锅炉烟气余热回收技术docx.docx

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锅炉烟气余热回收技术docx

锅炉烟气余热的回收利用

■在当今社会里，节能已成为继煤炭、电力、石油和天然气之后的“第五能源”。

而在现在的工业锅炉的使用中普遍存在着热量利用率低下，排放烟气余热温度过高，以及烟气内污染环境气体含量过高等问题。

■目前工业锅炉是我国主要的热能动力设备,随着我国经济快速发展，能源消耗日益增加/城市大气质量日益恶化的问题越发突出。

在热能动力方面能耗高、污染高的主要原因之一就是锅炉的烟气排放'锅炉排烟问题一方面在于烟气污染物的直接污染，另一方面就是过高的排烟温度。

r

7

、锅炉发翩f况

扩大容量

提高参数

圆筒型（扩大受热面）蒸汽锅炉，

（18世纪末）

内部受热面

烟管锅炉Y（锅筒布置）

—单火筒双火筒烟管

L火筒烟管厂横烟管

纵烟管

厂横水管

（水管布置）水管锅炉2

外部受热面19世纪中

厂直水管

「竖水管＜

20世纪初

（一）烟管锅炉特点

高温烟气在火筒或烟管内流动放热，低温介质在火筒或烟管外吸热

结构简单、维修方便、水容积大、水质要求低

炉温低、燃烧差（尺寸受限）传热效果差、排烟温度高、热效率低汽压不宜提高、蒸发量受限

结构刚性大、清洗水垢困难、易堵灰

（二）水管锅炉特点

高温烟气在管外冲刷流动放热，汽水在管

内流动而吸热蒸发

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摆脱了火筒、烟管锅炉受锅筒尺寸的制约，在燃烧条件、传热效果和受热面布置方面得到根本改善，便于清洗和维修，提高了锅炉容量、参数和热效率，水质要求高。

（三）锅炉的未来

未来发展方向：

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大容量、咼参数（效率咼）

工业锅炉方向：

＞降隹唇毛简化结构、降低金属耗量

＞提高运行经济性改善燃烧、提高热效率

＞运行安全

A机械化和自动化

»环保

■近十年来，由于能源紧张，随着节能工作进一步异展。

容*申薪型,节能先班竊炉白“宀¥

趋兀書。

■采用先进的燃烧装置强化了燃烧，降低了不完全燃烧量。

然而，降低排烟热损失和回收烟气余热的技术仍进展不快。

为了进一步提高舖初滋热效碁送到节能薩耗的目的，回收烟气余热也是一项重要的节能途径。

■美、日、苏等工业发达国家都十分重视对工业烟气余热的回收利用，把热管换热器的研制、生产和推广应用工作放在优先发展的位置，这就是热管换热器迅速发展和广泛应用的原因。

■目前，国内外烟气余热回收装置大多采用金属换热材料，主要结构形式有回转式换热器、焊接板（管）式换热器、热管换热器、热媒式换热器等。

■烟气余热回收途径通常采用二种方法：

一种是预热工件；二种是预热空气进行助燃。

■预热工件需占用较大的体积进行热交换，往往受到作业场地的限制。

■预热空气助燃是一种较好的方法，一般配置在加热炉上，也可强化燃烧，加快炉子的升温速度，提高炉子热工性能。

这样既满足工艺的要求，最后也可获得显著的综合节能效果。

■对于燃气锅炉可以利用的

进行回收。

■烟气余热冷凝回收装置的技术原理，就是利用温度较低的水冷却烟气，把烟气温度降低到烟气中的水蒸汽冷凝，同时实现烟气显热和水蒸汽冷凝潜热的回收利用，提高锅炉热效率。

■据调查每1标准立方米天然气完全燃烧后,

可节省燃气8%左右。

每1标准立方米天然

气完全燃烧后，冷凝水回收量0.65kg烟气

中的CO2减排量下降40%,NOX减排量下降

■以北京市为例：

2008年冬季供暖共耗天然气40亿立方米。

若全部安装烟气冷凝余热回收装置，可节约天然气约3亿立方米，可

回收冷凝水约2600万立方米。

二氧化碳往大气中的排放量约减少3000万吨。

■但是由于石油、煤等燃料中均含有硫，在燃烧时，硫氧化物的产生是必不可少的，它与水蒸气结合后即形成硫酸蒸汽。

当锅炉尾部受热面的金属壁面温度低于硫酸蒸汽的凝结点（称为酸露点），就会在其表面形成液态硫酸（称为结露）。

低温露点腐蚀

低温露点腐蚀机理

燃料中硫燃烧后全部生成SO2

「关

键

是

so

当烟气温度降到400°C以下时

SO3将与水蒸气化合生成硫酸蒸气硫酸蒸气凝结到受热面上

发生低温硫酸腐蚀

提高空气预热器换热面的壁温

提高空气预热器入口的空气温度可以提高预热器冷端换热面的壁温，防止结露腐蚀。

在管式空气预热器内将管子水平放置，使烟气在管外横流冲刷换热面，空气在管内纵向流动。

这样设计的预热器，其壁温比立式管（烟气走管内）稍高，对减少低温腐蚀有利。

若将尾部换热面的壁温控制在稍高于烟气的露点温度，可以完全防止露点腐蚀的发生。

一般取金属表面温度比露点温度高5°C〜10°Co

采用耐腐蚀材料

热分造分传式构式按方按型空气预热器型式

间壁换热式：

管式和板式预热器

蓄热换热式：

回转式空气预热器

管式预热器:

