余熱利用在燃?xì)忮仩t中的應(yīng)用分析

蔣禮

摘要：現(xiàn)在的工業(yè)鍋爐普遍存在熱量利用率低，排放煙氣溫度高，以及煙氣內(nèi)污染環(huán)境氣體含量高等問題。本文通過理論分析，論證了在燃?xì)忮仩t尾氣利用中安裝換熱器的必要性和可行性。

關(guān)鍵詞：余熱利用;鍋爐;煙氣余熱;熱交換器;節(jié)能減排

引言

臥式內(nèi)燃鍋殼鍋爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全性能高、操作簡(jiǎn)單、維修方便、安裝快，但排煙高，熱效率低，因此，如何利用鍋爐尾氣余熱就成為節(jié)能降耗的有效途徑之一。

節(jié)能是我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針，為推動(dòng)全社會(huì)開展節(jié)能降耗，緩解能源緊張，建設(shè)節(jié)能型社會(huì)，本項(xiàng)目在滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，增加煙氣余熱回收裝置，來提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

一、項(xiàng)目介紹

WNS4-1.25-Q型燃?xì)庹羝仩t五臺(tái)，2006年投入使用，設(shè)計(jì)給水溫度20℃，排污率2%，設(shè)計(jì)熱效率91%，目前使用壓力≤0.6MPa，使用狀況2用3備，生產(chǎn)滿負(fù)荷時(shí)則4用1備。鍋爐每天使用時(shí)間約為24小時(shí)，目前排煙溫度為200℃。使用燃料為天然氣。

根據(jù)現(xiàn)狀來看，鍋爐的排煙溫度偏高，導(dǎo)致煙氣的余熱浪費(fèi)，降低了鍋爐的熱效率。經(jīng)過分析及研究鍋爐運(yùn)行記錄后，我們可以對(duì)鍋爐的排煙系統(tǒng)改造，通過在鍋爐尾部加裝節(jié)能器降低排煙溫度，回收排煙余熱，提高給水溫度，達(dá)到降低鍋爐燃料的使用，降低碳排放，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

二、煙氣余熱回收改造的原則及目的

（一）原則：不涉及鍋爐承壓本體件的改動(dòng);不影響原有鍋爐的燃燒系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等，更不涉及原有的鍋爐安全保護(hù)裝置及安全系統(tǒng);改造原有的給水系統(tǒng)，改造后的使用性能不能有任何降低;通過煙氣余熱回收，使鍋爐排煙溫度降低到低于170℃，整個(gè)熱效率明顯提高;符合特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范中TSGG0002-2010“鍋爐節(jié)能管理監(jiān)督技術(shù)規(guī)程”的要求。

（二）目的：達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)效益，通過余熱回收，降低排煙溫度，減少燃料的使用，節(jié)約成本;達(dá)到良好的社會(huì)效益，通過余熱回收，減少碳放（CO2排放），達(dá)到良好的社會(huì)效益。

三、鍋爐余熱利用的可行性

在實(shí)際應(yīng)用中，余熱回收利用有一定的難度，因?yàn)槿襞艧煖囟鹊停仩t尾部受熱面積中煙氣與工質(zhì)的傳熱溫差減小，傳熱面積增大，在有限空間布置的管多而密，造成煙氣流阻大，風(fēng)機(jī)動(dòng)力消耗大，金屬消耗和設(shè)備初期投資增多。對(duì)天然氣鍋爐，尾氣中水蒸汽所攜帶的熱損失占整個(gè)排煙熱損失的55%～75%。根據(jù)相關(guān)資料顯示，降低到露點(diǎn)之前的顯熱回收可使鍋爐系統(tǒng)熱效率提高2%～5%。另外，排煙溫度為200～250℃，屬低溫段，與水的溫差小，換熱效率低。要回收尾氣中的熱量。安裝在燃?xì)忮仩t出口處的換熱器，需要具備熱阻低，換熱面積大、換熱效率高等特點(diǎn)，滿足回收熱量的要求。

四、節(jié)能改造技術(shù)方案

在鍋爐尾部煙道安裝國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的GL型翅片節(jié)能器，回收煙氣余熱，將進(jìn)入鍋爐的給水加熱，以提高給水溫度，達(dá)到余熱回收的目的。

