燃气锅炉烟气余热利用的途径及技术要点

燃气锅炉烟气余热
利用的途径及技术要点
燃气锅炉排出的烟气中含有大量余热,目前的燃气锅炉都安装有烟气余热回收装置,但一般都是利用锅炉回水与烟气进行热交换,只回收了烟气中的部分显热。因燃气锅炉烟气中水蒸汽占比较大,且水蒸汽的汽化潜热较大,人们为了提高燃气的利用率,把目光投向了烟气冷凝潜热回收技术。
本文通过对燃气锅炉烟气的特点进行分析,结合烟气余热回收装置的方式,明确烟气余热回收的技术思路,对锅炉房的节能降耗,降低运行成本提供一些参考。
一、vr漫游烟气组成及热能分析天线制作
  天然气与空气混合完全燃烧后产生的烟气中的主要成分是CO2、N2、SO2、H2O和未燃烧的过量空气(与过量空气系数有关)。
1Nm3天然气在过量空气系数为1.1时,燃烧所需实际空气量约为10.6 m3,,烟气量约为12 m
3。1 Nm3天然气的低位热值32.6MJ,高位热值36.2MJ。燃烧后产生的烟气的焓见下表:
表1:    燃烧每立方天然气产生烟气的温焓表          KJ /Nm3
烟温ºC
180
90
80
70
60
55
50
45
40
30
烟气显热
3161
1580
1405
1229
1053
966
878
790
702
526
烟气潜热
4015
4015
4015
硅胶气囊4015
4015
3441
2564
1951
1465
815
烟气中烟气温度变化所引起的热量转移为显热,水蒸汽所含的汽化潜热为潜热,也就是水在发生相变时,所释放或吸收的热量。烟气中水蒸汽的体积含量在15-20%左右,潜热可占天然气的低位发热量的10.97%左右。
从此数据可以看出,潜热占排烟热损失的比重是很大的。而利用潜热,必须要把烟气温度降低到水蒸汽露点温度以下,使烟气中的水分由气态变为液态,从而释放烟气潜热,才能实现。
二、烟气中水蒸汽露点温度的确定
烟气中水蒸汽的体积含量在15-20%之间,露点温度一般为54-60 ºC之间。如天然气中含有H2S,烟气中还会有SOX。SOX会与烟气中的水蒸汽结合形成硫酸蒸汽,硫酸蒸汽的酸露点温度要比水露点温度要高。所以会使烟气中水蒸汽露点提高一般烟气中含量愈多,酸露点温度愈高。由于酸露点温度计算复杂且实际烟气组分变化较大,所以在实际应用中采用酸露点分析仪实测一定工况下的酸露点温度。一般烟气SOX10658154含量在0.03%左右时,露点温度可按58-62ºC左右估算。
当烟气温度低于露点温度时,烟气中水蒸汽开始凝结,烟温低于露点温度愈大,水蒸汽的凝结率也愈大。凝结率愈大,潜热回收比例也愈大。所以为提高烟气余热回收效率,与烟气进行换热的冷媒温度低于露点温度多些,才能确实做到冷凝换热。按表1估算,烟气余热回收装置的出口烟温一般低于露点温度20-30ºC,才可使水蒸汽凝结率达到70-80%。
三、烟气余热利用方式
锅炉排出的烟气经过与冷媒的换热,实现烟气余热的回收。但烟气余热属于低位热能,所以它的利用方式就有一定的限制,首先冷媒温度足够低,其次冷媒循环量足够大,可吸收烟气大部分余热,且热量能被有效利用。下面,我们对几类余热换热及利用方式进行一些
分析。
1、烟气/供热系统回水。利用供热系统循环水与烟气进行热交换,把烟气余热直接进入供热系统的循环水,实现余热回收。但此种方式受到系统回水温度的限制,不可能使烟温降的更低。一般来说,供热系统的一次供回水设计温度为130/70ºC,实际运行系统回水也有55-60ºC,所以烟气温度也只能降到70ºC左右,它只能回收烟气中的显热。可回收烟气显热的50-60%左右,可提锅炉高热效率3-5%。
棉花糖机械2、烟气/冷空气。燃烧系统供风一般都取自室外,在燃气锅炉的燃烧机送风系统上加装空予器,使烟气与冷空气进行换热,可以提高送风温度,改善燃气燃烧工况,提高炉膛温度,对锅炉各受热面的传热是有利的。冷空气一般按室外平均计算温度(-5.3 ºC)估算。虽然冷空气的温度很低,但由于空气热容较小,且空气量受天然气燃烧理论空气量限制,它所能吸收的热量是有限的。如燃烧每立米天然气约需空气9.6 m3,空气的定压热容1.29KJ/ m3.ºC,把9.6 m3空气温度提高到30 ºC左右,所需热量为404 KJ。仅占烟气潜热的12%。
    此种方式可与第一种方式结合应用,在锅炉回水冷却烟气后,使烟气温度降低到70 ºC左右,然后再利用冷空气与烟气换热,把烟气温度再降低到50 ºC左右。此种方式最为简单易行,只需安装烟气换热器,不需增加动力设备。是一种投资最小的组合方式。
  3、烟气/厂房供热系统回水。我们可把锅炉房厂房供热系统做成一个单独的系统,以烟气作为热源,通过换热装置与烟气进行换热,采用直供方式为厂房供热,系统供回水温度可为75/50ºC左右。烟气温度可降到50ºC左右,但此种方式烟气中水蒸汽凝结率不高,潜热未被充分利用。但显热已大部被利用(约2/3)。此种方式的好处是节能效果明显直观,易于人们接受。不足之处是如锅炉房厂房供热系统较小,不能充分利用烟气余热。
4、烟气/生活热水。生活热水的供水温度一般为40 ºC左右,进水一般为10 ºC左右,但此种方式的不足点是生活热水负荷与供热负荷不同步,造成烟气中余热不能被连续、稳定的吸收利用。不适合大型锅炉房且生活热水负荷较小的情况下应用。
与此种方式类似,也可用供热系统补水吸收烟气余热,但在系统补水量较小,而锅炉房容量较大的情况下,系统补水不能全部利用烟气余热。
5、烟气/吸收式热泵系统
吊炕吸收式热泵系统从原理上来说就是一套制冷机组,由驱动动力驱动制冷剂进行制冷循环,在制冷循环的蒸发端(吸热)通过一个独立的冷水循环与烟道上的烟冷器进行热交换,以吸收烟气中的热量。在制冷循环的冷凝端(放热)与供热水循环系统或其它冷媒进行热交换,以释放烟气中的热量。
吸收式热泵系统基本由制冷机组、蒸发端换热器、冷凝端换热器、冷水循环泵及管路系统、烟冷换热器组成,制冷机组需要有驱动动力(电或热源)驱动,冷水系统循环也需要动力。
制冷机组可使冷水系统的冷水出水温度达到5-20ºC(具体温度可由系统参数确定),所以可使烟气温度降到很低,做到烟气余热的深度回收。
吸收式热泵系统初始投资大,制冷循环的运行维护成本也较高,且因设备较多较复杂,对运行管理的要求也比较高。
最后,再谈几点在确定技术方案时需考虑的问题:
1、不管任何一种方案,都会在烟道上增加换热装置,都会增加烟道阻力,也就是说要增加
鼓风机电耗,如烟气余热回收装置换热面积太大,烟气阻力增加太大,甚至需要更换鼓风机或增加引风机。

本文发布于:2024-09-24 12:28:01,感谢您对本站的认可!

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