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摘要：随着我国现代科学技术不断进步，社会发展中人们更加注重绿色环保及节能减排。本文笔者通过对燃气锅炉烟气余热回收技术的研究，归纳了现阶段我国燃气锅炉烟气余热回收技术的优势与劣势，并总结出各种回收技术的适用范围。在我国大部分地区，天然气已经逐渐取代煤，但我国大部分的天然气都来自外来进口，因此天然气使用效率的提升十分重要。
关键词：燃气锅炉；烟气余热；回收技术
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。
一、烟气特性探究
天然气的主要成分是烃，燃气锅炉所排的烟中水蒸气占比较大，通过研究发现，燃气锅炉所排的烟在能够利用的热能里，其中水蒸气的汽化潜热占据了很大的比例。一般1立方米的天然气在燃烧之后能够释放出1.55千克的水蒸气，能够产出的汽化潜热大概是3700千焦/千克，在天然气低位发热中占比超过百分之十。传统的天然气锅炉在理论上认为热效率大概为百分之九十五，通过冷凝式换热器能够降低烟气温度，使温度低于露点温度，则能够对烟气里的水蒸气凝结潜热进行回收，将低位发热量当作基准进行集散，则天然气锅炉的热效率能够达到甚至高于百分之一百一。
二、烟气余热回收的工作原理及回收原则
1、烟气余热回收的工作原理
导热率高热管是一种导热元件，该热管内部进行传热的方式关键为通过工作液体的气液相变，该热管的热阻较小，有较高的导热能力，有很好的经济性，可以较为容易的使冷、热流体进行完全逆流换热，以此来获取较为理想的对数温差，并且沿测阻力较小，大概为20到30帕，该系统较为简单，有很明显的节能效果。现在烟气余热回收装置所能传导热量的温度大概为30到1000摄氏度。该种烟气余热回收装置和传统的装置相比较更加的安全，所适用的范围也愈加的广阔，同时超导热管的形状获得了较大的进步，更为的灵活。
2、烟气余热回收的工作原则
将增加现有设备的运行效率作为关键，尽可能地降低能量的损失。因为有些热设备能够排出很多高温烟气，在此种状况下应该增强对余热的有效利用，一般情况下会对本设备及本系统实行优先利用，所采取的方法主要包括提早加热物体和投入预热助燃空气等方法。针对那些余热回收不能被本设备及本系统所利用的状况可采用利用回收产出热水或蒸汽的方法，通过这种方法来产生动力。余热所包括的种类有很多，以此进行回收的时候应该注意依照余热的特征以及排出的状况和数量、介质温度等实行合理的可行性研究，以此来依照余热的特征实现最大可能的回收，合理的对余热能够用到的设备种类及规模进行选择，一定要严格的遵照有关标准实行处理，防止由于高压高热等因素所导致的危险问题。
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三、燃气锅炉烟气余热回收技术
1、直接接触式换热器和燃气驱动吸收式热泵系统
我国有关学者在实验中通过直接接触式换热器以及燃气驱动吸收式热泵的合理有机融合，在烟气余热回收的过程中良好的解决了余热回收的难题，但也存在着一定的缺陷，即直接接触式换热器中，若喷淋水与高温烟气产生了直接性的接触就容易导致水的蒸发和汽化，从而降低了整个换热的效率。研究中发现，若要使得热泵运作达到最佳工况，则整个热泵机组蒸发器中，水的温度最好小于等于30℃。供水温度的超限会使得其中冷凝的压力以及温度随之升高，水蒸气便不易在整个发生器中出现。发生器内压力的增高会连带吸收器中的压力加大，进而使得热量回收受到影响。
2、空气预热器以及蒸汽型热泵系统
这项技术是将空气预热器和蒸汽型的热泵系统有效地进行组合，其中空气预热器的作用在于将其中的高温烟气与冷空气进行换热，将降温过后的低温烟气释放在热泵中的蒸发器里，这便是蒸发器的热源提供，随后便通过热泵加热低温给水。这项技术的余热回收过程便是将已经进行加热的空气推入到炉膛中，使之与天然气共同燃烧，使整个炉膛的温度提高，进而使得锅炉内的空气温度逐渐提高，燃气锅炉内的燃烧效率更好。可见，空气预热器以及蒸汽型热泵系统搭配组合使用的余热回收技术是将余热有层次、有条理的依次利用，使得余热的使用效率更加合理、高效。但其中利用余热的过程中，烟气是直接通过蒸发器的，一方面是对水循环系统的投资成本的减少，另一方面则是对蒸发器的污染，对工质的污染，一定程度上会造成换热面的损害，降低了技术设备的使用时间。
3、三级间壁式换热器、压缩式热泵以及直接接触式换热器系统
国内学者通过使用三级换热器来达到降低温度的效果，过程具有层次性、逐渐性，体现在第一、二级降温是通过间壁式换热器，第三级是通过间壁式与直接接触式的换热器之间的有效组合。余热回收过程是首先通过第一级间壁式换热器加热热网，随即回水给燃气锅炉，然后通过第二级间壁式换热器降低烟气的温度，并控制好进入第三个环节的烟气温度，减少水分的蒸发，最后便通过间壁式与直接接触式换热器的组合来尽可能回收烟气水蒸气的冷凝热。通过具有层次的烟气降温能最大程度的实现烟气余热的深度回收，但多次反复的通过不同的换热器会导致阻力逐渐变大，整个系统设备的排烟动力逐渐减弱，其次也会增加热泵的耗电量。
四、烟气余热回收系统节能效益事例分析
选取天津市某供热站为例，该站配置4*29MV的燃气热水锅炉，为周边120万m3的建筑供热。2015年实施煤改气后，能源成本大幅上升。2018年采用烟气余热回收系统，年节省天然气140m3，减排2921吨CO2和1753吨水汽，相当于种了16万棵树。
选取供暖负荷最大的1月份历年份天然气耗量进行效益分析： 2019年燃气用量245.5万方；2018年燃气用量310.4万方；2017年燃气用量280.3万方；2016年燃气用量324.2万方。节能率2018年20.9%；2017年12.4%；2016年24.3%；
1、经济效益：2019年1月份燃气耗量比前三年一月份平均燃气耗量平均降低19.5%，节省燃气费用161.5022万元（天然气单价2.72元/m3）。
2、节水效益：远大烟气余热回收系统可将锅炉的排烟温度降到30℃以下，烟气中有大量凝结水产生，平均每天产生冷凝水15吨，可回收再利用。
结语：在新时期中，我国更加重视绿色环保、节能减排，在燃气锅炉烟气余热回收技术中充分利用直接接触式换热器、空气预热器以及吸收式热泵等设备能最大可能的回收余热，做到尽可能少用电能、燃气，契合国家节能的号召。
参考文献：
[1]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(6)
[2]吴建国.燃气锅炉烟气余热回收热泵系统的应用[J].化工设计通讯,2018,44(6)
[3]张庭明.燃气锅炉烟气余热回收[J].新疆有色金属,2017,40(6)
论文作者:李刚
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/8/30
标签：余热论文; 烟气论文; 换热器论文; 天然气论文; 温度论文; 热泵论文; 燃气论文; 《防护工程》2019年12期论文;