试析如何提高锅炉热能的回收利用

试析如何提高锅炉热能的回收利用

黄瑞倩

山东电力工程咨询院有限公司 山东济南 250000

摘要：在锅炉运行过程中，随着锅水的不断蒸发和浓缩，使得锅水中的含盐量会随着锅水的不断蒸 发、浓缩而逐渐升高，而且锅炉底部的锅水中的水垢、泥渣等沉淀杂质含量也会随之增高，一旦锅水中的水垢集结，那么就会影响锅炉中的传热效率和水循环，进而影响锅炉的安全、平稳的运行。本文先分析了锅炉供热系统的特点以及影响热能回收节能率的因素，进而提出提高锅炉热能的回收利用的应对措施。

关键词：锅炉；热能；回收；利用

一、锅炉特点以及影响热回收率因素

1.锅炉类型

蒸汽锅炉中的水会因为温度不断上升而逐渐转化为蒸汽，在转化过程中就会同时出现显热和潜热两种交替，但是在热水锅炉中只出现显热交替。当这两种锅炉在相同供热量的时候，热水锅炉的水流量远大于蒸汽锅炉。对于这两种锅炉，可选择的水流量范围也会有所不同，也会存在供回水温差。不同的水流量也会导致其热回收装置的传热温差存在差异，其水侧表面传热系数也会不相同。在同类型的热回收装置中，烟气侧表面对换热器的影响大于水侧，但是水流量在这个范围中的变化比较大。流动状态可以经过层流和过渡流之后变化为湍流。因此在对传热器影响中，水侧表面的影响不能忽略。当在较大水流量的时候，水温上升的速度会比较缓慢，在这个情况下，对增大装置的传热温差是有利的，让其传热能力得到有效增强，并且传热温差变化的影响远大于水传热。

2.锅炉烟气降温和放热量之间存在的关联

水蒸气的燃烧化学方程式中可以发现，天然气每燃烧1m³，就能产生水蒸气3m³，换而言之，当燃烧产生显热100kw的时候，潜热会产生11kw。冷凝回收装置可以将排气温度有效降低，降低烟气显热，还能将燃料在燃烧中所产生的水蒸气凝结所释放的大量潜热加以回收。锅炉中温度的降低量就与回收显热热量相等，回收潜热的热量就等于烟气中水蒸气的含量。因为地域的不同，其燃气成分也不相同，每个锅炉的燃烧工况自然也会不一样，导致其燃烧产物成分以及状态也会有所差异。饱和的烟气成分相同，其温降和放热都会不同，相同的烟气温降，其不同的温降范围，所得到的热量也会不一样。

3.进入热回收装置的水量和水温

锅炉所回收的余热可以在生活或者工业用水中加以运用，进入回收装置水温越低越好，因为这有利于传热温差的增加。水流量的大小也会对换热效率产生影响，决定了热回收装置中水的流态。所以，就需要让热回收装置中水流动阻力远小于系统所设置的液压，想要将烟气余热的回收利用率得以增加，就要把热回收装置中水温度降低，亦或者是将其水流量增大。

二、提高锅炉热能回收利用率的应对措施

1.直接接触冷凝式

在直接接触系统中，水可以直接通过喷嘴用逆向流通的方式进入热烟气中。当烟气中的水达到一定的含量时，烟气将被冷却到饱和温度以下。这种方式有很多优点，能够减少温度差，利于传热，能够实现较高的热量传热率。不需要金属传热，可提高热效率，使设备简化，易于加工。能够起到洗气的作用，能够控制灰尘的堆积，更加干净环保。因此，直接式烟气锅炉冷凝热量回收装置具有不错的前景。当然，直接式热量回收装置还存在不足之处，需要配备送风设备。因为气体燃料燃烧后不产生灰尘，但是还有存在一些炭黑和酸性物体，当水与烟气接触反应后会产生有害的酸性物质和其他杂质，造成水品质下降不能直接使用，需要加净化设备，还是不够环保、不够经济。

