冷凝燃气锅炉烟气余热回收利用研究
基于燃气锅炉的烟气冷凝余热深度回收技术方案与节能潜力分析
基于燃气锅炉的烟气冷凝余热深度回收技术方案与节能潜力分析随着全球环境污染的日益加剧，我国政府及民间各主体开始采取多种手段用以改善周边环境。
文章针对大型燃气锅炉的烟气冷凝余热深度回收技术和节能潜力进行了分析并给出了烟气冷凝余热深度回收的技术方案。
文章首先对我国当前能源利用情况以及冷凝式燃气锅炉的分类及形式进行了综述，其次对冷凝式燃气锅炉的工作原理和特点进行了技术性分析；最后以我国北方某既有大型燃气锅炉改造为例，对不同燃气锅炉烟气冷凝余热深度回收技术方案进行了总结。
最终研究结果表明：对于该大型燃气锅炉而言，当排烟温度由175℃下降至45℃左右时，该大型燃气锅炉能够有效实现最高14%的节能效率；对于单台锅炉（70MW）而言，当排烟温度下降至45℃左右时，能够有效回收烟气冷凝水75～155t/d，除水率最高可达65%，能够有效降低烟气排放量10%以上。
关键词：烟气冷凝；余热深度回收；燃气锅炉；节能潜力引言随着全球自然环境的持续恶化，我国政府相继出台了一系列措施用以改善我国各地区的自然环境。
自2015年开始，我国陆续开展了针对大型工业煤炉、民用燃煤取暖设备等的“煤改气”计划"。
随着该计划的实施，近年来我国的大气环境质量得到了显著改善。
然而，在“煤改气”的过程中也相继出现了一些问题，其中最为显著同时也是对百姓生活、企业经营影响最大的问题，在于我国天然气的储量问题。
截至2017年底，我国已探明的天然气储量为5.50万亿m'，约占全球总探明储量的2.80%。
出量少、价格高、对外依存度高已经成为我国通过“煤改气”改善自然环境计划中的最大难题。
1概述1.1我国的天然气消费现今世界上以煤炭作为主要能源的国家已经不多了，我国就是其中一个，在我国煤炭消费远高于世界平均水平，占总能源消费量的75%左右。
煤炭是工业革命之后开始被广泛使用的，它是远古植物遗骸埋在地下经历了复杂的反应产生的碳化化石矿物，在我国煤炭的价格相对于石油和天然气来说比较便宜，而且存储量大，被广泛应用于人们的生产和生活中。
燃气锅炉烟气余热深度回收技术研究
燃气锅炉烟气余热深度回收技术研究摘要：近年来随着社会经济的发展和新能源技术不断的提高，在生产生活上我国的能源利用方式已由过去的单一形式发展成为现在多种多样的形式，天然气作为绿色环保的燃料能源，受到社会各级的广泛推崇被广泛的开发和使用。
当前，燃气锅炉在使用过程中排放的烟气温度较高，如果能够有效回收烟气余热，降低烟气的排放温度，就能够大大提升燃气锅炉的供热效率，达到良好的节能减排的目的。
关键词：燃气锅炉；烟气余热深度；回收技术引言随着我国城镇化进程的不断推进，能源需求持续增长，能源供需矛盾也越来越突出，节能减排成为能源可持续发展的必由之路。
当前，我国能源需求结构不合理问题突出表现在能源利用消耗高、浪费大、污染严重，为有效缓解此问题，应加强能源的节约和合理使用，提高能源利用效率。
目前我国天然气资源储备量远远小于煤炭储量，且天然气相对煤炭价格较高，随着近些年以“煤改气”为代表的清洁供暖方式的推进，天然气的消耗量大大增加，因此，如何提高天然气的供热效率、降低氮氧化物排放，以实现高效地利用天然气供热，是当前亟待解决的问题。
