摘要：通过对锅炉余热的回收利用，可以有效地改善锅炉的热效率，降低锅炉能源消耗，从而达到节约能源的目的。当前燃煤工业锅炉的最终烟道温度仍然是150摄氏度，而且烟气温度高，而且排放量大。所以，研究一种新的低温烟气余热回收设备，可使其在60摄氏度以内，并可有效地利用余热。因此，本文介绍了目前燃煤工业锅炉的余热利用技术和原则，为今后的发展提供借鉴。 关键词：燃煤工业锅炉；余热；利用技术；原则
引言
在工业中，锅炉是一个重要的能源转化设备。其通过使用诸如燃料之类的能源来制造热能，把水变成热水或者水蒸气，从而为机械能或者电力来提供热能。锅炉的类型有：蒸汽锅炉、供热热水锅炉、自备热电联产锅炉、专用锅炉、余热锅炉等。我国大部分的工业锅炉都是用煤炭燃烧生产的，其中包括二氧化碳、硫化物、氮氧化物、煤灰、重金属等污染物。会在燃烧时生成，必须对烟气进行净化。在发展环保产业时，应该采取在锅炉使用和烟气治理方面采取的节能减排措施，以达到降低工业生产费用、提高其环保效益的目的。 一、燃煤工业锅炉余热利用现状分析
（一）燃煤资源浪费
中国现有的工业锅炉能源消耗存在着相当大的问题，其烟气治理状况并不理想。以上原因无法从下列几个方面加以区分：①煤炭的燃烧品质。锅炉以烟煤为主要原料，不同区域的燃煤品质差异较大，但是锅炉受到面积、风格、排气设备等条件的制约。燃煤的可燃性比较差。若选用煤达不到使用标准，则煤燃烧不足，利用率低，污染排放量大。②焚烧设备。由于目前我国的工业锅炉种类增多，设计方法也在不断地改进，但是大部分厂家只关注于锅炉本体，对其结构的认识不足，对其结构的理解不够，有些设备还出现了质量问题，出现了诸如变形和断裂等事故。由于大部分的工业锅炉工人文化水平较差，没有经过专业的专业训练，对工业锅炉的使用也缺乏相应的技术和技术，造成了在生产中的不合理使用，从而降低了生产的运行效果[1]。
（二）波纹形板片换热元件
波纹形板片是用钢板制作而成，通过适当的工艺处理后，其换热面呈现出波浪形，在板的
内部和外部都是换热的，而在板内部则是有波浪形的沟槽。平板表面的换热支持随着平板的外形发生了变化，使气流的流速和流向发生了变化，使其易于进入紊流，并显著地改善了换热性能。具有较高的热传导率和良好的耐热性能，适合换热设备，具有体积较少、占用空间较少、适合于高温环境的特点。采用波纹形平板作为换热器，不仅可以有效地吸收蒸发后的潜热量，而且可以有效地避免粉尘对换热器进行过度的干扰。然而，由于于热交换器的供气量较大，若板片间隔过短，板片间流速过大，将导致压力损失增大，风机能源消耗严重，从而会对整体换热器的经济运行产生不利的影响。
通用硒鼓二、燃煤工业锅炉余热利用技术
（一）热能到电能
（1）温差发电器
重型门这一方法是将热能转换成电能的一种能源转换设备，其使用了泽贝克效应、汤姆逊效应、帕尔贴效应、焦耳效应和傅立叶效应等，其工作原理（如下图1）。将多种不同的半导体热电材料通过某种方式进行串联、并联或者二者的组合，从而构成一座半导体反应堆，然后
将其放置在冷源与热源的中间，由热端吸收热能，然后将其转化为电力，从而产生电流或者温差电位。所以，利用水冷壁、省煤器、空气预热器等热源，可将其与水、烟气与空气的温差相结合，实现对水泵、风机和控制器的供电。这一技术在世界范围内应用比较广泛，2009年由日本 Komatsu公司研发的电厂余热利用发电设备，其冷、热端温度为30℃和250℃时，转化效率达到7%。它是一种结构紧凑、无转动部件、无污染物排放、环保洁净的优点，适合在超过250摄氏度的环境中使用。但是，由于当前的温差电器件转化效率低下、技术不够完善、价格高昂等原因，使其得到了很大的发展[2]。
图1半导体温差电转换系统示意图
（2）有机朗肯循环
ORC是一种以低沸点的有机工质取代蒸汽的循环工质，其结构（如下图2），其组成由蒸发器、凝汽器、工质泵和膨胀器组成。低沸点的环境友好性有机工质与低温度的余热源进行热交换，其中的有机物吸收热蒸发（步骤4-1），使其处于饱和过热的条件下，通过膨胀机驱动发电机（步骤1-2），该工艺将低等级的有机工质的热能转换为高级的电力，使无水的蒸气流入冷凝器中（步骤2-3），再由工质泵提升（工艺3-4），从而结束全部操作。
图2有机朗肯循环系统构成示意图
本系统具有结构简单、热力学性能好、运行稳定等优点，并且具有良好的低温性能和良好的运行性能，而且其在冬天无需进行防冻处理，各种有机朗金循环已经在工程实践中得到了广泛的运用。但是，这种工艺的运行效率还不够理想，而且其生产费用较高，成为其发
展的一个瓶颈。当前， ORC系统的研究重点是筛选出适合于系统性能的 ORC系统，并对其进行了系统的开发与应用。
