摘要：锅炉燃烧的过程中，所产生的高温烟气，在一定程度上造成了能源的浪费。若能够实现对烟气余热的充分回收再利用，对实现能源节约，减少环境污染，有着积极的作用。基于此，提出应用燃气锅炉烟气余热回收热泵系统，来提升余热回收率。
关键词：热泵技术；燃气锅炉；余热回收；节能效益
1燃气锅炉烟气余热回收设备分类
热泵的运行，通过消耗少量的高品位能源，从低温热源抽取热量，将温度升高，使其成为高温热能，提高了能源的利用率。在实际应用中，此装置能够有效回收利用低品位热能。按照工作原理进行划分，热泵主要包括吸收式热泵以及压缩式热泵。其中，吸收式热泵具有节约用电和运用成本低等优势，对环境没有污染，便于维修；缺点为占地面积大、早期成本高等。压缩式热泵具有较高的热效率、结构紧凑等优点；缺点是不够环保、维修难度大等。
2燃气锅炉烟气余热回收热泵系统的应用
2.1案例概述
以A燃气锅炉房为例，总计7台14MW热水锅炉、1台7WM热水锅炉，供热面积约为132万m2，排烟温度处于130~140℃。供热系统运行负荷在43.5MW左右，余热回收率为10%~12%。按照10%回收率进行计算，选择的余热设备负荷为10.7MW，因此对此系统进行改造。
2.2改造方案
2.2.1烟气系统
烟气体系部分首要包含烟道和烟囱等。原锅炉8根烟囱分别开引风口。在改造中，添加烟气旁路以及电动阀，把锅炉和热泵中的烟气汇总后，使用引风机引进到常温排烟节能体系。烟气开释热量后，温度到达必定程度，经过新建烟囱进入到大气内。
.png)
图1
2.2.2供暖循环水系统
对原有的供暖回水总管道进行改造晋级，添加流量调节阀，并且在阀的前后各设置一路热水管网旁路和切断阀，进水管路设置2台循环水泵。在实践运转中，循环泵从锅炉供暖回水总管中，取800t左右供暖回水，进入热泵，经过加热升温，最后进入供热回水管网。
2.2.3余热水系统
在实践应用中，使用余热水系统系，完成烟气换热器和热泵设备的衔接。余热水在烟气吸收烟气热量后完成升温，再经过热泵开释所含的热量，给供热水后，下降温度，终究回到烟气换热器。
2.2.4防腐设计
冷凝后，锅炉烟气将到达饱和状态。冷凝液的pH值为4左右，锅炉烟气排放体系出口，烟道基材首要选用不锈钢，烟道底部规划为斜面，冷凝液排放管设置在最低方位。烟囱内壁每隔3m要设置1个凝水盘。排水管应与冷凝水锅相连，主排水管应安置在烟囱底部。在体系的实践运转过程中，冷凝水经过处理后作为燃气锅炉的补水，到达充分使用。
2.3排烟丢失及余热收回
我国能源消耗形势严峻, 国家对节能降耗的要求愈加严格, 各大电力集团都在下降煤耗、削减排放。火电厂锅炉排烟余热的使用是节约能源、下降能耗、削减污染排放的有用行动。排烟热丢失是指锅炉排出的烟气带走一部分热量所形成的热丢失。锅炉尾部排出的烟气温度远远高于环境温度, 阐明燃料焚烧产生的热量一部分被烟气带出而散失于大气环境之中, 然后形成了排烟热丢失。锅炉各项热丢失 (锅炉热丢失由机械不完全焚烧热丢失、化学不完全焚烧热丢失、散热丢失、排烟热丢失和灰渣物理热丢失组成的) 中排烟热丢失最大, 一般在5%-8%。烟气余热收回依据换热方法分为直接换热和直接换热。能量使用方法有一种是使用相关的能量转化设备将相应的余热进行转化收回使用, 另一种是经过相关的换热设备将余热以相应的热能形式收回;被加热介质的不同分为加热凝结水、加热热网水;安置的方位分为除尘器前部、脱硫吸收塔前部等。
2.4空压机热收回