天然气燃烧产生含有大量水蒸气的烟气，这些烟气中含有很高的热量未被利用而直接排入大气中，如果将这些排入大气中的热量回收，将排烟温度尽可能地降到最低，将大大提高天然气的利用效率。
1概述燃气锅炉技术诞生于二十世纪五十年代，是一种以天然气、煤气等可燃兴趣气体为主要原料运行并提供能源的锅炉，目前被广泛应用于发电行业、采暖行业和工业领域中。
经研究分析可知，燃气锅炉的排烟温度一般在200度至250度之间，这种高温度的烟气排放导致锅炉生产运行过程中产生大量的热量损失，如果能够将这部分热量加以回收和利用不但能够大大提升锅炉的运行效率还能从根本上促进绿色减排政策。
近年来，随着科技水平的不断提升，我国烟气余热回收技术也有了较大的改善，当前国内最主要的烟气余热回收技术包括两类，即利用换热器进行烟气余热回收的技术和利用热泵进行烟气余热回收的技术，本文对这两种烟气余热回收技术的特点和应用形式进行了总结，指出了当前燃气锅炉烟气余热回收过程中的关键性问题，为今后的探索和研究推广提供了一定的参考和借鉴。
燃气锅炉烟气余热回收与低氮排放协同处理技术探究
燃气锅炉烟气余热回收与低氮排放协同处理技术探究摘要：目前，我国城市采暖和工业采暖使用的天然气锅炉数量较多。
目前，煤气锅炉的烟气温度普遍偏高，说明其在冷凝余热回收方面还有很大的发展空间。
为降低空气污染，必须实行低氮排放标准。
如何有效地何将燃气锅炉的烟气冷凝余热回收和降低氮氧化物排放协同处理，是实现燃气锅炉供热节能减排的重要问题之一。
本文从有关试验系统中得到的数据资料，讨论了烟气余热回收技术与减少烟气中氮含量技术的协同作用，并对其可行性进行了讨论。
关键词：燃气锅炉;烟气冷凝余热;回收;氮氧化物;协同处理引言：在推行减少碳排放及节能以进一步缓解全球变暖的努力中，余热回收一直是人们关注的焦点。
余热的主要来源为废气、热流、水，而烟囱排放的废气，蒸汽和气体占总余热的50%。
余热是世界上能源损失的重要因素，但是它在减少排放方面也有着很大的潜力。
余热的高效利用不仅可以节约能源，而且还可以降低投资费用。
锅炉中的燃料，如天然气，生物质燃料，以及生活垃圾，一般都会产生含有大量水汽的烟气，其中含有大量的水蒸气。
如果将这些高湿度的烟气排放到大气中，没有经过任何的处理，就会产生大量的余热。
常规的燃气锅炉一般都有较高的烟气温度。
若能利用蒸汽凝结过程中的凝结潜热进行回收，可以极大地改善燃气锅炉的热效率。
随着我国燃气锅炉的推广和使用，其排放的烟气余热将会越来越多。
与此同时，由于天然气消费的不断增长，空气中的污染物也越来越多。
2020年，全国总的氮氧化物排放总量为2273.6万吨，而烟粉尘排放量为1446.1万吨。
这就要求燃气锅炉既要对余热进行充分的利用，又要降低氮氧化物的排放量。
所以，要加强对锅炉余热的回收利用，并降低氮氧化物的排放量，是非常有必要的。
一、燃气锅炉烟气冷凝余热回收与低氮排放协同处理的重要意义首先是节能。
传统的燃气锅炉因受设备、工艺等因素的制约，一般产生的烟气中含有大量的热量。
在锅炉中，气体的反应一般不能很好地反映出热的转换效率。
分析燃气锅炉烟气冷凝水余热深度回收及利用技术
183PRACTICE区域治理作者简介：娄伟军，生于1974年，大专，毕业于浙江省电力职业技术学院，工程师，研究方向为电力工程技术。
分析燃气锅炉烟气冷凝水余热深度回收及利用技术中国能源建设集团浙江火电建设有限公司 娄伟军摘要：燃气锅炉排烟温度高会造成热能的浪费，目前通过简单的节能装置可以降低排烟温度至80℃左右，还存在较大的潜热浪费。
