普通天然氣鍋爐的排煙溫度一般在120～250℃，這些煙氣含有8%～15%的顯熱和11%的水蒸氣潛熱。加裝煙氣冷凝器的主要目的，就是通過(guò)冷凝器把煙氣中的水蒸氣變成凝結(jié)水，最大限度地回收煙氣中含有的潛熱和顯熱，使回收熱量后排煙溫度可降至100℃左右，同時(shí)煙氣冷卻后產(chǎn)生的凝結(jié)水得到及時(shí)有效地排出（1Nm3天然氣完全燃燒后，可產(chǎn)生1.66kg水），并且大大減少了CO?、CO、NOx等有害物質(zhì)向大氣的排放，起到了明顯的節(jié)能降耗、增效減排和保護(hù)鍋爐設(shè)備的作用。

1、運(yùn)行現(xiàn)狀

天壇生物蒸汽系統(tǒng)配置有3臺(tái)燃?xì)庹羝仩t，其中2臺(tái)WNS8-1.25-Q8T鍋爐，1臺(tái)WNS3-1.25-Q3T鍋爐，所產(chǎn)蒸汽主要供給生產(chǎn)系統(tǒng)及附屬生產(chǎn)系統(tǒng)，部分用于采暖。經(jīng)監(jiān)測(cè)，鍋爐房2臺(tái)8T鍋爐正常運(yùn)行排煙溫度在160～180℃（標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)不高于160℃），平均熱效率在87%左右。鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)水溫度較低，排煙熱損失較大，同時(shí)影響鍋爐熱效率的提高，回收利用潛力明顯。

2、技術(shù)介紹

煙氣冷凝回收利用技術(shù)具有顯著的節(jié)能效益，其主要原理為：1m3天然氣燃燒后會(huì)放出9310kcal的熱量，其中顯熱為8500kcal，水蒸氣含有的熱量(潛熱)為950kcal。對(duì)于傳統(tǒng)燃?xì)忮仩t可利用的熱能就是8500kcal的顯熱，供熱行業(yè)中常規(guī)計(jì)算天然氣熱值一般以8500kcal/Nm3為基礎(chǔ)計(jì)算。因此，天然氣的實(shí)際總發(fā)熱量9310kcal與天然氣的顯熱8500kcal比例關(guān)系以百分?jǐn)?shù)表示為111%，其中顯熱部分占100%，潛熱部分占11%。對(duì)于傳統(tǒng)燃?xì)忮仩t來(lái)說(shuō)，有很多熱量被白白浪費(fèi)掉了。

普通天然氣鍋爐的排煙溫度一般在120～250℃，這些煙氣含有8%～15%的顯熱和11%的水蒸氣潛熱。加裝煙氣冷凝器的主要目的，就是通過(guò)冷凝器把煙氣中的水蒸氣變成凝結(jié)水，最大限度地回收煙氣中含有的潛熱和顯熱，使回收熱量后排煙溫度可降至100℃左右，同時(shí)煙氣冷卻后產(chǎn)生的凝結(jié)水得到及時(shí)有效地排出（1Nm3天然氣完全燃燒后，可產(chǎn)生1.66kg水），并且大大減少了CO?、CO、NOx等有害物質(zhì)向大氣的排放，起到了明顯的節(jié)能降耗、增效減排和保護(hù)鍋爐設(shè)備的作用。

3、改造方案

3.1設(shè)備選型

煙氣余熱回收器選用湖北某公司的熱管節(jié)能器。

3.1.1產(chǎn)品特點(diǎn)

該結(jié)構(gòu)為相變換熱真空重力式結(jié)構(gòu)，安全可靠性高，不存在管內(nèi)超壓?jiǎn)栴}，不怕干燒，液體工質(zhì)汽化后管內(nèi)壓不隨溫度變化而變化，同時(shí)熱管導(dǎo)熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生自振動(dòng)，使灰不易粘附在管壁和翅片上。傳熱強(qiáng)度高（傳熱效率達(dá)98%以上），單位體積的傳熱面積大，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊。煙氣阻力只有30～80Pa，適用于不帶引風(fēng)機(jī)的燃油燃?xì)忮仩t，在鍋爐排煙管道上安裝節(jié)能器，完全不影響鍋爐的正常正常運(yùn)行。煙氣-水雙重隔離，密封性能好，運(yùn)行安全可靠。獨(dú)特的新型翅片，可以使煙氣產(chǎn)生強(qiáng)烈擾動(dòng)，可以更有效的防止灰垢的存積。

鍋爐尾部余熱回收煙側(cè)換熱管可使用普通20#碳鋼，壽命可達(dá)10年以上，抗腐蝕力強(qiáng)，可以避免酸腐蝕。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)行維護(hù)方便。冷凝段為防腐蝕鋼（09CrCuSb）簡(jiǎn)稱ND鋼，熱水鍋爐在回水溫度小于45℃時(shí)可以有效吸收部份汽化潛熱，使鍋爐熱效率提高7%～8%。

