3）应用广泛：湿式处理技术适用于不同的烟气来源，比如焦化炉、燃煤发电厂、钢铁厂等。湿式处理技术的缺点主要包括以下几个方面：液体喷雾系统的维护和操作成本较高。处理后，排放的水可能带有污染物，需要进行处理。处理后，湿度较大，对后续工艺设备有一定的影响。据研究表明，将湿式处理技术应用于锅炉废气余热回收中，可以将余热利用率提高10%以上，有效降低企业的能耗和排放量。

结语

通过回收利用烟气中的余热，燃烟气余热回收技术可以显著减少能源消耗。减少能源消耗意味着降低燃料成本，从而为企业带来经济效益。燃烟气余热回收技术能够将烟气中的余热转化为可用的热能，提高能源的利用效率。这将减少额外的能源采购成本，并提高能源利用的经济性。尽管燃烟气余热回收技术的安装和设备成本较高，但通过能源节约和能源成本的降低，通常能够实现较短的投资回收周期。具体回收周期的长短会受到能源价格、设备性能和使用情况等多个因素的影响。

参考文献

［1］钟国栋，李廉明，俞燕．锅炉烟气余热回收及水资源多级利用技术成效［J］．设备管理与维修，2022(12):159－160．

［2］安航．基于喷淋换热的烟气余热回收技术在余热供热领域中的应用［J］．科技创新与应用，2019(23):163－166．

［3］潘晓伟，彭烁，李硕，等．余热锅炉烟气低温余热回收塔流场均匀性研究［J］．中国电力，2022，55(3):159－166．