本文结合某供热厂的实际烟气冷凝水余热深度回收技术应用，对余热回收情况进行分析，通过深度回收技术可以达到较好的节能效果。
关键词：燃气锅炉；余热深度回收中图分类号：TK229.8文献标识码：A文章编号：2096-4595（2020）38-0183-0001一、燃气锅炉烟气冷凝水余热深度回收设备为了控制燃气锅炉的排烟温度能降低至露点温度以下，常使用的余热回收设备有直接接触式换热器和间壁式换热器。
（一）直接接触式换热器直接接触式换热器通过冷媒和热媒直接接触，实现热量和物质的传递。
冷媒常采取冷却水、热媒即为烟气。
在冷媒和热媒接触过程中，热量从烟气传递到水中，烟气发生冷凝，冷却水温度升高，达到回收热量的目的。
此方法传热系数高，没有热阻，同时烟气中的杂质颗粒等在冷却水冲洗的作用下会被带入冷却水中，在很大程度上能对烟气进行净化，但此换热方法得到的冷却水呈现酸性，不能直接被回收利用，需要进行二次处理。
在投资和管理上相对比较复杂。
（二）间壁式换热器间壁式换热器是冷媒和热媒不直接接触，两者需要通过管壁完成热量的传输。
间壁式换热器的类型较多，常用的类型主要有热管式换热器、板式换热器和板翅式换热器。
1.热管式换热器热管式换热器可以简单分为两大部分：吸热段和放热段。
热管内的换热介质在热管的吸热段吸收热媒(烟气)热量，自身发生汽化，沿着热管内部移动至放热段，将自身的热量传输给冷媒(冷却水)，自身发生冷凝，冷凝后的换热介质沿着热管的吸收芯回流至吸热段，如此反复，源源不断地将热量从热媒传输到冷媒中。
燃气锅炉尾部烟气余热回收冷凝型节能器的实验研究
冷凝燃气锅炉烟气余热回收利用研究
冷凝燃气锅炉烟气余热回收利用研究摘要近些年来，随着经济社会的快速发展，国家对环境保护、节约资源、能源综合利用等提出了较高的要求。
在北京市集中供热系统中，燃气锅炉得到了广泛的应用，而燃气锅炉所排放的烟气具有较高的温度，可以采取有效措施来降低烟气排放温度，并实现对烟气余热的有效回收，其不仅可以使燃气锅炉的供热效率得到有效提升，而且还可以达到比较理想的节能效果。
本文将会以北京市某热源厂为例来对冷凝燃气锅炉烟气余热回收利用技术进行探究。
关键词冷凝燃气锅炉；烟气余热；回收利用如今，随着燃气锅炉在供热行业中的广泛应用，与燃煤锅炉相比具有热效率更高、污染更小等特点。
在锅炉中天然气燃烧过程中，将会有大概92%左右能量转化为热量、7%左右为排烟热损失、1%左右表面散热损失掉。
因此，做好烟气余热回收利用工作就显得尤为重要。
通常情况下，很大一部分烟气中的余热存在于水蒸气中，在回收显热、降低烟气温度的同时，会有效回收烟气中的水蒸气潜热，从而实现烟气全热的正回收。
烟气余热回收利用主要是以天然气为驱动源，借助回收型热泵机组，就能够使锅炉排烟从80℃降至30℃，从而使大量的水蒸气冷凝潜热被回收，这样既可以达到节省燃气锅炉燃气耗量的目的，而且还可以降低PM2.5雾霾形成物的排放，达到节能减排的双重效果。
1 冷凝燃气锅炉烟气余热回收利用技术1.1 利用换热器烟气余热回收技术在烟气余热回收利用技术中，换热器是比较常用的设备，对其进行科学、合理的选择尤为关键，根据换热方式的差异，可以将烟气余热回收利用方式划分为直接接触式换热型、间接接触式换热型[1]。
（1）直接接触式换热器。
直接接触式换热通常是以直接接触的方式来实现两种介质相互传热传质的过程。
