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摘要：集中供热是城镇能耗大户，节能减排从供热锅炉运行的细节入手，可以收到显著效果，为实现国家节能减排任务作出贡献。无论采取何种材质，烟气凝结水都可采取有效且经济的处理方法，转变成方便回收的优质水资源，回归于锅炉用水系统，而且基本无废液等排放，这种节约水资源和热能资源的举措，非常值得推广。鉴于此，本文主要分析燃气锅炉烟气余热利用与凝结水回收利用。
关键词：燃气锅炉；烟气；余热利用；凝结水
1、概述
燃气锅炉的排烟中含有大量余热和水蒸气。目前新疆乌鲁木齐市燃气供热锅炉大部分已安装有烟气余热利用装置，但利用效果不理想，排烟温度高；烟气中的凝结水渗透到烟道、烟囱底部，侵蚀着烟道、烟囱基础，对锅炉房运行带来安全隐患。通过对当地燃气锅炉烟气中的组分进行分析、计算，结合燃气锅炉烟气余热利用装置运行中存在的问题，提出了适合当地燃气锅炉烟气余热利用及凝结水回收的技术思路，对提高燃气锅炉热效率，节能减排，保障锅炉房的安全经济运行具有积极意义。
2、燃气锅炉烟气余热利用
2.1、相变换热器
相变换热器由借鉴常规的间壁式换热器，引入相变介质进行换热的理念创新而成，其核心是借助相变潜热实现换热。相变换热器技术的关键在于介质在相变过程中吸热放热而温度始终保持不变的特点，实现了换热器的整体壁面温度保持一致。
相变换热器的主要结构包括：蒸发吸热区、凝结放热区、上升管、下降管、汽水分离装置等。在蒸发吸热区内部，介质为液态水，通过吸收烟气的热量，蒸发变成汽水混合物，随后靠着浮力的作用上升至汽水分离装置，经过分离后，汽态介质继续上升至凝结放热区，在凝结放热区内凝结放热，加热外部的水。随后凝结后的水下降至汽水分离装置。介质在换热器内靠不同相态下的密度差，形成了自然的上下循环输运。在不断的蒸发凝结过程中往复循环，实现了把热能从高温烟气传向低端冷源的高效传输。并且整体壁温保持一致可调，图中壁温设置为115℃。
2.2、烟气余热回收量
燃气锅炉正常排烟温度为180℃，安装烟气余热利用装置后，不同排烟温度下的回收热量按以下公式计算。总回收热量=180℃烟气比焓-排烟温度下的烟气比焓；对应与不同排烟温度可回收的热量计算见表1。
表1燃烧每立方天然气产生的烟气降低排烟温度后可回收烟气余热量计算表
2.3、降低锅炉排烟温度后提高的热效率
烟气余热回收后，提高的锅炉热效率按下式计算，计算结果见表2。
表2烟气余热回收提高的锅炉热效率计算结果表
由表2可以知道，随着排烟温度的降低，锅炉热效率逐步提高。排烟温度在烟气水露点温度55.5℃以上时，吸收的烟气余热为烟气中的显热量，排烟温度每降低10℃提高锅炉热效率约0.5%；当排烟温度在55.5℃以下时，吸收的烟气余热包括烟气显热量和水蒸气的凝结热，排烟温度每降低10℃，可以提高锅炉热效率约3.6%。
2.4、烟气余热工艺
燃气锅炉180℃烟气先进入系统回水加热器，烟气温度降到80℃；再进入站区采暖及生活热水加热器，烟气温度降到50℃，最后进入空气预热器，烟气温度降到45℃后通过烟囱排入大气。采暖及生活热水加热器和空气预热器底部设有凝结水收集盒，收集盒的凝结水由管道自流到收集水箱，收集水箱的水由水泵打入软水器处理后，供给一次水系统补水用。对收集水箱的凝结水每班检验一次，保证凝结水悬浮物、碱度、PH值满足锅炉原水水质要求。
