冷 凝式锅炉在废热 烟气水蒸气的排放方面

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　　内容提示：2014年11期 科技 一向导 ◇科技论坛◇ 烟气冷凝器设计与应用 田继斌 (张家口市大力神锅炉制造有限河北张家口075000) 【 摘要】 介绍了烟气冷凝器的设计思路， 主要从结构形式， 耐腐蚀性、 经济性等方面进行了阐述， 通过实际应用说明了其设计的可行性和 经济型 ． 证 明设计和应用是 成功的。 【 关键词】 锅炉； 烟气冷凝器； 节能环保 O． 引言 由于近几年人们对环境保护的日 益重视． 燃天然气锅炉的应用得 到了空前的应用和发展 而节约天然气资源的重要措施之一就是提高 燃气锅炉的热效率 提高天然气锅炉热效率的两个主要途径： 一是提高燃烧系统的燃 烧效率...

　　2014年11期 科技 一向导 ◇科技论坛◇ 烟气冷凝器设计与应用 田继斌 (张家口市大力神锅炉制造有限河北张家口075000) 【 摘要】 介绍了烟气冷凝器的设计思路， 主要从结构形式， 耐腐蚀性、 经济性等方面进行了阐述， 通过实际应用说明了其设计的可行性和 经济型 ． 证 明设计和应用是 成功的。 【 关键词】 锅炉； 烟气冷凝器； 节能环保 O． 引言 由于近几年人们对环境保护的日 益重视． 燃天然气锅炉的应用得 到了空前的应用和发展 而节约天然气资源的重要措施之一就是提高 燃气锅炉的热效率 提高天然气锅炉热效率的两个主要途径： 一是提高燃烧系统的燃 烧效率 ， 开发和利用低氮燃烧技术； 二是提高排烟热能利用率。 在燃烧 系统一定条件下， 提高排烟热能利用率， 是高效利用天然气、 减少环境 污染的有效途径 目前． 普通燃气锅炉的排烟温度均很高 ． 燃气锅炉在 180～ 220~ C 以上． 在天然气燃烧设备尾部增设冷凝式换热器． 将排烟温度降到烟 气露点温度以下． 不仅可以回收利用排烟显热． 还可利用天然气燃烧 时产生的大量水蒸气凝结时放出的大量潜热 同时凝结液对烟气中的 CO： 、 NOx 和 s0x等有害气体有一定的吸收作用， 因此， 可提高能源利 用率． 并减少排烟对环境的污染 开发应用带有冷凝换热器的冷凝式 锅炉设备 ． 或者将目前既有的普通燃气锅炉房改造为冷凝式锅炉房， 是高效利用天然气、 减少环境污染的有效途径。而开发冷凝式天然气 锅炉和既有燃气锅炉房改造的关键技术． 是冷凝式换热器的研究与开 发。 由于烟气 中的部分有害气体会溶解到凝结 液中 ． 形成 了具 有酸性 的腐蚀液(oH 值约为 4 5) ， 对换热器会产生严重腐蚀。冷凝式换热器 的设计必须考虑到换热管f层1的抗腐蚀能力． 采用耐腐蚀材料或耐腐 蚀涂 、 镀层 ． 且尽量将冷凝下来的酸性凝结水排出换热器外是研发与 设计过程 中的关键内容。 这就需要从三个方面人手进行研究： 开发导热性能良好的防腐换 热材料 ： 换热器的整体设计合理化； 对含有水蒸气的烟气凝结换热传 热传质过程进行强化． 这是使设备高效能、 小型化和安全可靠的关键 技 术。 1． 设计与制造 1． 1烟气冷凝器工 作原理 天然气主要成分为甲烷(CH4)． 燃烧后会产生大量的水蒸气． 根 据天然气成份、 过量空气系数及混合用空气湿度的不同． 烟气中含 水蒸气量有所不同． 水蒸气体积份额约为 16％． 其燃烧化学方程式 为 ： CI -I4 +20 2 =2H~ +C02 +Q 由天然气燃烧化学方程式可以看出，每燃烧 1Nm 的天然气大约 可得 到 1． 568kg 的水 ，水蒸气 的汽化潜热 大约为燃气低热值 的 1 1％， 这意味着当燃气燃烧每提供 lO O kW 显热时．同时也提供了 1 l kW 的 潜热。 当保温良好的情况下 ． 燃气设备的主要热损失就是排烟热损失。 