（二）换热器处理
（1）传统换热器
在燃煤的烟气余热利用中，常规的方法是在烟道内安装一个热风预热设备和一个节能设备来加热锅炉的供水，并安装一个用于加热或干燥燃料、加热凝结水或管道的热水。目前，我国的燃煤锅炉普遍安装了节能设备，但由于其热量交换效率偏高，对余热的利用效率不高。采用烟气余热对热风进行加热也是一种普遍现象，但是在此之前进行热风预加热，会改变原来的热传导方式，从而降低了热源的利用率。采用节能设备后置换热设备，回收品位低的烟气余热，技术成熟，投资少，操作简单，仅有热量损耗，可有效地改善燃煤机组的使用效果，但因季节原因，不宜与其他综合使用方法结合使用。烟气中的硫黄水蒸气遇到冷凝生成高浓度的硫酸后，会对其表面和传热器自身造成的侵蚀，是烟道余热回收的关键。由于硫黄的冷凝比水蒸气要高得多，所以只要在烟气中加入一定数量的硫黄，就能大大增加其烟气露点。传统的热交换器应用广泛，但它最大的缺点就是受烟气的露点，特别
是在烟道的余热供热管网中，由于烟道的余热供热和烟道的余热预热，两者的受热面温度都比酸露点要低，从而危及整个循环的循环。如果换热器发生了很大的腐蚀，则需要全部替换，费用高昂。因而，常规的热交换器不能对烟道的余热进行深层次的吸收，适宜于对中小燃煤锅炉进行升级。现有的常规换热器改造方法多为板片式、肋式等形式，以增大换热区域；在不同温度条件下，不同温度下的温度变化，例如侧向的冲击和垂直的冲击；增加了多级换热器，采取了许多一体化的方法，如串列式和并联的形式。在传统的循环余热回收系统中，采用了将空气预热器分成几段进行串联排列的方式，即在空气流入到主空气预热器的过程中，增加一个或两个预加热设备，从而将空气通过预加热设备加热，然后再送入主空气预热器，既能充分地发挥烟气的作用，又能改善原有的空气预热器的进气温度。该并联余热利用设备的基本工作原则是：在节流设备的出口处设有隔离烟道，在主烟道内设有一个空调器，在旁路烟道内设有一个高温烟气和一个低温烟水换热设备，用于对该循环系统的供水和冷凝用水进行加热，然后在该合流烟管中安装一个前置式的风冷器，该系统可以通过减小锅炉的排气温度来补偿在空气预热器中的吸收热，从而实现以隔离烟道形式为基础的并联余热循环利用体系[3]。
（2）冷凝换热器
扫读笔常规的烟气回收仅限于显热，导致大量的潜热损耗，汽化潜热所带来的热量损耗超过60%，从而对其热效率产生一定的不利作用。冷凝换热器是一种通过对烟道进行冷凝余热的回收，它能将蒸汽中的热量和蒸汽的热量转化为对热水进行预热，加热生活热水或者是给锅炉补充水。利用冷凝换热器不仅能有效地恢复烟蒸汽的显热，而且还能将烟气的热量进行有效的回收，大大地改善了热再生设备的热能。
（3）热泵技术
常用的热泵设备由吸收器、蓄热器、凝汽器和水泵组成。热泵技术是利用热量的循环系统将热量从一个温度较低的对象传递到一个温度较高的目标上，就像一个制冷机，它的工作原则是要从外界吸收一些高质量的能源。该热泵设备可用于对100～200摄氏度的烟气进行有效地循环利用。热泵分为两种类型：一种是压缩型，另一种是吸收型，前者体积小，效率高，但耗用的是高品质能源；与常规的压缩型热泵相比，吸收热泵具有更大的体积和质量，但能源消耗更小。在利用热能余热方面，采用热泵和凝汽式换热器相结合的方法，适用于大型火电厂的余热再生。日本采用了集尘机和换热器，实现了集热式集热器和集热管的综合利用，达到了互补的效果。该技术应用于烟道热的实际应用，收到了很好的成效，成了未来锅炉尾烟余热再生的新方向。
南瓜加工四、燃煤工业锅炉余热利用原则
发光二极管封装变压器油箱第一，在能源利用的过程中，要坚持温适、阶梯使用的方针，就是将高品位的高温烟气满足电力和电能等高端产品的需要，低温低品位的烟气满足低端的热量要求，降低了烟气的浪费，达到了最大限度地利用了烟气的余热。在能源分配方面，应该遵循合理分配，各自受益的基本原则，就是针对不同的客户特点，针对不同客户的不同类型的能源，在不同的上游和下游阶段，通过对各种类型的能源的需求差别，进行最大限度地优化其利用。
第二，在余热利用上，存在着许多限制燃煤锅炉排气温度下降的问题，例如在烟道换热时产生的酸液侵蚀和湿灰的阻塞等。在对烟气的分析中，大部分的工作没有将受热面积、腐蚀、磨损等多种因素综合起来，而将其单独进行分析。所以，今后的工作需要将积灰、磨损和露点侵蚀与加强换热和降低流阻结合起来进行综合的综合优化。在余热转换中，需要建立一种新的烟道余热特征热力循环，并依据热源点的等级和数目，寻求合适的热电材料、工质等[4]。
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