2.间接接触冷凝式

在间接接触冷凝热量回收装置中，烟气与被加热的介质没有直接接触，系统将排烟冷却，再进行工质加工。因此，这种热量回收装置也被称为间壁式冷凝热量回收装置。目前，我国重点推广的是热管结构间接冷凝式装置，新型换热式间接冷凝热量回收装置以及管内烟气间接冷凝式热量回收装置。通常在管内设置一个烟气冷凝结构，这个结构的主要组成部分是换热器。换热器的作用是使烟道中烟气在换热器的所有管道中流动，而使工质中的水被加热。换热的过程在管道外进行，同时还能够接受烟气释放出来的热量。现代工业上所使用的实际结构与传统形式的回收热量装置类似，烟气在管道中有四个换热过程，烟气与管道的对流换热和水蒸气在管内的凝结换热。因此，要将吸收显热和吸收潜热的过程区分开到两极进行。目前，这种方法在工业上已经有了初步的应用。

3.燃烧设备对煤种的选择

在链条炉中,煤的燃烧是分阶段进行的,它的引燃是有限制着火,完全靠炉内的高辐射.而煤的着火是从挥发分开始,挥发分越多的煤,越容易着火.而且煤的燃尽时间主要取决于焦碳的燃尽。对挥发分越多的煤,挥发分燃烧后,剩余的焦碳量越少,且焦碳粒子也较疏松了,使焦碳燃尽所需的时间越少,减少了不完全燃烧损失。因此,当燃用挥发分低于10%的无烟煤时,必须采取改善着火、燃尽的相应措施,否则锅炉很难达到良好的燃烧工况。另外,对发热量低的煤,水分或灰分的含量较高,除了产生以上问题外,由于煤的低位发热,使燃煤增加,炉排行走速度加快,煤层加厚,造成煤的着火和燃尽都不利.因此,当锅炉使用低位发热量低的煤种时,必须在炉拱、热风温度等少面采取相应的改替措施,保证炉内正常的燃烧工况.因此,在锅炉实际运行中,解决燃烧设备对煤种的适应性,是提高锅炉运行效率的主要环节.

4.风机的变频调速

锅炉风机的电机转速是固定的，驱动风扇将燃烧空气送入锅炉炉膛，送入风量的大小在相当多的单位是通过风门来调节的，锅炉在低负荷运行时风机通过关小风门挡板来限制送入锅炉的风量，但风道的阻力增加了，风机电机的转速不变，电力的消耗减少的很少，也就是说相对于较低的风量来说，耗电比实际需要的要高得多。而变频调速是通过改变风机转速来调节风量的，在小负荷时能显著减少风机电耗，因为电机的电力消耗近似的与风扇转速的立方成比例，也就是说通过风机的转速的降低，电力消耗可以降低近8倍。因此利用风机的转速来调节控制送风量，在低负荷时就可以节约大量的电能。当锅炉要长期工作于中低负荷时，在很多情况下能达到60%的电力节约。

三、锅炉烟气冷凝热能回收的工程应用与发展前景

1.冷凝热回收方式

供热系统的方案在工业使用上，蒸汽锅炉的排烟温度比较高，补水很少，因此余热全部用来补水。当补水充足时，可以考虑余热的其他用途。经过热能回收装置加热，温度较高的水可以被用户利用，同时达到降低水温的效果，便于高压泵将水压入锅炉。该方案解决了工业对锅炉水温要求严格的问题，还最大效率地回收了锅炉余热。在对锅炉进行改造时，需要根据锅炉的实际情况。在改造之前要正确选择烟气冷凝热量回收装置。要合理地利用锅炉系统的余压和余热，经济合理地发挥烟气冷凝回收热量装置的节能作用，最大可能地挖掘以天然气为原料的锅炉设备的潜力。

2.锅炉烟气冷凝热能回收的发展前景

这种装置的优点是质量小、体积小、烟气流动阻力小。以上优点能够保证锅炉供热系统在原动力条件下正常运行。该技术在锅炉余热利用系统上不仅可以给用户提供生活用水，还可以改造工业工程，也可以利用设备中的冷凝换热器作为新型冷凝式天然气。

结语：提高锅炉热能的回收利用率，能够有助于降低水资源和热能的浪费，促进企业的节能降耗，进而得以提高其经济效益和总体运行效率，还会具有较大的社会效益。

参考文献

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