烟气冷凝器设备就是通过在锅炉烟囱出口处加装冷凝式换热器． 将排 烟温度降到露点温度以下． 使烟气中的水蒸气冷却下来， 回收利用天 然气燃烧设备排烟中的显热和潜热 般来说． 排烟中的水蒸气潜热在 60~ C(烟气露点)以下才能得到 回收． 能够回收的热量依赖于所要求的利用温度和利用率。如果利用 温度接近排烟的露点温度． 仅能回收较少的热量。 利用温度越低， 回收 的热量越多。 因此， 低温下预热冷水可获得高的回收率， 而在较高的温 度下输出热能会降低可以回收的热量数量。 燃气锅炉的排烟热损失是燃气设备的主要热损失， 它决定于排烟 温度和排烟量 对于一定的燃料 ， 排烟量决定于过量空气系数的大小， 一而过量空气系数又和燃烧状况直接相关。 降低排烟温度和减小过量空 气系数． 尤其是在保证较小的过量空气系数情况下 ， 降低排烟温度可 显著减少排烟热损失 1． 2 烟气冷凝器设计与制造 烟气与壁面的换热由两部分组成。一部分是流体主体与管壁 间的对流换热 ． 即显热换热 ， 另一部分是水蒸气的冷凝换热 ， 即潜 热换热 实际运行过程中只要换热器壁温低于烟气露点温度 ． 就 会有冷凝液析出 两部分热量共同通过导热方式f不计冷凝液与管壁 间的对流换热)穿过液膜， 传递到表面。由于烟气中含有 SOx 和 NOx 等有害物质． 遇冷产生的冷凝液呈酸性 ． 对碳钢有较强的腐蚀性． 为 在换热性能、 耐腐蚀和制造成本三者问进行优化 ． 我经过长期 试验后确定采取钢铝复合翅片管作为主要换热元件 翅片管既可以满足强化换热需求 ．同时又具有一定的抗腐蚀性 能。对于钢铝复合翅片管和管板的接 El 部分采用刷防腐涂层处 理 。 2． 性能测试 目前我国的天然气燃烧设备主要是常规燃气锅炉． 大量的烟气 余热被浪费。与常规锅炉相比， 冷凝式锅炉热效率明显提高。 我公 司针对北京 某单位 3 台 1． 4MW 燃 气锅 炉设计 的烟气 冷凝 器， 在锅炉改装完毕后． 得到了满意的运行效果． 烟气冷凝器的经济效 益明显．经过北京节能环保中心测试平均热效率提高了 5％。实践证 明． 在现有燃气锅炉尾部烟道安装烟气冷凝器 ． 对节约能源和环境保 护的有明显效果 3． 经济性分析 通过对烟气冷凝器的节能效率．以及设备投资成本的综合分析． 采用静态投资回收期法． 对天然气锅炉改造成为冷凝式锅炉进行经济 性评价。 以北京某单位 1． 4MW燃气 锅炉加装烟气冷凝 换热器为例 ．平均 节气率为 5％． 设备总投资约4 万元， 每小时节省天然气 18 元／ h， 投资 回收期为 5- 6个 月 4． 结束语 (1)通过 加装烟气冷凝 器 ， 将 常规燃气锅 炉改装 为冷凝 式锅炉 ， 可节约大量天然气． 降低锅炉运行费用， 获得可观的经济效益。 (2) 5L京某单位 1． 4MW 燃气热水锅炉加装烟气冷凝器后 ， 按满负 荷运行． 其投资回收期为 5- 6 个月 在排烟温度为 35~ C～ 55。 c时投资回 收期短 (3) 冷凝式锅炉具有显著的环保效益， 与常规燃气锅炉相比较， 随 烟气排人大气中的有害物质大大减少， 降低了对环境的污染。 此外， 冷 凝式锅炉在废热、 烟气水蒸气的排放方面也优于常规锅炉， 是洁净 钢铝复合 的燃烧设备之一。 【 参考文献】 『 1]车得福． 刘艳华． 烟气热能梯级利用． 化学工业出版社,2006． 『 2]崔永章． 钱申贤． 翅片换热器中天然气烟气的冷凝传热． 山东建筑工程学院学 报， 2000． 15(2) ： 41 45． [3]高春阳， 刘艳华． 车得福． 天然气锅炉改造为冷凝式锅炉的经济性评价、 节能 技术． 2003． 21(121)： 9 11． 『 4]钱颂文_换热器设计手册． 化学工业出版社， 2002．
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