锅炉的余热利用
锅炉的余热利用
一、燃气锅炉（低温省煤器及超导换热器）
燃料中含有大量氢元素，燃烧产生大量水蒸汽。每1NM3天然气燃烧后可以产生1.55KG水蒸汽，具有可观的汽化潜热，大约为3700KJ，占天然气的低位发热量的10%左右。在排烟温度较高时，水蒸汽不能冷凝放出热量，随烟气排放，热量被浪费。同时，高温烟气也带走大量显热，一起形成较大的排烟损失。
烟气冷凝余热回收装置，利用温度较低的水或空气冷却烟气，实现烟气温度降低，靠近换热面区域，烟气中水蒸汽冷凝，同时实现烟气显热释放和水蒸汽凝结潜热释放，而换热器内的水或空气吸热而被加热，实现热能回收，提高锅炉热效率。
锅炉热效率提高：1NM3天然气燃烧生产理论烟气量约10.3 NM3（大约12.5KG）。以过量空气系数1.3为例，产生烟气14 NM3（大约16.6KG）。取烟气温度200℃降低至70℃，放出物理显热约1600KJ，水蒸汽冷凝率取50%，放出汽化潜热约1850 KJ，总计放热3450 KJ，约是天然气低位发热量的10%。若取80%烟气进入热能回收装置，可以提高热能利用率8%以上，节省天然气燃料近10%。
传统小型工业锅炉锅炉中，排烟温度一般在160～250℃，烟气中的水蒸汽仍处于过热状态，不可能凝结成液态的水而放出汽化潜热。众所周知，锅炉热效率是以燃料低位发热值计算所得，未考虑燃料高位发热值中汽化潜热量的热损失。因此传统锅炉热效率一般只能达到87%～91%。而冷凝式余热回收锅炉，它把排烟温度降低到50～70℃，充分回收了烟气中的显热和水蒸汽的凝结潜热。
以天然气为燃料的冷凝余热回收锅炉烟气中水蒸汽容积成分一般为15%~19%，燃油锅炉烟气中水蒸汽含量为10%~12%，远高于燃煤锅炉产生的烟气中6%以下的水蒸汽含量。目前锅炉热效率均以低位发热量计算，尽管名义上热效率较高，但由于天然气高、低位发热量值相差10%左右，实际能源利用率尚待提高。为了充分利用能源，降低排烟温度，回收烟气的物理热能，当换热器壁面温度低于烟气的露点温度时，烟气中的水蒸汽将被冷凝，释放潜热，10%的高低位发热量差就能被有效利用。
二、小型工业燃煤锅炉（省煤器及低温省煤器）
传统小型工业锅炉锅炉中，排烟温度一般在160～250℃，对于燃煤锅炉由于煤中含硫量的影响，考虑到经济性，不可能像天燃气锅炉一样将烟气温度降到50-70℃。一般燃煤锅炉烟气温度不低于100-110℃，以保证加装低温省煤器（或
空预器）后烟道安全性（主要为硫酸类腐蚀）。
排烟温度每降低15-20℃，锅炉效率可增加1%。以锅炉原有排放烟温在165℃为计算依据，锅炉效率能增加至少3%。产生的经济效益相当明显。
二、电站燃煤锅炉（低压省煤器）
目前，国内一些电厂锅炉排烟温度偏高，造成锅炉运行效率降低，机组标准煤耗增加；此外，电厂若上脱硫系统，亦需要较大幅度降低排烟温度。从电厂技术改造角度，有多种方案可达到降低排烟温度的目的，在电厂的热系统中增设低压省煤器即是其中之一。已在国内几十家电厂的上百台机组上安装了这种低压省煤器的系统。
低压省煤器是利用锅炉排烟余热，节约能源的有效措施之一，并颇具特色。低压省煤器装在锅炉尾部，结构与一般省煤器相仿。
典型的低压省煤器的热力系统如图1
所示。低压省煤器与主回水成并联布置，
其进口水取自汽轮机的低压回热系统，低
省的过水量、入口水温均可在运行中调
节。进入低省的凝结水吸收锅炉排烟热量
后，在除氧器入口与主凝结水汇合。这种
热力系统，低省的给水跨过若干级加热
器，利用级间压降克服低省本体及连接管
路的流阻，不必增设水泵，提高了运行可
靠性，同时也自然地实现了排烟余热的梯
级利用。
以已投运的某200MW火电机组低压省煤器系统为例进行节能量计算，结果列于表1。由表1可见，低压省煤器降低排烟温度28℃，可节省标准煤3.05g/kwh。 表1 某国产200MW机组低压省煤器主要指标计算结果
图1 低压省煤器热系统示意图 1-低压省煤器本体；2-进口集箱；3-进口阀门；4-出口阀门；5-出口集箱；6-电调阀；7-流量计；8—回热加热系统（低压部分） 这里指出，低压省煤器尽管降低了排烟温度，但并未改变锅炉效率。锅炉的排烟温度仍然定义于空气预热器出口。
低温省煤器布置在除尘器的进口，除尘器下游的烟气体积流量降低了约5％，因此其烟道、引风机、增压风机等的容量也可相应减少，降低了运行厂用电。