燃煤热载体加热炉余热有效利用的探讨

张庆金

（常州能源设备总厂有限公司 常州 213033）

燃煤热载体加热炉余热有效利用的探讨

张庆金

（常州能源设备总厂有限公司 常州 213033）

本文介绍了燃煤热载体加热炉的余热利用现状，对余热利用的能效进行了分析，指出一些用热单位虽然采用余热设备降低了加热炉排烟温度，但余热设备产生的新能源却没有用途。提出了余热利用的多种方式，希望用热单位采用符合自身特点的余热利用方式，将节能工作落到实处。

余热 有效利用 节能

能源紧张、热效率偏低、环境污染严重，制约了经济的发展，节能减排已经成为基本国策。国家质检总局明确规定“特种设备节能将实行安全监察与节能监管相结合的制度”。随着能源价格的不断攀升，国家对环保要求的不断提高，节能减排也已成为企业界的共识。

热载体加热炉已经在众多行业得到了广泛应用，其消耗的燃料费用在企业成本中占有较大比例，提高能源利用效率有利于降低企业的成本压力。由于热载体加热炉介质进口温度较高，导致炉体排烟温度较高，导热油炉排烟温度大多在300℃以上，熔盐炉排烟温度大多在400℃以上，排烟热损失超过15%［1］。对尾部烟气进行有效利用，节能潜力巨大。

现在新设计、制造的热载体加热炉必须满足TSG G0002—2010《锅炉节能技术监督管理规程》的要求：额定热功率小于或等于1.4MW的有机热载体炉，排烟温度不高于进口介质温度50℃；额定热功率大于1.4MW的有机热载体炉，排烟温度不高于170℃。热载体进口温度多在200～400℃左右，所以炉体后面必须增加尾部受热面。现在，大部分企业已经实施尾部受热面的布置，降低了系统最终排烟温度。增加尾部受热面也就增加了资金的投入，一些企业实现了能源节约，一些企业却造成了更大的浪费。因此，必须促进余热的有效利用，使节能减排落到实处。

1 余热利用形式

现在热载体加热炉主要还是以燃煤为主，行业普遍采用下面两种余热利用方式：

1）如图1所示，采用热载体加热炉+余热蒸汽锅炉+空气预热器的方式a。

图1 余热利用方式a

2）如图2所示，采用热载体加热炉+空预器+热水锅炉，或者热载体加热炉+热水锅炉+空气预热器的方式b。

图2 余热利用方式b

余热锅炉的形式不管是热管式还是火管式、水管式，最终都是让一部分余热产生低压蒸汽供用户使用；空气预热器的形式也有热管式、列管式等，使一部分余热加热冷空气供热载体加热炉使用。这种方式能够实现空预器后排烟温度170℃，满足了现阶段《锅炉节能技术监督管理规程》的要求。上述两种是较为常用的余热利用方式，个别企业还有其他应用方式。

2 余热利用的能效分析

上述两种燃煤热载体加热炉余热利用方式，都可以产生两种介质：一种是热空气，作为热风进入热载体炉助燃，余热得到有效利用；另一种就是蒸汽或者热水，供用户做其他用途，是否能够有效利用取决于用户场地的实际情况。产生的蒸汽和热水在余热利用中占有很大比例，是能否实现节能的关键所在。见表1，分别以两4.18×1010J/h的燃煤导热油炉、熔盐炉为例，分析余热的有效利用部分。

两台炉子的配置方式都按照热载体加热炉+余热蒸汽锅炉+空气预热器进行计算［2］。

可以看出，热载体加热炉余热量很大，导热油炉可达系统总热量的10%左右，熔盐炉更是高达15%以上。其中能够直接利用的是热空气所吸收的这一部分，只有余热利用总量的40%左右；余热锅炉产生的蒸汽用户是不是需要、有没有用处，成为节能工作的关键；而不是排烟温度降到国家标准之下就完成任务了。

热载体加热炉用户一部分是同时有蒸汽或热水使用需要的，使用余热蒸汽或热水，必然减少煤、油、气等其他能源的消耗，实现了能源的节约；但是大部分是不需要连续使用、甚至不使用蒸汽或热水的，对于这些用户来说，余热锅炉增加了设备投资，增加了水、电、人工等运行费用，只能间断用于食堂、浴室等，得不偿失。

表1 余热的有效利用

3 加热炉余热的有效利用方式

从上述分析可知，加热炉余热有效利用就是要将余热锅炉吸收的这部分余热有效利用起来，需要使用蒸汽的就采用余热蒸汽锅炉，需要热水的采用余热热水锅炉，没有需要的可以考虑替代其他单独消耗能源的设备。

