陈光达1张振2
1.济南石油化工设计院山东250100；2.山东省能源建筑设计院山东250002
摘要：工业锅炉为工业生产提供工业蒸汽，是许多行业的重要热能动力设备。目前，很多工业锅炉排烟温度较高，在150—250℃之间。高温烟气携带大量热量排空，不仅造成了资源能源的浪费，还会对环境产生巨大的危害。因此，加强对工业锅炉烟气余热回收技术的研究，不仅能节能减排，减少对环境的污染，还可以增加企业的经济效益。
关键词：锅炉;烟气余热;回收技术
1引言
锅炉余热回收系统，其结构方案大多是在锅炉排烟口至烟囱出口之间直接串接锅炉烟气余热回收器进行烟气余热回收，这种方式由于锅炉烟气余热回收器对锅炉排出的烟气阻力较大，对锅炉内部的燃烧条件会产生一定的影响；将锅炉烟气余热回收器直接串接在锅炉排烟口至烟囱出口之间，还不便于对锅炉烟气余热回收器维护清理，余热回收装置维护清理仍需要将燃气锅炉停工才能进行，所以锅炉烟气余热回收还有长远的路要走。
2.锅炉烟气余热回收技术
2.1常规的锅炉烟气余热回收装置
常规烟气余热回收装置在一定程度上可以达到回收热能、减少排烟量的作用，但降低烟气温度的幅度并不理想，节能减排效果一般。并且这些装置体积大、易被腐蚀，不是可选择的最好装置，有待被改进，或被创新型高效余热回收装置所替代。燃煤锅炉一般均有省煤器装置，省煤器多采用板片式、肋管式或者翅片式结构，但其热交换率往往比较低，余热回收效果不佳。在省煤器之后加装换热器，烟气热量可以通过换热器来预热或干燥燃料、加热冷凝水或热网水，能将品味较低的烟气余热利用起来，以提高锅炉效率。该方法技术成熟、投资小、简单易行，能够有效提高燃煤锅炉的运行效率，但受烟气露点的影响，对烟气余热无法做到深度回收。该法很适合中小型燃煤锅炉的升级改造。
2.2热管式换热器烟气余热回收装置
将集中起来的一组热管放置于冷源、热源之间，将热源区域的大量烟气连续不断的输送至冷源区域，在这过程中，便可达到烟气余热降温的效果，这便是热管式换热器。实验表明，排烟温度每降低10℃，锅炉效率可提高0.5%-0.6%。最常用的热管式换热器为烟气---水换热器，将锅炉排出的烟气转换成热能输送到换热管，与此同时，换热管中的低温水在循环过程中与换热管壁发生冲击、对流，吸收烟气中的热能。热管换热器具有很多优点，例如：结构较简单无噪音干扰，避免造成太大外部性；具有较好输送热能的能力，有效提高热能利用率；对层次较低设备的热能回收经济有效，避免装置昂贵购置不起。
2.3冷凝式锅炉
冷凝式锅炉是利用高效、环保的烟气冷凝余热回收装置来直接吸收锅炉烟气中的大量热量和间接吸收水蒸汽凝结所释放出来的潜热，从而达到降低烟气温度，提高热能利用的效果。冷凝式锅炉这种烟气回收装置可以把烟气中的大量热能回收，进行再利用，极大的增加了锅炉产热效率，减少了能耗损失，节约了经济。
2.4其它技术
热泵技术能将热量从低温物体转移到高温物体，原理与制冷装置一样，需要消耗一定的外部高品位的能量。热泵系统能够用来回收100—200℃的锅炉烟气热量，并加以利用。热泵有两种形式：压缩式和吸收式，压缩式体积较小、效率高，但消耗能量的品味也较高；吸收式消耗的能量品味较低，但体积较大。在锅炉烟气余热回收上，热泵系统可以与接触式冷凝器或者冷凝式热交换器联合使用，适合热电站大型燃煤锅炉的余热回收，是未来的重要研究方向。除尘换热一体化技术，烟气中都带有一定量的灰尘，尤其是燃煤锅炉。目前，已有除尘与换热一体化设备，如日本将旋风除尘器和换热器结合在一起，回收热量和除尘起到相互促进的作用。
3.锅炉烟气余热回收技术的应用
3.1热管式换热器的应用