通常情况可以根据接触结构的不同划分为折流盘型、多孔板鼓泡型和填料型如图1所示。
因为我国供热供回水温度相对比较高，导致直接接触式换热型换热器在烟气余热回收利用过程中并未得到广泛的应用。
（2）间接接触式换热器。
天然气锅炉烟气冷凝热回收利用技术工程应用方案探讨
天然气锅炉烟气冷凝热回收利用技术工程应用方案探讨摘要：在烟气排放到大气之前，通过烟气冷凝器或换热器降低烟气温度。
在这个过程中，烟气中的水蒸气开始冷凝。
冷凝器或换热器中的冷却介质（通常是循环水或其他工质）吸收从烟气中释放出的热量，提高介质的温度。
冷凝过程产生的水蒸气在冷凝器中凝结成水，被回收和收集起来。
在烟气冷凝热回收过程中，也可以对烟气进行进一步的净化处理，以达到减少污染物排放的目的。
通过烟气冷凝热回收技术，可以实现对天然气锅炉的热能捕捉和回收利用，从而提高锅炉的热效率，降低燃料消耗和运行成本。
此外，该技术还能减少烟气排放对环境的影响，降低温室气体排放量，有利于节能减排和环保。
因此，烟气冷凝热回收利用技术在工业和民用领域中得到广泛应用。
关键词：天然气；锅炉；烟气冷凝热回收；供热系统节能1天然气锅炉特点与热回收率的影响因素1.1锅炉的类型蒸汽锅炉和热水锅炉在工作原理和水流量方面存在一些差异。
蒸汽锅炉中的水在加热过程中会转变成蒸汽，并且同时进行显热交换和潜热交换。
而热水锅炉中的水只进行显热交换，没有潜热交换的过程。
因此，在相同的供热量条件下，蒸汽锅炉的水流量要比热水锅炉小得多。
当烟气热回收装置用于热水锅炉和蒸汽锅炉系统时，可选择的水流量范围会有所不同。
例如对于700kW的蒸汽锅炉，补水量约为1t/h，而对于热水锅炉，补水量可达到40t/h。
这是因为蒸汽锅炉中的水流量相对较小，而热水锅炉中的水流量较大。
水流量的不同会导致热回收装置的传热温差和水侧表面传热系数的差异。
虽然水侧表面传热系数对换热器传热系数的影响比烟气侧较小，但在如此大范围内的水流量变化中，水侧表面传热系数的变化对换热器的影响不能忽略。
当水流量较大时，水的温升较小，这有利于增大装置的传热温差，增强传热效果。
传热温差的变化对传热的影响比水侧表面传热系数的变化更大。
需要注意的是，对于独立循环的水系统，还需要综合考虑水泵的能耗，以达到系统的综合节能效果。
燃气锅炉烟气冷凝余热回收与低氮排放协同处理技术研究
燃气锅炉烟气冷凝余热回收与低氮排放协同处理技术研究一、引言燃气锅炉是目前工业和民用领域广泛使用的一种热能转换设备。
在燃烧过程中，燃气锅炉产生的烟气中含有大量的热能，传统锅炉只能利用一部分烟气中的热能，而将另一部分烟气中的热能排放到大气中，造成能源浪费和环境污染。
为了提高燃气锅炉的能量利用效率和环保性能，烟气冷凝余热回收与低氮排放协同处理技术应运而生。
二、燃气锅炉烟气冷凝余热回收技术燃气锅炉烟气冷凝余热回收技术包括两个主要过程：烟气冷却和冷凝。
烟气冷却通过增加锅炉的换热面积和调整烟气进出温度差，将烟气的温度降低到冷凝点以下。
冷凝过程中，烟气中的水蒸气在冷凝器中与冷却介质接触，迅速转化为液态水，释放出大量的潜热。
冷凝后的液态水可以回收利用，而在冷凝过程中释放的热能可以用于供暖和生产过程中。
三、燃气锅炉低氮排放技术燃气锅炉的燃烧过程中会产生一定量的氮氧化物（NOx），这种气体对环境具有很高的污染性。