采用什么样的有效利用方式需要热载体炉的使用单位、设计制造单位、特种设备监管机构的共同努力。

目前正在发生和发展的金融危机给了社会以创新驱动经济增长的启示和良好机遇［3］。能否真正实现节约能源，取决于用户的使用。用户应对本单位的水、电、煤等各种能源进行综合考虑，热载体炉的余热用于替代高质量、价格昂贵的能源，实现节约能源、节约成本。余热利用有多种方式：

1）采用余热蒸汽锅炉代替、或部分代替燃油气蒸汽锅炉；

2）采用余热热水锅炉代替、或部分代替燃油气热水锅炉；

3）采用余热制冷机代替、或部分代替耗电空调；

4）采用换热器生产热风用于取暖、烘干等，代替、或部分代替耗电、油气设备；也可以采用坑道直接给车间、房屋、管道等供暖，或将烟气除尘后直接加热、烘干原料；

5）确实没有用处的，应该订购特殊炉型，余热全部用于热载体炉。由于燃煤热载体炉的进风温度一般控制在150℃以下，再高会对炉排产生危害，现在还没有可以将余热全部用于炉体的燃原煤热载体锅炉；但是高温热风对燃料点火、燃尽都有好处，热效率在余热得到利用的基础上还有一定的提高。用户的采购对设计制造单位开发高温进风燃煤热载体炉将是一个极大的促进。

6）使用多台大型热载体加热炉的单位甚至可以考虑采用低温余热发电。纯低温余热水-蒸汽发电、低沸点有机物循环发电技术都已经比较成功［4］，经济性合理的情况下完全可以考虑。

用户只有根据自身情况制定合理的方案才能实现能源节约的最大化。设计制造单位应该满足用户各种合理的余热利用方式，同时也要开发炉体系统效率更高的产品［5］。

现在，国家为了推动工业锅炉节能减排工作，对新设计的锅炉图纸除进行安全审查外，还要进行节能审查，极大的促进了工业锅炉节能减排工作的进展。热载体炉在工业锅炉中占有的比例相对较小，虽然有其特殊性，但是没有特别规定。蒸汽锅炉、热水锅炉审查的热效率为炉体热效率；而热载体炉为了达到排烟温度要求，审查的是系统热效率，有用能包括热载体吸收的热量和余热产生的蒸汽或热水、热风等吸收的热量。如果用户按自身特点提出余热利用新方式，就必须重新节能审查，制造厂工作量大大增加，不堪重负；如果按一种用热利用方式审查，用户只在应付检查时使用余热设备，反而又造成浪费。余热利用的实现不是通过制造单位的配套设想，也不是通过图纸的节能审查；随着锅炉能效测试的开展，用户能源利用是否达标最终由测试部门、特种设备监管部门审查，这才是能将节能工作落到实处的唯一环节。

设计制造单位和特种设备监管部门服务于热载体炉使用单位，节能减排工作才能见到实效。建议设计制造单位为使用单位做好参谋，让余热充分发挥作用、用户节约费用；特种设备监管部门将热载体炉作为工业锅炉的一个分支单独考虑，制定热载体炉炉体的热效率达标标准进行节能审查，能效测试标准按照工业锅炉标准进行，允许用户采用更符合自身特点、更复杂多样的余热利用方式。

4 结语

热载体加热炉余热有效利用方式多种多样，只有设计制造单位和特种设备监管部门服务于使用单位，在满足生产需要的情况下利用热载体炉余热降低能耗，减轻生产成本，才能让国家的节能政策落到实处。

［1］ 冯俊凯，沈幼庭.锅炉原理及计算［M］.北京：科学出版社，1995.

［2］ 工业锅炉设计计算 标准方法［M］.北京：中国标准出版社，2003.

［3］ 赵钦新，王善武.工业锅炉技术创新与发展思路探讨［J］.工业锅炉，2009（01）：1-12.

［4］ 张红.低沸点工质有机朗肯循环纯低温余热发电技术［J］.水泥，2006（08）：13-15.

［5］ 胡玉龙.在用工业锅炉节能运行与改造［J］.应用能源技术，2009（03）：15-16.

Discussion on Effective Utilization of Waste Heat from Coal Fired Heat Carrier Furnace

Zhang Qingjin
（Changzhou Energy Engineering CO.， LTD Changzhou 213033）

This paper introduces the coal-fired heat carrier furnace waste heat utilization， has carried on the analysis on the efficiency of waste heat utilization， points out that some thermal units while reduce the flue gas temperature of heating furnace with heat recovery equipment， but the heat generated by the equipment without energy use.We put forward a variety of ways of utilization of waste heat， want to use thermal units with their own characteristics of waste heat utilization， to implement energy-saving work.

Waste heat Effective use Energy conservation

X959

B

1673-257X（2016）09-0048-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2016.09.012

张庆金（1980～），男，本科，工程师，从事工业锅炉的开发设计工作。

（2016-03-10）