关键词：燃气锅炉；排烟；热回收
伴随天然气工业的日渐发展与成熟，将此种环保、清洁的能源当作锅炉燃料，日渐受到欢迎与认可。相比于燃煤，将天然气作为燃料，尽管会在燃烧少，会有较少的氮氧化物、二氧化硫排出，有助于减轻环境污染与压力，但在燃烧之后，会有许多水蒸气产生，并且与高温烟气一道排出，因而造成了一定程度的能源浪费。而借助冷凝式锅炉，回收高温烟气当中的潜热与显热，除了能节省能源之外，还能降低运行成本，因而应用价值突出，本文以燃气锅炉为研究对象，从多方面探讨了其排烟热回收技术，望能为该领域研究提供一些帮助。
1.直接接触冷凝式回收技术
在整个直接接触系统当中，水经喷嘴流入热烟气（以逆流方式），气流借助水蒸发吸热的基本原理，加速烟气的饱和与冷却。需要指出的是，如果引入烟气当中的水量足够时，烟气便会被持续冷却，直至小于其饱和温度，且较之露点温度（进口烟气）偏低。如此一来，烟气在离开系统时，往往呈现出一种低温饱和状态，而水在离开系统时，则呈现出一种被加热的状态。因基于此种方式的换热，实际是烟气与水直接接触，与传统方式相比较，主要有如下优点：其一，能够直接接触，因而不存在端差，易达成小温差传热的目的；其二，传热面不会引起间壁热阻、污垢热阻等情况，因而对传热的高效化有利；其三，气、液两相能够直接接触，因而可以将金属传热面会舍弃，有助于热效率的提升，另外，设备也可得到简化；其四，由于能够直接接触，因此，烟气的出口温度与工质水的温度基本等同，所以温度可以降低很低；其五，当已经被加热的水接触烟气时，能够达到洗气的目的，不会发生积灰状况，经洗气，排气会变得更加环保、干净。
从上述可知，对直接冷凝式锅炉进行研究与开发，其有着比较广阔的前景效益，但需要指出的是，经应用实践得知，其存在如下不足：（1）尽管不存在积灰情况，但当将延期与水之间的接触面增加，并以此促进换热效率的提高时，会较大程度增加烟气的流动阻力，因此，需为此而设置送风设备，以此来改善此情况。（2）针对气体燃料来讲，一般情况下，其在然后后不会含有灰，但仍然会残留一些没有燃烧殆尽的碳黑，以及呈酸性的气体，所以，如果水与烟气接触之后，会呈酸性，且生成有杂质，这便会降低水质，而难以直接应用，需经处理之后，方能再次利用。
2.间接接触冷凝式的回收技术
2.1管内烟气冷凝的基本结构
针对采用管内烟气冷凝结构的换热器来讲，从基础层面来分析，即为在换热器的各管道中，实现烟道当中烟气的流动，另经加热工质（一般为水），与管外进行换热，以此便能对烟气所释放的热量进行接收。其结构类似于传统形式，烟气的换热过程有2个（管内），其一为水蒸气在管内实现凝结换热，其二是烟气与管道之间形成对流换热，因此，需根据现实需要，设两极换热段，借此对所存在的潜热。显热进行吸收。
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针对管外工质而言，其能够逆向的冲刷烟管，并借助低温换热工质，实现管外吸热，以此来降低管道当中烟气的温度，使其始终维持在露点温度以下，并以此对气化潜能进行回收。为了使换热面积足够大，在设置管道直径时，不能太小，而且还需尽可能消除烟气流动阻力，以免对锅炉运行造成影响；但如果有太大的直径，会降低换热系数，从而对换热的具体效果造成影响；因此，在实际设计时，需进行详细的计算，并结合现实需要，选择合适的管段长度与直径。针对此种结构的换热器来讲，其特点主要有如下几点：较高的换热系数，较大的平均温差，较小的烟气阻力，以及较大的体系。但需要说明的是，冷凝器的处理与排放是对其发展造成影响的主要因素，因管道中换热水蒸气形成冷凝水，若难以及时外排，那么会不断的聚集，从而时烟气的阻力增加；与此同时，当管段长期被冷凝水所浸泡，会加重、加速管道的腐蚀溃烂；因此，需对冷凝管段实施防腐处理。
2.2管外烟气冷凝的基本结构
针对此种换热器来讲，实为一种比较常见的冷凝换热设备，其在结构上相似于空气预热器、省煤器，借助高温烟气对换热管束进行冲刷，义齿对低温工质进行加热，以此实现将烟气温度回收余热降低的目的。针对外掠管束来讲，其排列形式主要有两种，其一为顺排，其二是叉排，烟气对其进行冲刷时，会有差异性的效果，当为叉排时，瘤体于管间会出现交替性的收缩，并且还会实现弯曲通道中流动的扩张，其与顺排相比较，有着更为强烈的流动扰动。所以，叉排时可后的更强的换热，而顺排时有着比较小的阻力，对清洗有利。因此，在实际设计时，需权衡考量。
当将适管束的形式选好后，便可依据现实所需，适当增加翅片，以此达到加强换热效果的目的；而通过空气扰动的增加，则有助于对流换热系数的增加。在选择换热工质时，如果有着较低的温度，会使烟气温度降低，并小于露点温度，因而能对能量进行大量回收，从而达到提高锅炉效率的目的。另外，此形式应用广度更大，在多种形式锅炉的余热回收中都可应用。但需强调的是，在使用过程中，需要对冷凝管段实施严格化的防腐蚀处理，将引风机数量增加，加速烟气流动；此外，借助水泵实现换热工质流动性的增强，促使烟气与工质之间温差始终较大。
3.结语
综上，相比于石油、煤，天然气是一种更为使用的清洁能源，其所排烟气对环境造成的污染较轻，且与适合进行冷凝式余热回收锅炉的改造，因而对锅炉利用效率的提升，有重要促进作用。需要指出的是，冷凝式换热器有着多种形式，因此，需依据现实情况，酌情进行选择，尽可能选择综合性更为优异的方案来改造原先锅炉，最大程度发挥其效能，获得更好的收益。
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作者简介：王攀峰（1986-10-20），男，汉族，籍贯：河南省夏邑县，当前职称：中级，学历：本科，研究方向：热能与动力工程，燃气锅炉，有机热载体炉的技术管理。
论文作者:王攀峰
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第23期
论文发表时间:2020/5/8