锅炉烟气余热回收利用技术_仝庆居

工　业　技　术

２００９　　ＮＯ．１８

科技创新导报

锅炉烟气余热回收利用技术

仝庆居１　王学敏２

（１．山西省长治市节能评估管理中心　山西长治　０４６０１１；２．山西省长治钢铁集团公司　山西长治　０４６０３１）

摘　要：随着能源价格日益高涨，空气污染日渐严重，降低能耗，减少污染物排放已成为重要议题。本文讨论了余热回收利用的难点及解决方法，介绍了烟气余热回收装置及回收方式，探讨了烟气余热回收利用技术的应用、经济效益估算及节能意义。关键词：烟气余热　余热回收　节能中图分类号：Ｘ７文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－０９８Ｘ（２００９）０６（ｃ）－００７１－０１

１　　前言

余热属于二次能源，煤炭、石油各种可燃气等一次能源用于冶炼、加热、转换等工艺过程后都会产生各种形式的余热。在热能动力方面能耗高、污染高的主要原因之一就是锅炉的烟气排放，锅炉排烟问题一方面在于烟气污染物的直接污染，另一方面就是排烟温度。锅炉排烟温度一般在１２０～１３０℃左右，燃用高硫燃料的锅炉，排烟温度在１５０℃左右，加装暖风器的锅炉，排烟温度可达１６０～１８０℃，因此锅炉排烟是一个潜力很大的余热资源，排烟温度既浪费了大量能源，又造成严重的环境热污染。在国家大力倡导“节能减排”能源利用政策的大环境下，提高锅炉效率、减少锅炉排污量就变得非常重要。

２　　烟气余热回收利用技术

２．１　余热回收利用的难点及解决方法

在实际应用中，余热回收利用有一定的难度，这是因为若排烟温度低，采用常规换热器，锅炉尾部受热面中烟气与工质的传热温差减小，传热面积增大，在有限空间布置的管多而密，造成烟气流阻大，引风机动力消耗大、金属消耗和设备初投资增多。一般情况下，排烟温度每升高１５～２０℃，锅炉热效率大约降低１％；反之，排烟温度每降低１５～２０℃，锅炉热效率大约升高１％。在实际应用当中，排烟温度过低，会使低温受热面的壁温低于酸露点，引起受热面金属的严重腐蚀，危及锅炉运行安全。

若采用近来发展起来的热管式换热器，在省煤器后进行烟气余热的回收、降低排烟温度，既可避免上述问题，又可提高热能利用效率、减轻高温烟气造成的热污染，这种热管式换热器热阻极小，热流密度极高，在温压较小的情况下也能满足换热量大的需要，可克服常规换热器的缺陷。由图１可知腐蚀最严重的区域是发生在壁温为水露点附近和壁温约低于酸露点的区域，

在两个腐蚀严重的区域之间，有一个腐蚀较轻的安全区，因此，可在换热器烟气侧直形热管外壁套一金属套管；在设计中考虑或运行中调节，使换热器烟气侧壁温处安全区运行；降低过量空气系数，减少ＳＯ３的生成量；在过热器后的烟道里添加抑腐剂，减少烟气中的酸性物质含量来防止或减缓腐蚀的的产生。

２．２　烟气余热回收装置

目前国内外烟气余热回收装置有回转式换热器、焊接板（管）式换热器、热管换热器、热媒式换热器、有效吹灰或加装程控吹灰装置、加装低压省煤器等，其中以热媒式和热管式为主。热媒式换热器由于运转设备多，设备维护和运转费用高，对系统的要求十分苛刻，在国内应用较少。热管是一种新型、高效的传热元件，其内部是靠工质循环实现热量传递，它的当量热导率可达金属的数倍。以热管为传热元件的热管换热器较其他换热器在利用热能、回收废热、节约原料、降低成本等方面，具有独特的优点，特别适用于中低温的余热回收，广泛应用于锅炉余热回收，取得了明显的节能效果。

２．３　烟气余热回收方式

回收余热时，可通过空气预热器，用于加热燃烧用空气，提高进入锅炉的空气温度，提高炉膛温度和降低排烟温度，以提高燃烧效率；一般排烟温度每降低１０℃，锅炉效率可提高０．５％～０．６％；另外也可采用省煤器，将废气加热锅炉给水，提高给水温度。如某电站排烟余热有两种回收方式：一种是通过能量转换设备，转化为其他形式的能源回收；另一种通过能量转化，仍以热能形式回收至热力系统。

烟气中ＳＯ２的控制浓度应小于１１００ｍｇ／ｍ３，即煤含硫量大于１％时应采用炉内脱硫方式，降低烟气中ＳＯ２含量。换热器底部的落灰斗是为了防止换热器工作段烟气流速下降时烟尘沉降堵塞通道，增加系统阻力，落灰斗密封性能良好，便于清灰。经过该系统回收系统后，烟尘去除率可达７０％左右，其后接一高效旋风除尘器可满足环保烟尘排放要求，其排烟温度不低于８０℃。以配套２．７ＭＷ蒸汽锅炉而言，设备总造价含安装费等为４．６万元，设备保修３年以上。目前市场上低位热值为２３０００ＫＪ／ｋｇ，煤价不低于４００元／吨，每燃烧吨煤可节约９８ｋｇ，其经济效益为３９．２元，一般情况下增加动力费用５元，则净效益为３３．２元／吨煤，其投资回收期为锅炉使用１３８６吨煤的生产时间。满负荷运行时，日耗煤量不低于２０吨，投资回收期仅为７０天，经济效益显著，节能意义重大。

４　　结语

能源是国民经济的重要物质基础，能源问题是关系到我国经济社会发展的重大战略问题。节约能源是我国更好地进行社会主义现代化建设、发展市场经济的关键问题，有必要研究提高能源利用率的方法。在激烈的市场竞争环境下，企业在节能减排工作中，只有通过不断地科技创新，不断超越客户的要求，企业才会在市场竞争中立于不败之地。锅炉目前是中国主要的热能动力设备，随着我国经济快速发展，能源消耗日益增加，城市大气质量日益恶化的问题越发突出。锅炉的节能改造项目能够减少锅炉柴油消耗，取得良好的经济效益和社会效益，锅炉可有条件地选择实施合适的节能方案，能达到较大幅度地减少燃料的作用，不仅可带来经济效益，而且减少了温室气体的排放，有利于缓解全球气候变暖，同时减少酸雨气体和总悬浮颗粒物的排放量，有益于改善地区的生态环境。

３　　余热回收利用技术的应用

在某些地区，煤炭进炉前往往通过人工增湿，大量的高湿度的烟气从锅炉带走了不少的热能，于是利用烟气余热也就成为提高锅炉热效率和节能措施之一。图２为一种锅炉烟气余热回收利用系统图。

冷水工作流程为从换热器未端进换热器，加热１００℃左右后进人省煤器，继续加热至汽化温度，然后进人锅炉汽化。为了防止ＳＯ２腐蚀，当出口烟气温度在１１０℃左右时，

参考文献

［１］王志民．天然气锅炉烟气余热回收与效

率［Ｊ］．区域供热，２００３，２２（４）：１８～１９．［２］沈鸿雁，马殿晖，李良成．烟气露点温度

与锅炉低温受热面的腐蚀［Ｊ］．黑龙江电力，２００２（２）：４５～４７，４９．

图１　腐蚀速度与管壁温度的关系图图２　　余热回收系统

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