燃气锅炉烟气余热回收利用的研究

阿里木·西列夫

摘 要：随着我国社会的发展以及新兴能源的出现，对于能源的利用方式不再单一，天然气作为环保的新能源将被广泛的开发与使用。本文以低位烟气余热的回收策略为基础，以烟气余热回收时利用换热器和电泵两种技术为辅，分析烟气在回收利用的过程中存在的一些技术问题，并找到解决办法。

关键词：烟气;余热;回收利用

我国一直是以煤为主的能源供应，占到四分之三以上，在供热的同时也给我们所居住的环境带来了极大的污染。但是在西部气田被开发后，天然气作为绿色环保的新清洁能源将取代煤被广泛的应用。天然气在使用时会产生出很多的烟气余热，回收利用这些余热，不但能减少能源的浪费，还可以减少经济上的损失。

1 低位烟气余热的深度回收策略

天然气的主要成分是甲烷，有大量的H元素存在于其中，所以使用天然气的锅炉排烟会排出大量的水蒸气，这样的排烟不但带走了一部分的显热，还带走了更多的水蒸气潜热。天然气的烟气中还存在较少的氮化物、碳化物和硫化物，燃烧之后排出的气体腐蚀性很弱，很容易实现对水蒸气的深度回收。若是让其部分或全部的冷凝，锅炉的效率也会随着天然气的利用率的增加而提高。根据热力学的第一定律，能量是永恒的，既不能被制造出来，更不能被消灭掉，但是热能可以和动能之间互相转化，热能为动能提供动力，动能再转化为热能。因为了解到烟气在冷凝前有高品位热量，所以可以将高品位的烟气进行阶梯式的回收利用。

大致通过三个阶段的回收利用来将烟气降低到环境温度。第一阶段是利用翅片管换热技术，把烟气温度降低到60℃-70℃，产生的热水可以放进锅炉内继续加热或者用于采暖热水。第二阶段是利用直接接触式的喷淋换热技术，充分吸收剩余烟气中的潜热和显热，与此同时，还可以把烟气中夹杂着的硫化物、氮化物等污染物在水中溶解，起到了很高的环保效用。第三阶段是利用翅片管换热技术，回收余热，预热锅炉内的冷空气，升到一定的温度，可以起到加温加热的作用。

2 烟气余热的回收技术

2.1 利用换热器进行回收

换热器在回收烟气的余热技术中最常被使用。合理的选择换热器对回收利余热技术来说尤为关键。根据换热的方式可以将换热器回收烟气余热分为间接接触换热和直接接触换热。

换热时水不会触碰到烟气，换热后对水质也没有影响，并且可以很好的控制烟气和水的温度，这种余热回收换热器是间接接触式的。烟气中存在的氮氧化物会在冷凝时被净化掉一部分，由于烟气的冷凝水是酸性的，会对设备造成一些腐蚀，所以防腐性是间接接触式换热设备所必备的属性。这种形式的换热器可以阻挡一定的热量，传热的系数偏低，但是它的结构复杂，换热的面积也比较大，所以会受到安装的空间限制。

2.2 利用热泵进行回收

天然气在燃烧时所产生的酸性物质开始凝结的温度（称为烟气露点），通常情况下会在55℃-65℃之间，若是供热的回水温度低于烟气的露点范围，就可以对烟气冷凝的余热进行回收;如果高于烟气的露点范围，就可以通过热泵回收烟气冷凝的余热，从而进行供热回水。热泵的形式可以采用吸收式熱泵和电压缩式热泵。当前对于回收余热方法研究更加广泛的是吸收式热泵，因为通过锅炉所提供热水或蒸汽是它所需的驱动热源。但不足之处是投资吸收式热泵的成本较高，安装所需的空间也比较大。锅炉的容量不同，所选择的热泵也不同。0.01MW-10MW的锅炉对于电压缩式热泵比较适用。

3 烟气余热回收的过程中技术的问题分析

烟气余热的回收利用，不但要考虑余热的利用，还要考虑通过余热利用所产生的相关技术问题。主要包括因为烟气冷凝时出现的酸性冷凝液的处理问题，和酸性冷凝液对吸收余热回收设备的腐蚀性等问题。

3.1 冷凝液处理

烟气在被冷凝时会吸收烟气中的一些二氧化硫、二氧化氮等化学污染物，会产生酸性的冷凝液体。这种冷凝液体可以用土壤吸收法、稀释法或药剂处理法进行处理。通常情况下，被稀释或中和的冷凝液会直接排入市政污水处理的管网中，不进行处理或再次利用，对水资源产生严重的浪费。冷凝液可以利用酸碱中和的办法储存在集水设备里，根据周围居住的居民、生态环境、工业需求及水质标准，把水进行分级处理再供给给对应的用户。

3.2 设备的防腐蚀

腐蚀性的存在会大大降低烟气余热回收装置的使用寿命，解决这种腐蚀性有两种方法，提高设备防腐蚀的能力和在烟气冷凝前减少酸性气体的浓度。提高设备的防腐性，可以将传统的不锈钢换热器换成高分子的塑料换热器，从而达到低温防腐的目的。还可以使用防腐的镀膜技术，这不仅解决了冷凝换热器的防腐性低，还可以增加换热器的传热性能。为了降低烟气中存在的酸性气体浓度，一定要在烟气冷凝之前做净化，还要将碱性药剂放入余热回收的循环水中，来进行中和反应，也可以降低对设备的腐蚀性。

4 结束语

通过本文可以了解到燃气锅炉烟气余热的回收方式多种多样，可以利用换热器和热泵的方法回收烟气余热，但在这些回收余热的方式方法中也存在着一些问题，如回收余热装置的防腐性，在回收时所产生的冷凝液处理等问题，面对这些问题，我们要从根源上去解决，这样不但可以保持能源不被浪费，还可以减少一些资金上的损失。

参考文献：

[1]秦柏，吴超，隋广明.燃气锅炉烟气余热深度回收[J].哈尔滨理工大学学报，2014，19（05）：71-75.

[2]张群力，张秋月，曹明凯，等.燃气锅炉烟气余热回收利用技术研究[J].建筑科学，2016，32（06）：133-141.