因此，降低燃气锅炉的氮氧化物排放是一个重要的问题。
低氮排放技术主要包括燃烧优化、SNCR（Selective Non-Catalytic Reduction, 选择性非贵金属催化还原）和SCR（Selective Catalytic Reduction, 选择性催化还原）等方法。
燃气锅炉的燃烧优化主要是在燃烧控制系统中进行调整，通过优化燃烧过程中的空气燃料比、进气预热温度等参数，降低锅炉的燃烧温度和氮氧化物的生成量。
SNCR和SCR技术则主要是通过在燃烧过程中添加还原剂，将氮氧化物转化为无害物质。
SNCR是在燃烧过程中添加氨水或尿素等还原剂，通过与氮氧化物发生化学反应，将其还原为氨气和水。
SCR则是利用催化剂，将氨气与NOx反应生成氮和水。
四、烟气冷凝余热回收与低氮排放协同处理技术烟气冷凝余热回收与低氮排放技术可以进行协同处理，相互促进，进一步提高燃气锅炉的能量利用效率和环保性能。
首先，在烟气冷凝过程中，烟气中的水蒸气被冷凝为液态水，提供给低氮排放过程中的SNCR或SCR反应所需的还原剂。
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冷凝燃气锅炉烟气余热回收利用研究
摘要近些年来，随着经济社会的快速发展，国家对环境保护、节约资源、能源综合利用等提出了较高的要求。
在北京市集中供热系统中，燃气锅炉得到了广泛的应用，而燃气锅炉所排放的烟气具有较高的温度，可以采取有效措施来降低烟气排放温度，并实现对烟气余热的有效回收，其不仅可以使燃气锅炉的供热效率得到有效提升，而且还可以达到比较理想的节能效果。
本文将会以北京市某热源厂为例来对冷凝燃气锅炉烟气余热回收利用技术进行探究。
关键词冷凝燃气锅炉；烟气余热；回收利用
如今，随着燃气锅炉在供热行业中的广泛应用，与燃煤锅炉相比具有热效率更高、污染更小等特点。
在锅炉中天然气燃烧过程中，将会有大概92%左右能量转化为热量、7%左右为排烟热损失、1%左右表面散热损失掉。
因此，做好烟气余热回收利用工作就显得尤为重要。
通常情况下，很大一部分烟气中的余热存在于水蒸气中，在回收显热、降低烟气温度的同时，会有效回收烟气中的水蒸气潜热，从而实现烟气全热的正回收。
烟气余热回收利用主要是以天然气为驱动源，借助回收型热泵机组，就能够使锅炉排烟从80℃降至30℃，从而使大量的水蒸气冷凝潜热被回收，这样既可以达到节省燃气锅炉燃气耗量的目的，而且还可以降低PM2.5雾霾形成物的排放，达到节能减排的双重效果。
1 冷凝燃气锅炉烟气余热回收利用技术
1.1 利用换热器烟气余热回收技术
在烟气余热回收利用技术中，换热器是比较常用的设备，对其进行科学、合理的选择尤为关键，根据换热方式的差异，可以将烟气余热回收利用方式划分为直接接触式换热型、间接接触式换热型[1]。
（1）直接接触式换热器。
直接接触式换热通常是以直接接触的方式来实现两种介质相互传热传质的过程。
通常情况可以根据接触结构的不同划分为折流盘型、多孔板鼓泡型和填料型如图1所示。
因为我国供热供回水温度相对比较高，导致直接接触式换热型换热器在烟气余热回收利用过程中并未得到广泛的应用。
（2）间接接触式换热器。
间接换热通常是指在被壁面分隔来的空间里冷热介质可以实现独立流动，并通过壁面来使实现冷热介质的换热。
在烟气余热回收利用技术中，常用的间接接触式换热器有热管换热器、翅片管换热器和板式换热器.
