魏景源 山東萬豪華宇工程設計有限公司

節(jié)能降耗是我國經(jīng)濟發(fā)展的重要方向，而燃煤工業(yè)鍋爐煙氣余熱回收技術是節(jié)能降耗的重要手段之一。隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)鍋爐的使用也越來越多，但工業(yè)鍋爐在實際運行過程中存在著較多問題，如排煙溫度較高、鍋爐排煙溫度高、鍋爐效率低等。因此，針對上述問題本文對燃煤工業(yè)鍋爐煙氣余熱回收技術進行研究，以實現(xiàn)節(jié)能降耗，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

1 燃煤工業(yè)鍋爐煙氣余熱回收技術

1.1 工程概況

某燃煤工廠擬對對原鍋爐排煙系統(tǒng)、鍋爐進風系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)進行改造，在原煙囪及排煙引風機旁新建一座煙氣循環(huán)冷凝熱回收設備設施，并在原鍋爐進風口處新建鍋爐進風加熱加濕用噴淋塔，利用原有2#、3#、4#爐的煙氣余熱，用于加熱熱網(wǎng)循環(huán)水回水，并對鍋爐進風進行加熱加濕，新建余熱利用系統(tǒng)內(nèi)部水管系統(tǒng)、熱網(wǎng)回水加熱水管系統(tǒng)等設施。

1.2 燃煤工業(yè)鍋爐煙氣余熱回收技術

以吸收式換熱為基礎的燃氣鍋爐的煙氣廢熱收集及區(qū)域加熱系統(tǒng)由熱源站、熱力站、一次熱網(wǎng)和二次熱網(wǎng)組成。該熱源站的主體部分由燃氣鍋爐、水換熱器和循環(huán)水泵組成，每一種燃氣鍋爐的排煙都是相互獨立的，并分別配備一臺水換熱器。熱電廠的主體部分有兩部分，一是吸收式換熱機，二是二次熱網(wǎng)絡的循環(huán)水泵。吸收式換熱機包括水換熱器和吸收式熱泵，它是實現(xiàn)一次回水溫度的重要裝置。系統(tǒng)流程如下：

①對于熱電廠來說，一次熱網(wǎng)絡中的水，在吸收式熱泵發(fā)電機中的一次熱網(wǎng)絡中，通過釋放熱量來冷卻，然后在水-水換熱器中，通過加熱熱量來冷卻，再通過吸收熱量來冷卻，這樣一次熱網(wǎng)絡中的循環(huán)水的水溫就會下降到20℃以下。

②二級熱網(wǎng)有2 條給水路線，1 條給水通過吸收、凝結(jié)過程進行加溫，1 條給水通過水-水換熱器由一級熱網(wǎng)的循環(huán)水進行加溫，2 條給水通過加溫后的2條給水通道合并，重新回到二級熱網(wǎng)的給水管道中，成為二級熱網(wǎng)的給水。吸收型換熱器通過吸收熱泵對一次網(wǎng)循環(huán)水進行有效能量的吸收和冷卻，使一次網(wǎng)循環(huán)水的熱量由低溫向高溫的二次熱網(wǎng)絡傳輸，達到顯著降低一次熱網(wǎng)絡回水溫度的目的。

③在熱源站點，一次熱網(wǎng)絡20℃左右的回水，通過安裝在煤氣鍋爐上的防腐隔板煙-水換熱器，使煙氣溫度下降到30℃以下（比煙氣露點更低），從煙氣中得到更多的熱量，再通過基本負載鍋爐和調(diào)峰負載鍋爐，這樣循環(huán)往復，逐步升高，最終以水的形式，回到一次熱網(wǎng)供水管道中。從而，達到對燃氣鍋爐排煙余熱進行高效、深度回收利用的目的，提升燃氣鍋爐的熱效率和供熱能力，以滿足日益增長的熱負荷需求。

2 燃煤工業(yè)鍋爐煙氣余熱回收技術節(jié)能效益分析

2.1 鍋爐煙氣余熱回收方案

該熱電廠燃氣鍋爐區(qū)域供暖面積70 萬m2，熱量指數(shù)為50W/m2，設有5 座熱電廠，每個熱電廠的設計負載為7MW，鍋爐煙氣余熱回收方案有3 種。方案一：以煙氣-水合熱交換為基礎的區(qū)域供暖系統(tǒng)，在熱源站點內(nèi)安裝1 臺煤氣鍋爐，并在各鍋爐之間安裝了隔壁型的煙-水換熱器，通過一次熱網(wǎng)絡中的回流水將一部分的煙氣廢熱進行了回收。方案二：以吸收型熱泵為基礎的煙氣-水換熱器為基礎的區(qū)域供暖系統(tǒng)，熱源站安裝燃氣鍋爐、直燃型吸收式熱泵和防腐型間壁式煙-水換熱器。其中，直燃型吸收式熱泵所產(chǎn)生的低溫制冷水被用來在防腐型煙-水換熱器中回收鍋爐排煙余熱。方案三：采用本文提出的鍋爐余熱回收方案，在熱源車站安裝煤氣鍋爐時，每個鍋爐都安裝有防腐型間壁式煙-水換熱器。

2.2 燃氣鍋爐區(qū)域供熱系統(tǒng)設計參數(shù)

某市冬天采暖天數(shù)是120d，在采暖期間，室外的計算氣溫是-9℃，室外的平均計算氣溫是-1.6℃，而室內(nèi)的計算氣溫是18℃。供熱二次供熱管網(wǎng)的供水、供水水溫分別為60℃、45℃。3 種不同燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)熱力參數(shù)如表1 所示。當一次熱網(wǎng)一次回水溫度提高到20℃時，供、回水溫差從75℃上升到110℃，使一次熱網(wǎng)一次回水的循環(huán)水量減少32%。

表1 三種供熱系統(tǒng)設計參數(shù)

2.3 節(jié)能效益分析

根據(jù)三種不同技術方法設計的煤氣鍋爐，其年采暖能量消耗情況見表2。因為一次熱力網(wǎng)絡循環(huán)泵的能耗，除了與熱電廠、熱源電站的裝置的部分損耗外，還與一次熱力網(wǎng)絡的輸送距離密切相關。3 種供暖方式的循環(huán)隨主熱網(wǎng)輸送距離的增長而增長，且以方案三循環(huán)泵的年電耗增長幅度最小，節(jié)電效果最好。因此，在遠距離輸送和供暖項目中，方案三節(jié)能效益最好。

表2 三種供熱方案運行能耗

3 結(jié)語

本文提出了一種煙氣廢熱收集及區(qū)域加熱系統(tǒng)，由熱源站、熱力站、一次熱網(wǎng)和二次熱網(wǎng)組成。其中，熱源站由燃氣鍋爐、水換熱器和循環(huán)水泵組成，每一種燃氣鍋爐的排煙都是相互獨立的。熱電廠的主體部分包括吸收式換熱機和循環(huán)水泵，它們是實現(xiàn)一次回水溫度的重要裝置。在供熱半徑1km 的情況下，一次供熱網(wǎng)絡的供水和回水的溫度差將會加大，循環(huán)水量將會減少，從而使得在供熱范圍為1km 的情況下，水泵的耗電將會與傳統(tǒng)的供熱方式相差不多。對鍋爐煙氣余熱回收方案比較分析，在燃氣消耗量方面，方案二和方案三比方案一少；在水泵耗電量方案，方案一和方案三明顯低于方案二；在余熱回收率方案，方案三誰余熱回收率最高。