空压机的电机输入功率一部分机械能转化为空气的势能外，其他都转为热量散发出去，喷油螺杆压缩机的输入功率大约有94%(大部分轴功率)作为热量经过冷却器带走，散耗在环境中。冷却器又分空气冷却器和油冷却器。依据相应的技术资料，油冷却器带走大约总散热量45%～55%的热量。以此项目一台75kW热泵机组为例，其冷却油路可供收回的热量大约有75×50%=37.5kW。则3台空压机的热收回量为37.5×3=112.5kW。
3节能减排效益
3.1节能效益
在本项目中,热泵回收的余热量分为两部分,分别是原锅炉排烟的余热和热泵排烟的余热,其中原锅炉排烟回收的余热功率为6.96MW,提高原燃气锅炉的12%的能效。热泵排烟余热回收1.34MW,热泵的燃料也同样的得到深度利用。
3.2减排效益
利用该系统回收余热，可以减少天然气的消耗和污染物的排放。在本工程中，CO2排放量将减少约4000t/a，此外，在接触式换热器的喷淋过程中，烟气中的不同污染物将部分溶解到喷淋水中，这将减少烟气中的有害气体含量。然而，当喷入水中的污染物时，水质不会受到很大的影响。锅炉烟气中的氮氧化物主要为NO和NO2。只有加入碱性物质如NaCO3和NaOH中和，再生水才能被排出或用于其他目的。本项目不含硫天然气，不设置特殊脱硫设备。
3.3节水效益
烟气降温至30℃,每立方米天然气可以脱除80%的水蒸气,回收冷凝水1.24kg,在本项目中,凝结水总量为18000t/a,凝结水经处理后可再利用。
4燃气锅炉烟气余热回收热泵系统应用分析
4.1节能减排效果明显
通过对燃气锅炉烟气余热回收热泵系统应用实例的效果检测，得知系统运行的节能率在8.16%~12.71%，平均节能率是10.84%。从近三年的运行数据来看，应用燃气锅炉烟气余热回收热泵系统，每个供暖季节能够节约燃气1231993m3左右。从节能效果来说，减少了将近2664t二氧化碳排放；减少了将近2305t的氮氧化物排放。在实际应用中，当排烟温度＜30℃后，会产生一定的冷凝水，经过处理后，能够实现再利用。
4.2运行性能水平较高
从燃气锅炉烟气余热回收热泵系统的实际应用来看，它具有以下优点：锅炉烟气余热回收系统由热泵和空气预热器组成，既能回收烟气的热量，又不消耗电能。但不需要消耗气体，具有良好的节能效果。在热泵机组中，安装热管换热器，引入热管换热器，回收锅炉烟气余热，不仅有效地解决了烟气和热泵造成的污染问题，而且解决了设备C的问题。腐蚀。通过使用空气预热器和热管换热器，可以逐步回收烟气的热量，可以完全恢复功率和显热，实现总的热回收。在系统改造和设计过程中，充分考虑热回收与利用的关系，实现燃气锅炉烟气温度的梯级利用。在燃气锅炉烟气余热回收热泵系统的应用中，利用各种设备难以回收烟气余热。
结论
综上所述,文中结合实例分析了燃气锅炉烟气余热回收热泵系统的应用,分析了该系统应用的节能效果。从实际情况来说,通过进行余热回收改造,提高余热回收效率,能够减少能量损失,提高能源利用率。
参考文献
[1]魏茂林,付林,赵玺灵,等.燃煤烟气余热回收与减排一体化系统应用研究[J].工程热物理学报,2017,38(6):1157-1166.
[2]李岩,陈改辉,张淑彦,等.燃气-蒸汽联合循环电厂烟气余热回收系统研究[J].暖通空调,2017,47(1):86-90.
[3]郑就.冷水机组的显热热回收计算及效益分析［J］．制冷与空调，2017，(1):163－165.
[4]林晓丽.全热回收型冷水机组的应用［J］．暖通空调，2017，(5):67－71.
论文作者:张晋秋
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/12
标签：烟气论文; 余热论文; 热泵论文; 锅炉论文; 系统论文; 热量论文; 排烟论文; 《电力设备》2018年第22期论文;