1.2 利用热泵回收烟气余热技术
在燃气锅炉中，天然气燃烧过程中所产生的烟气露点在55—65℃之间，在进行回收烟气冷凝余热阶段，一般要求供热回水温度在烟气露点温度范围以内。
一旦供热回水温度超过了烟气露点温度，则需要借助热泵回收烟气冷凝余热来实现预热供热回水。
目前，在烟气余热回收利用过程中，吸收式热泵回收烟气余热
得到了广泛的应用，其所需要的驱动热源一般可以通过锅炉提供的热水或蒸汽实现。
然而，吸收式热泵安装空间较大、投资成本较高。
通常可以根据锅炉容量的差异，选择与之相匹配的热泵类型，以更好地提高烟气余热回收利用效率[2]。
2 烟气余热回收利用案例分析
2.1 烟气冷凝水处理方案
本次研究过程中，所选择的处理方案拟对冷凝水除铁、加碱等深度处理后，将所得到的水以燃气热水锅炉补水的方式进入热网。
对于处理后所得到的水质一般要求满足《工业锅炉水质》（GB/T 1576-2008）中所涉及的热水锅炉锅外加药标准。
根据出水水质要求和进水水质条件，结合长期运行费用和项目投资成本的综合对比后，在保证设备长期运行的同时，确定以吸附除铁过滤器+水质平衡器的水处理工艺为主的冷凝水处理方案，其工艺流程为：烟气冷凝水→收集→pH 调节设备→水质平衡器+冷凝水箱→过滤增压泵→除铁过滤吸附器→全自动软水装置→软化水箱→除氧水泵→除氧装置→热网补水泵→热网。
2.2 烟气冷凝水处理效果
通过吸附除铁过滤器+水质平衡器处理后的冷凝水水质基本上达到了燃气热水锅炉锅外水补水的基本要求，使热源厂的自来水消耗得到了有效的控制。
通过对水处理工艺进行分析可以发现，锅炉烟气余热回收利用主要包括了除铁、加碱等两项主系统，而这两个主系统所需要的能耗主要包括化学药剂的耗量及设备的耗电量。
下面以北京某热源厂为例来对其锅炉烟气余热回收利用的经济性进行分析。
调查与统计发现，以北京市全年采暖天数123天进行计算，整年采暖平均负荷率达到了0.726，整年冷凝水回收量达到了4×123×23×0.726=8572.6t/a，以按工业自来水价格进行计算可以得到整年节约水费为8572.6×5.6=48006.56元。
烟气余热回收利用设备投资约10万，冷凝水处理过程中耗电电费为0.5元/t，冷凝水加药处理所需成本为0.5元/t，可以得知全年水处理运行费用总计：（0.5+0.5）×8572.6=8572.6元。
如果未考虑设备折旧费、人工费用及排污费的基础上，在保持锅炉房连续运行的条件下，该冷凝水水处理方案的投资回收期计算公式为：10×10000÷（48006.56-8572.6）=2.6年[3]。
3 结束语
综上所述，2013年9月17日国家发展改革委、环保部等六部门联合颁布了《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》，有效推动了燃气锅炉烟气余热回收项目的发展，在使能源消耗得到有效控制的同时，其不仅可以对燃气锅炉烟气废热给予有效的回收，而且还可以使热源厂能源综合利用效率得到
明显提升。
通过对冷凝水进行除铁、加碱等深度水处理后，所得到的水质可以满足燃气锅炉水处理的补水水质标准，其可以有效降低热源厂的自来水耗量，并实现经济效益的最大化。
参考文献
[1] 张群力，张秋月，曹明凯.燃气锅炉烟气余热回收利用技术研究[J].建筑科学，2016，14（6）：56-57.
[2] 吴佳蕾，王随林，石书强.大型燃气锅炉烟气冷凝余热深度回收技术方案与节能潜力分析[J].暖通空调，2016，9（3）：127-128.
[3] 雷鑫，耿愛民，孔祥渠.燃气锅炉烟气冷凝水回收利用分析[J].中国高新技术企业，2016，5（14）：184-185.。