锅炉余热回收系统原理

 　　锅炉余热回收系统原理

　　余热回收水技术是锅炉节能技术的其中之一。这种节能技术不仅能够降低污染度，还能够提高锅炉的热效率。本文通过几方面对有关锅炉(主要是循环流化床锅炉简称CFB)余热回收水技术进行阐述，分析锅炉余热水进行回收的重要意义。


　　锅炉余热技术就是指：通过技术设备把余热回收，使其能够产生蒸汽或者热水。余热回收技术主要工作是在省煤器的后面加上一个换热器，利用烟气对水进行加热，将热量进行回收利用。例如：平常的工业锅炉在燃烧之后，其尾部的烟气温度会达到250-350℃。一般来说，对烟气进行除尘处理后就会直接排向大气，这些热量不仅直接被浪费，同时还会污染大气环境。为了节能减排，在锅炉尾部即省煤器的后面加装余热回收的装置。而一般使用的余热回收装置就是把水加热(比如加热到85℃)后再输入到锅炉当中加热，这样既可以节省燃料(比方本来要将水从30摄氏度加热到210摄氏度，现在只要从85℃加热到210℃)，又可以降低排出的烟气温度。

　　对锅炉余热进行回收后，可以对我们生活中常用的水进行加热使用。对生活用水的加热主要通过在节煤设备后安装换热器，让锅炉排除的烟气与水蒸气在热管介质下进行换热，以达到加热和回收的目的。由于水的硬度很高，长期的烟气和水蒸气换热会导致热管外部凝结水垢，降低换热器的工作效率。由于考虑到运用对分子进行物理交换降低水硬度的技术会花费较高，因此研究锅炉余热回收水新技术有较高的经济价值。

　　在对锅炉烟气进行温度测量时候发现，温度高达130℃～160℃，存在很大的热能量。锅炉排出的烟气热能量是整个锅炉工作中热量损失最多的，通常锅炉排出的烟气余热量高达50%--70%。而且锅炉在对进行排放污水的过程，会经过一连串的扩容器，由于在排水过程压力降低，导致水汽分离，汽朝扩容器上方走，分离出的水会在扩容器底部，直接排到外部水沟里，造成浪费。再者一般锅炉设计都没有考虑到对接连的扩容器中水汽分离的蒸汽进行回收，仅将其蒸汽引入除氧器中，这样会造成一定的能源浪费。最后对锅炉余热进行疏水的管道一般是埋在地下，疏出水直接流入锅炉储水罐，疏出水产生的热能量未能得到利用，还要对其进行处理，处理费又会是一笔经济浪费。

　　锅炉余热的水回收主要经过冷凝器设备，冷凝器能够降低余烟温度，从而对冷凝水进行回收利用。安装冷凝器的回收水技术最早在发达的西方国家应用。到20世纪末端，该技术陆续应用到美、英、法、德、等国家。这些国家在锅炉冷凝器原有的设计原理上进行改进，研制出换热器，用以对冷凝水蒸气后产生的汽潜热量进行回收，锅炉的热效率提高9%～14%。到1982年，西方发达国家大规模运用冷凝器对锅炉余热回收的技术。荷兰在1986年的CFB锅炉使用数量达到14万台，由于锅炉余热回收水技术的普及，按每台CFB锅炉的使用热功率为105～1150kw计算，一年下来荷兰共节约了18亿m3天燃气。此外在美国、澳大利亚、日本等国家也在1978年大规模使用冷凝式CFB锅炉余热回收水技术。我国与1993年开始进行CFB锅炉余热回收水技术研究。

　　在煤、气、燃油锅炉中应用到的烟气余热回收为一个专用装置，一般安置于锅炉烟口或烟道里，烟气余热回收装置周围管箱，中间的隔板把两边的通道分隔开。烟气余热回收装置工作的时候，高温烟气利用烟道对热管有着向上力道的冲刷效果，在该种状况下能够导致热管大量吸热，使得烟气放热温度降低，而热管吸收热量则能够导致右端空气或水受热出现逆向冲刷问题，由于热管放热，使得空气或水大量吸热，从而导致温度大幅增高，该种状况下应该确保余热回收器的出口烟气温度要等于或高于露点。

　　1、烟气特性探究

　　天然气的主要成分是烃，燃气锅炉所排的烟中水蒸气占比较大，通过研究发现，燃气锅炉所排的烟在能够利用的热能里，其中水蒸气的汽化潜热占据了很大的比例。一般1立方米的天然气在燃烧之后能够释放出1.55千克的水蒸气，能够产出的汽化潜热大概是3600千焦/千克，在天然气低位发热中占比超过百分之十。

　　在传统的锅炉中，通常排烟温度处于160到250摄氏度之间，烟气里的水蒸气还是温度过高，不会变化成液态释放汽化潜热。所以传统的天然气锅炉在理论上认为热效率大概为百分之九十五，通过冷凝式换热器能够降低烟气温度，使温度低于露点温度，则能够对烟气里的水蒸气凝结潜热进行回收，将低位发热量当作基准进行集散，则天然气锅炉的热效率能够达到甚至高于百分之一百一。