因此，使用相變換熱翅片超導(dǎo)真空熱管技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)為：

①導(dǎo)熱系數(shù)比管殼材料的導(dǎo)熱系數(shù)大40000倍，比最好的金屬(銅）導(dǎo)熱系數(shù)也高出1000～10000倍，所以換取同樣熱量可以實(shí)現(xiàn)傳熱面積最低阻力最低。

②相變工作溫度設(shè)計(jì)值大于煙氣冷凝溫度（北京為58～62℃），煙側(cè)傳熱表面溫度與給水溫度大小沒(méi)關(guān)系，所以采用普通碳鋼的防腐能力可與不銹鋼媲美（條件相同時(shí)而且碳鋼傳熱比不銹鋼強(qiáng)），使用壽命達(dá)10年以上。

3.1.2與傳統(tǒng)節(jié)能器區(qū)別與聯(lián)系（表1）


3.2設(shè)計(jì)方案

3.2.1可能出現(xiàn)的不良現(xiàn)象

（1）煙氣冷凝的制約條件

①排煙溫度≤60℃。②水側(cè)回水，溫度≤60℃，煙氣接觸邊界≤60℃。③煙氣節(jié)能器的換熱面積和換熱系數(shù)的有效性。根據(jù)以上三個(gè)條件鍋爐排煙溫度不

可能無(wú)限度地降低。實(shí)踐證明煙氣中水蒸氣，是在有效低于冷凝溫度的金屬壁面上方能以珠狀和膜狀的形式凝結(jié)放熱而變成液態(tài)水，而且受到很多金屬壁面很多不凝氣體的阻礙和影響。

（2）以前施工案例中存在的問(wèn)題

①有些鍋爐煙氣通過(guò)旁通而停運(yùn)，主要原因是阻力偏大和泄漏造成，維修也不方便。②部分鍋爐房?jī)?nèi)冷凝水到處流躺，對(duì)于弱酸性冷凝水的處理和回收，目前北京還沒(méi)有具體技術(shù)和措施，針對(duì)垂直煙囪處理冷凝水回收和防止回流鍋爐內(nèi)腐蝕應(yīng)引起重視和控制。

③部分產(chǎn)品不節(jié)能，未結(jié)合煙阻，腐蝕、而到達(dá)最佳換熱，有些是一種水套設(shè)備，煙降△t≤30℃,節(jié)能率很低。

3.2.2解決方案

設(shè)備廠家近20年開(kāi)發(fā)使用和研發(fā)，采用獨(dú)立的熱管單支元件開(kāi)發(fā)為水在煙道外而未進(jìn)入煙道內(nèi)的傳熱方式可以避免停爐、停運(yùn)。采用溫度和流量控制可以實(shí)現(xiàn)質(zhì)（溫度）和量的組合。采用水封，溫度和流量等報(bào)警裝置可以使其節(jié)能器更安全，更可靠的使用。

3.2.3煙氣回收量指標(biāo)

根據(jù)鍋爐實(shí)際運(yùn)行情況，此次改造，煙氣余熱利用設(shè)計(jì)回收指標(biāo)見(jiàn)表2。


3.2.4節(jié)能效益

按1臺(tái)8t/h蒸汽爐計(jì)算，鍋爐給水按8t/h計(jì)經(jīng)過(guò)省煤器給水溫度提升了15.5℃，那么全天（24h）共回收熱量為：Qh=1×8000×15.5×24=2976000kcal/h；全年(300d)總熱量為：Q總=QN×300=300×297.6=89280萬(wàn)kcal/h；折合全年天然氣費(fèi)用（3.0元/Nm3）：N=Q總/8500×3=31.5萬(wàn)元。

3.2.5改造數(shù)量

此次針對(duì)鍋爐房2臺(tái)型號(hào)WN8-1.25-Q8T鍋爐，在煙氣出口處各安裝1臺(tái)熱管式煙氣節(jié)能器。同時(shí)配套安裝相應(yīng)的計(jì)量?jī)x表，為降低成本，循環(huán)泵采用原鍋爐房省煤器循環(huán)泵。后續(xù)建議加設(shè)遠(yuǎn)程通信功能，能夠全面反映和監(jiān)控余熱回收效果及數(shù)據(jù)，為今后數(shù)字化打下基礎(chǔ)。

4、節(jié)能效益分析

4.1有效提高鍋爐熱效率，減少鍋爐熱損失

煙氣鍋爐熱效率均在88%以上，主要熱損失就是排煙熱損失，通過(guò)在煙氣尾部安裝煙氣余熱回收裝置，可以提高鍋爐熱效率5%～8%，將排溫溫度控制在85～90℃之間，有效回收熱量。

4.2安裝后循環(huán)水溫度有所提升

安裝前后循環(huán)水溫度記錄對(duì)比詳見(jiàn)表3。


4.3減少大氣污染，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排

使回收熱量后排煙溫度可降至100℃左右，同時(shí)煙氣冷卻后產(chǎn)生的凝結(jié)水得到及時(shí)有效地排出（1Nm3天然氣完全燃燒后，可產(chǎn)生1.66kg水），并且大大減少了CO?、CO、NOx等有害物質(zhì)的排放，起到了明顯的節(jié)能、降耗、減排及保護(hù)鍋爐設(shè)備的作用。