钢管、玻璃管、热管、

铸铁翅片管等

板式预热器

由大量的平行的平板或各种冲压的波纹板组合而成，烟气和空气在板间错流而行进行热交换。

板式空气预热器流向气•气换热板式预热器

•传热性能好，同样流速的条件下其传热系数为钢管式预热器的1・2〜1・5倍；

•压力降小，压力降仅为钢管式预热器的2/5〜3/5；

结构紧凑，单位体积能提供的传热面积大；

•抗腐蚀性能好，板材表面易进行多种处理，如

臧腐涂料、渗铝以及“搪玻璃”等，使其冷端抗

65°C；

清灰垢可用水冲洗；适合优化设计及工厂制造。

工作原理和结构

换热元件由转子带动回转，烟气和空气分别由

上、下逆向流过。

换热表面上冷凝的酸液量和硫酸浓度不断变化，露点腐蚀比管式空气预热器轻。

快速流动的空气可以起到一些吹灰作用，减少了积灰。

因换热元件连续转动，只一个单孔摆动式吹灰器，就可吹到冷端截面上各个部位的积灰。

便于对腐蚀后的元件进行更换或调换放置位置

rM式：

烟气走管程，空气走壳程。

页热器型式i卧式：

烟气走壳程，空气走管程。

立式和卧式空气预热器均可由几个单体所组成。

空气

▼烟气

管式空气预热器单体图

结构简单、制造容易、价格便宜、无转动部件等。

换热面密度小、当量直径大、所占地面或空间较多，特别是低温区受热面的露点腐蚀和积灰堵塞较严重，因而妨碍了加热炉热效率的进一步提高。

上置式:

把钢管式空气预热器直接放在对流室顶部。

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下置式：

把预热器放置在炉侧地面的基础上或钢架上，将对流室的烟气引下来，通过空气预热器和引风机后再将烟气由烟囱排出。

当需要进一步提高加热炉热效率，降低排烟温度,而在釆用金属预热器会遭受严重腐蚀的情况下，才考虑用玻璃管空气预热器。

由于玻璃管空气预热器不能承受高温，适宜在烟气露点温度以下工作，它是作为一种防腐措施付诸应用的，所以一般都是和其他型式的预热器联合使用。

与钢管空气预热器不同之处:

玻璃管与两端管板的连接；管箱中装有若干支撑钢管；玻璃管空气预热器中间不能设置隔板;

装有2〜3排保护钢管；

玻璃管的长度不易过长等等。

■①降低了排烟温度'降低了烟气对大气环境的直接热污染，大大降低排烟能量损失「提高

了锅炉运行效率。

■②冷凝式换热器在燃油燃气锅炉上的应用/可以使烟气中可凝性污染气体如S02和NOx等凝结，减少了烟气中污染性气体的排放。

■③经济效益比较可观'回收周期短。

■烟气余热回收技术除了可大幅度节约能源夕卜，由于冷凝的作用，排入大气的有害物质也将大为减少。

据科学测定，烟气冷凝后排入大气的有害物质减少量如下：

二氧化硫减少80%；水蒸气减少60%；氧化碳减少60%；烟尘减少93%；氮氧化物减少50%；二氧化碳减少40%o

因此，利用烟气余热回收技术除了节能外,

排烟将更加符合环保要求。

另外，据实际测定，烟气冷凝后形成的冷凝水pH值在6左右，略呈酸性，因城市污水为碱性，故冷凝水排入城市污水系统不会形成危害,但以排入工厂废水处理系统处理为佳。

■由于金属换热器的使用存在很多的局限性,

所以在余热回收技术方面存在很大的发展

好地解决了耐腐蚀，耐高温等课题，成为

了回收高温余热的最佳换热器。

・■・

■经过多年生产实践，表明陶瓷换热器效果很好。

它的主要优点是：

导热性能好，高温强度高，抗氧化、抗热震性能好。

寿命长，维修量小，性能可靠稳定，操作简便。

■设想：

我们可以根据余热的回收来研究余热发电技术。

■利用强制余热锅炉回收冶炼烟气余热，，配套饱和蒸汽汽轮机组，发电机组实现发电，最大限度提高余热蒸汽利用效率。