鉴于热管式换热器具有文中所述等优点，适宜被应用于烟气余热的回收中，例如应用于石油工业、电站行业、氮肥行业等。在应用中应注意以下技术要点：一、为防止换热器在工作中阻碍烟气流通而影响锅炉产热效率，应适当加大换热器热管的横截面积，以防热管被颗粒物粘附使之横截面积变小甚至发生堵塞，发生爆炸等安全问题。二、注意换热器的检查修理问题，锅炉燃烧产生烟气，长期会在换热器热管外壁附着尘灰，影响换热器的换热效率。三、防止气体在热管内结垢现象的发生。由于换热器工作要点是烟气与水在交换器热管内交换而降温烟气，在冲击过程中水对烟气的冲撞浸泡作用力会使烟气中的颗粒物附着热管内壁，水中矿物质也可能粘贴于热管内壁，从而发生热能回收的低效率，因此，应多加防范。
邢台职业技术学院供学生生活用蒸汽锅炉的烟气余热回收项目便取得了极大的成功。运行一个月后，所有数据均达到预期标准，烟气平均降低50℃左右，一年可产生60℃热水约27830t，实际回收热量5.24×10∧9kJ，锅炉效率提高2.1%。经过推算，该项目运行1年可节省蒸汽2440t,可节省原煤824.7t,直接经济效益为481900元。
3.2冷凝式锅炉的应用
烟气冷凝热回收装置有多种应用方法：一、直接加热供热系统。这种方法要求在锅炉的尾部安装烟气冷凝热回收装置，实施锅炉房改造简单、改造成本低廉。二、加热生活热水或低要求工业生产用水等。这种方法将水箱、冷凝热回收装置等连接在一起，形成一个完整的循环系统，经过该装置加热的热水可用作生活用水或者低要求的生产用水。三、该装置与木地板供热系统连接在一起共同进行。当该装置从烟气中回收的热能可以满足地板供暖的要求时，便可直接使用该热能，当该方法提供热能不足时，由正式供暖系统额外补充。
冷凝式锅炉的使用还可以有效的去除燃料燃烧产生的大量CO2、NOx和少量的SO2，这些物质排放到大气，会引起温室效应和酸雨的产生，对环境产生破坏作用。冷凝锅炉在冷凝烟气中水蒸汽的同时，利用一些化学反应可以很方便的除掉这些气体，其反应原理为：4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O和6NO2+8NH3=7N2+12H2O。这种选择性催化还原法由两大主体组成：氮氧化物脱除剂制备系统、反应器。通过向反应器内喷入反应剂NH3将NO还原为氮气。
4工程应用
以在WNS2-1.25-Y（Q）锅炉尾部加装热管式高效节能器为例进行计算。
4.1原始数据
锅炉压力：1.25MPa；饱和温度：194℃；锅炉排烟温度约：215℃；锅炉气耗量：约160m3/h（额定负荷运行数据）；锅炉排烟量：约2240Nm3/h。
4.2节能器计算
节能器入口烟温215℃，入口烟焓958KCal/kg（气）；设定节能器出口烟温150℃，节能器出口烟焓665KCal/kg（气）。则节能器回收能量（烟温从215℃降到150℃）：
Q=160×（958-665）=46880Kcal/h
若气的热值按8500KCal/m3计算，则每小时可节约气46880&pide;8500=5.5m3/h
节能器加热锅炉软水（设软水温度为常温30℃），则：
Q=46880=2000×（t''-30）
所以，t''=53.4℃
即可将进锅炉的软水从30℃提高到53.4℃，从而减少锅炉的天然气耗量。
4.3经济性分析
一台2t/h锅炉可每小时节约5.5m3/h天然气，一天节约天然气（按20小时计）110m3/d，一年（300天）省气33000m3/y；天然气价格按2.7元/m3计算，则：一年可节约8.91万元，经济效益相当可观。设备投资5.8万元，0.65年（即7.8个月）就能回收设备投资。
结语
目前所采用的锅炉烟气回收装置基本都是在锅炉与烟气最终排放管道之间安装，这种方式无疑都会产生装置内堵塞烟气中颗粒物的危险，产生安全隐患。在现有技术的基础上，有必要对各种装置进行创新改造，使其更符合节能减排的要求。
参考文献：
[1]田靖，肖益民。浅谈锅炉烟气余热回收技术及其工程应用[J].制冷与空调（四川），2013,06.
[2]富春光。锅炉烟气余热回收技术的应用探讨[J].热电技术，2012,02.