加裝節(jié)能器后，鍋爐給水系統(tǒng)僅需新增一套獨(dú)立的水循環(huán)系統(tǒng)，將純水箱與節(jié)能器相連，經(jīng)循環(huán)水泵將純水送至節(jié)能器加熱后，再返還純水箱。原給水系統(tǒng)和給水方式都不需要改變，改造后的系統(tǒng)與原系統(tǒng)的區(qū)別在于進(jìn)入鍋爐的給水溫度升高，新增的節(jié)能器水系統(tǒng)為連續(xù)運(yùn)行的獨(dú)立水系統(tǒng)，無須隨鍋爐給水泵的啟、停而啟、停，從而可以充分的利用煙氣余熱，并且可以避免節(jié)能器干燒，確保節(jié)能器的安全運(yùn)行，延長(zhǎng)節(jié)能器的使用壽命。

以下為余熱回收系統(tǒng)示意圖：

五、關(guān)鍵技術(shù)問題的分析

鍋爐排煙溫度直接影響到鍋爐機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和尾部受熱面工作的安全性。較低的排煙溫度能降低鍋爐排煙損失，還能節(jié)約能源及鍋爐的運(yùn)行費(fèi)用。但是排煙溫度降低，鍋爐尾部受熱面中煙氣與工質(zhì)的傳熱溫差減小，傳熱面積增大，造成金屬消耗增加，設(shè)備初期投資增多。因此，換熱器的選擇需具備一下條件：首先，排煙溫度應(yīng)比出口水溫高15～20℃左右，以保證傳熱所需的足夠溫差;其次，換熱器內(nèi)應(yīng)有合理的尾氣流速。為了提高換熱的有效性，降低金屬耗量，一般都應(yīng)選擇導(dǎo)熱性能好，熱阻低的材料，同時(shí)還要提高單位長(zhǎng)度的換熱面積，選擇強(qiáng)化傳熱元件。

六、改造工程說明

1）每臺(tái)鍋爐尾部煙道增加一臺(tái)節(jié)能器，對(duì)給水進(jìn)行加熱，提高進(jìn)入鍋爐的水溫，從而將鍋爐系統(tǒng)的排煙溫度降低到100℃，給水溫度提高到25～30℃，從而節(jié)能3.5-5%;達(dá)到低于國(guó)家最新節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。改造排煙管道，節(jié)能器安裝在每臺(tái)鍋爐煙氣的出口處，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，靈活設(shè)計(jì)橫向或豎向安裝，用鋼支架固定;

2）現(xiàn)有純水箱的儲(chǔ)水溫度提高到超過50℃，水箱和給水管道必須保溫，每臺(tái)鍋爐增加一臺(tái)保溫水箱與節(jié)能器之間的循環(huán)水泵0.75KW;

七、換熱后效果

在標(biāo)況下改造前后效果詳見下表：

八、經(jīng)濟(jì)效益分析

按照排煙溫度200/100，給水加溫25/55℃來計(jì)，每小時(shí)平均回收熱能139.3kw，每噸蒸汽節(jié)約燃?xì)饧s3.1Nm3/h。按照4元/Nm3燃?xì)赓M(fèi)來計(jì)，每噸蒸汽節(jié)約燃料12.4元;按照每小時(shí)8t蒸汽，每年7000小時(shí)工作來計(jì)，扣除循環(huán)水泵電費(fèi)（每臺(tái)功率0.75kw，2臺(tái)泵同時(shí)運(yùn)行，電費(fèi)按0.6元/kwh、一年7000小時(shí)），每年節(jié)約費(fèi)用大約為69萬元。

而且，由于本鍋爐是“大馬拉小車”，效率有所降低，所以實(shí)際節(jié)約量應(yīng)大于計(jì)算量。

整個(gè)鍋爐系統(tǒng)的改造需要費(fèi)用大約為55萬元左右，其投資回收期不到一年。

另一方面，由于排煙溫度降低，其社會(huì)效益也十分巨大。

結(jié)論

通過研究和應(yīng)用表明：設(shè)置煙氣余熱利用系統(tǒng)，在提高鍋爐熱效率，減少燃?xì)庀模o企業(yè)帶來了客觀的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，較大幅度節(jié)約了資源，同樣也減少了氮氧化物對(duì)大氣的污染，該改造是必要和可行的，而且具有較大的推廣價(jià)值。

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