浅谈燃气锅炉节能器——烟气余热回收技术

白春雷，张栋良

(四川大学华西医院，四川成都610041)

0 引言

近年来，已有多家企业、商住区、宾馆、医院、学校在用的燃气(油)锅炉进行了加装节能器的余热回收技术改造，改造过程中不涉及和触动锅炉本体、受压元件、电气控制系统，不改变锅炉原有的运行方式;安装施工周期短、见效快，在较短的时间内即可收回改造投资，是提高燃气锅炉热效率、降低燃料消耗量切实可行的技术途径。

1 燃气锅炉节能器

1.1 锅炉热效率

采用反平衡法确定燃气锅炉热效率前，必须先确定以下各项热损失：

(1)干燃烧产物热损失;(2)由空气中水分引起的热损失;(3)由燃料中水分引起的热损失;(4)由燃料中氢燃烧后所生成的水分引起的热损失;(5)由未燃尽可燃物引起的热损失;(6)向周围的辐射热失;(7)其它热损失。

以上(1)～(4)项就是通常所指的排烟热损失q2，(5)项热损失包括化学不完全燃烧热损失q3和机械不完全热损失q4，(6)、(7)两项对应散热损失q5和灰渣物理热损失q6。

相对于燃煤锅炉而言，燃气锅炉热损失中q4和q6两项为零，燃气锅炉热效率可由式(1)给出：

式中：η—锅炉热效率，%;

q2—排烟热损失，%;

q3—化学不完全燃烧损失，%;

q5—散热损失，%。

q2由式(2)确定：

式中：Ipy—排烟热焓，kJ/Nm3;

αpy—排烟处过量空气系数;

I0lk—冷空气焓，kJ/Nm3;

Qr—每标米立方燃气送入炉内热量，kJ/Nm3。

q2是燃气锅炉热损失中最大的一项，它取决于排烟温度和排烟量，而排烟量决定于过量空气系数。

目前国内燃气锅炉多选用国外品牌燃烧器，过量空气系数小，一般在 1.05～1.1［1］，因而燃气锅炉排烟热损失的主要决定因素是排烟温度，并且与燃煤锅炉显著不同的是燃气锅炉排烟热损失占据锅炉总热损失的主要份额;其次，q5对燃气锅炉热效率的影响也不可低估。

1.2 燃气锅炉节能器

为了减少燃气锅炉热损失，提高燃料利用率、节约能源，回收利用排烟余热、降低排烟温度是提高锅炉热效率的重要途径之一。由于天然气与空气混合燃烧后产生约占锅炉排烟总量28%的水蒸汽，为防止水蒸汽凝结对烟道及设备的腐蚀，现行锅炉标准要求燃气锅炉排烟温度必须高于烟气露点，以保证水蒸汽不凝结。因此，燃气锅炉的排烟温度较高，高温烟气中不但带走了可观的汽化潜热和物理显热，形成近15%的热损失，而且还含有一定数量的氮氧化物(NOX)和二氧化硫(SO2)等污染物污染大气环境。

在不改变锅炉原有本体结构的情况下，在排烟出口安装烟气换热器，将锅炉排烟温度降到足够低的水平，烟气中呈过热状态的水蒸汽就会凝结，通过热交换吸收排烟中的物理显热和水蒸汽凝结所释放的汽化潜热加以利用，此种加装了尾部换热器的锅炉称为燃气锅炉节能器。燃气锅炉节能器主要由烟道换热器、保温调节水箱、循环水管路及热水循环泵、电磁阀、电气控制及监测、显示系统构成。

2 应用分析与结论

燃气锅炉节能器的主要特点，一是采用具有优良导热性、等温性、热响应性和结构简单、体积小、重量轻、维护方便的新型热管换热技术。二是为考虑企业工艺流程的连续性，结构设计采取较小的烟气阻力和不易积灰的技术参数选取，并具有方便清灰、维护保养的设计特点，同时烟气流经余热回收装置过程又起到除尘效果。三是合理取用烟气流速，既考虑减轻积灰因素，又避免磨蚀机理的产生。四是设计选取余热回收装置合理的排烟温度，确保吸热壁面温度处于较高的温度水平，以避免由于结露而产生结灰和腐蚀等现象的发生。

通过实际运行燃气锅炉节能器，我单位四台WNS10t/h锅炉单吨蒸汽耗天然气可降低7%，一年可节约天然气20万 m3，以2.6元/m3计算即可节省经费52万元一年就能收回全部成本，节能潜力巨大有显著地经济效益。

［1］ HJ/T287-2006.环境保护产品技术要求中小型燃油、燃气锅炉［S］.

［2］ 赵软新，惠世恩.燃油燃气锅炉［M］.西安：西安交通大学出版社，2000.

［3］ 张文胜，等.中小型燃气锅炉热效率估算［J］.工业锅炉，2005(1).

［4］ 丁航军.从锅炉余热回收技术谈特种设备的节能降耗［J］.边疆经济与文化，2009(2).