　　2、烟气余热回收的工作原理及回收原则

　　2.1、烟气余热回收的工作原理

　　导热率高热管是一种导热元件，该热管内部进行传热的方式关键为通过工作液体的气液相变，该热管的热阻较小，有较高的导热能力，有很好的经济性，可以较为容易的使冷、热流体进行完全逆流换热，以此来获取较为理想的对数温差，并且沿测阻力较小，大概为20到30帕，该系统较为简单，有很明显的节能效果。

　　现在烟气余热回收装置所能传导热量的温度大概为30到1000摄氏度。该种烟气余热回收装置和传统的装置相比较更加的安全，所适用的范围也愈加的广阔，同时超导热管的形状获得了较大的进步，更为灵活。

　　2.2、烟气余热回收的工作原则

　　将增加现有设备的运行效率作为关键，尽可能的降低能量的损失。因为有些热设备能够排出很多高温烟气，在此种状况下应该增强对余热的有效利用，一般情况下会对本设备及本系统实行优先利用，所采取的方法主要包括提早加热物体和投入预热助燃空气等方法。

　　针对那些余热回收不能被本设备及本系统所利用的状况可采用利用回收产出热水或蒸汽的方法，通过这种方法来产生动力。余热所包括的种类有很多，以此进行回收的时候应该注意依照余热的特征以及排出的状况和数量、介质温度等实行合理的可行性研究，以此来依照余热的特征实现最大可能的回收，合理的对余热能够用到的设备种类及规模进行选择，一定要严格的遵照有关标准实行处理，防止由于高压高热等因素所导致的危险问题。

　　3、燃气锅炉烟气余热回收采取的技术

　　3.1、相变换热器

　　在相变换热器中比较有特点的就是“相变”概念，对壁面温度控制机理方面有了更为细致的叙述，在理论方面实现控制低温腐蚀。而变相模块，就是对热管换热器进行的整体化设计，保证温度梯度处于一个较小的范围中，同时将相变的时候对水量参数的调节进行汇集，以此来更为准确的调控壁面温度。该相变换热器在进行工作的时候，通常把循环介质量与介质所处的工况当作调剂量进行使用，以此来更为准确的调控壁面温度。

　　3.2、热管技术

　　所谓热管，就是通过汽化潜能进行能量传递的一类比较高效的传热装置。热管的体积较小，但有着很高的传热效率，有很好的节能效果。

　　3.3、冷凝锅炉

　　在烟气里面的水蒸气具有很多潜热，而使用传统烟气回收的方式仅仅面向的显热，使得很多的潜热得不到利用，大大降低了锅炉的热效率。而冷凝锅炉则通过烟气冷凝余热回收装置，把烟气中的显热以及水蒸气中的潜热应用到余热锅炉系统回水以及给生活用水进行加热和锅炉的补水，这样既增加了锅炉的热效率，还将烟气里的氮氧化物吸收进冷凝液中，大大减小了烟气里酸性气体的比例，降低了对环境的污染。由于燃气锅炉的烟气里拥有很多水蒸气，所以特别适合应用此项技术;而对于烟气里面水蒸气比例一般的燃油锅炉，使用此项技术具有非常大的潜力，还应进行深度的探究;对于燃煤锅炉来说，由于起烟气里水蒸气的占比很低，所以不应使用此项技术。

　　3.4、计算机控制技术的作用分析

　　燃气锅炉烟气余热回收过程，影响回收利用的质量和效率的因素很多，如回收设备，回收利用技术和控制技术，控制技术起着非常重要的作用，主要表现在以下几个方面：第一，选择排气温度可直接反映生产过程和容易衡量控制参数。通过自动控制系统的PID控制指令，对外界的各种干扰进行处理，通过对变频器、电控阀等现场执行设备的控制，可以稳定地控制目标值。其次，对于较大的干扰因素，可采用计算机控制系统控制设备的切换，保证整个回收过程的正常稳定运行。最后，应用计算机技术提高企业信息化水平，有效地克服了传统燃气锅炉烟气余热回收效率低的缺点，为降低燃气锅炉的运行成本打下了坚实的基础。总之，计算机技术在热回收锅炉烟气中的应用，提供了可能性，为实现自动控制，许多自动化技术是以计算机技术为基础，因此，企业应根据锅炉烟气余热回收的实际实施，技术、集成控制技术和计算机自动回收行业的不同控制，进一步提高锅炉回收效率。

　　4、注意事项

　　(1)通常情况下燃气采暖炉进行排烟的时候露点温度大概为55摄氏度，烟气里水蒸气体积分数则为限制烟气露点温度的关键性因素，并且过量空气系数又是限制水蒸气体积分数的因素，所以若要使烟气里的热量的到最大程度的回收，则应控制好过量空气系数，把烟气温度调整到小于露点温度，如此便能够回收烟气里的显热量，还能够回收烟气里的水蒸气凝成液体所放出的潜热量。

　　(2)通过使用烟气余热回收技术，工作中锅炉的热效率增加了大概百分之十七，降低了使用到的天然气的量，使得进行煤改工程所导致的天然气使用量过大的现象得到了改善。

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