目前烟气余热利用装置下的凝结水收集盒的大小未引起足够的重视，存在普遍偏小的问题。通过调研、分析、计算，建议按50℃烟气运行30~60min的凝结水量设置凝结水收集盒的容量。不同燃气锅炉容量的烟气余热利用装置下的凝结水收集盒容积。
3、燃气锅炉烟气凝结水回收利用
3.1、锈钢节能器中烟气凝结水用于蒸气锅炉补给水的处理
可采用无机碱性药剂处理方法，提高其pH值，降低残硬，防止酸性介质对锅炉的腐蚀和结生水垢，方法如下：在烟气凝结水出口部位设置加药器，按出水量计算碳酸钠、氢氧化钠和磷酸三钠的投加量，提高其烟气凝结水的pH值7.0～9.0范围，稍加过滤后若配合蒸汽凝结水的回用，则大大提高了其蒸汽锅炉补给水的质量。
3.2、不锈钢节能器中烟气凝结水用于热水锅炉补给水的处理
可采用无机碱性药剂处理方法，提高其pH值，防止酸性介质对锅炉的腐蚀，方法如下：在烟气凝结水出口部位设置加药器，按出水量计算氢氧化钠和磷酸三钠投加量，提高其烟气凝结水的pH值9～11，稍加过滤后即可用于热水锅炉的补给水或热水锅炉供暧的二次网系统。符合蒸汽锅炉的给水标准，即可用于蒸汽锅炉、热水锅炉的补给水或热水锅炉供暖的二次网系统。
方法二：采用成膜胺喷涂技术缓蚀锅炉尾部烟气侧金属，抑制烟气凝结水中全铁含量：
成膜胺作为水质缓蚀剂在文献中有较为全面的报道和应用成果，属于较先进的防腐原料。然而应用在燃气锅炉的尾部烟道防腐上，这种属于气\液双项界面，介质处于不稳定流动状态特殊环境的可行性研究也属国内首次，笔者单位进行了这方面的研究试验，通过二台WNS10.5-1.25/115/70-YQ锅炉的现场调试试验和实验室试验，获得了成膜胺保护剂在特定环境中使用的技术要求，并研制了一套适合目前燃气锅炉使用的加药保护成套设备，配套使用后，将烟气测腐蚀抑制在了最小界限，取得了理想效果。
3.3、实际应用效果
目前，烟气凝结水的回收主要集中在大型供热单位，选择上述方法对烟气凝结水处理后，部分供热单位整个运行期都不再使用其它水源对系统进行补水，，完全满足锅炉及二次管网系统补充水量的要求。节约了大量的水资源，处理后的烟气凝结水量可达上万方。
这部分具有相当热量的烟气凝结水，与常温补给水相比，将水温提高到40℃以上的温度，经处理回用后，减少了在供暖初期和未期天然气消耗量，在冬季供暖寒冷期，节能效果更为明显。充分利用这部分烟气凝结水后，钠离子交换等水处理设备的使用率大为降低，减少了再生剂的消耗量和再生废液对环境的污染。
总之，燃气锅炉的排烟中含有大量余热和水蒸气。本文提出的烟气余热利用及冷凝水回收技术思路：①系统回水加热器可以提高一次水系统回水温度2.7℃；②采暖热水加热器解决了站区内建筑采暖用热；③生活热水加热器解决了站区生活热水用热；④空气预热器可以把室外-12.7℃冷空气加热到30℃供燃烧器使用；⑤烟气温度可以降到45℃以下，回收的冷凝水可以满足水系统补水用量。
参考文献：
[1]毛丽燕，张荣华.燃气锅炉烟气凝结水的回收与利用[J].中国特种设备安全，2016，32（10）：45-47+54.
[2]聂勇，朱鹏.燃气锅炉烟气余热利用与凝结水回收探讨[J].区域供热，2015，（03）：64-69+77.