煙道尾部余熱回收技術在有機熱載體鍋爐節能降耗中的應用

吳兵兵

南通市如東質量技術監督局，江蘇 南通 226400

0 引言

有機熱載體爐因具有“高溫低壓”（常壓或較低壓力時出口溫度就可達300℃）、安全、高效等特點,且供熱溫度可以精確控制，能夠滿足中小型企業的生產需求，在我縣得到了廣泛使用。雖然其優點很多，但在節能降耗方面還有挖掘的潛力，本文對此類設備的節能現狀進行了分析，并實際檢驗了余熱回收技術在節能降耗中的作用。

1 有機熱載體鍋爐能耗狀況

1.1 排煙溫度偏高導致排煙熱損失過大

熱量傳遞方式有熱傳導、熱輻射、熱對流3種，我們的有機熱載體鍋爐主要是通過輻射和對流受熱來提高鍋爐溫度，缺少蒸汽鍋爐前后管板煙氣輻射和管束對流輻射，相比之下受熱面和受熱路徑就顯得小很多，相當一部分的火焰及煙氣直排大氣，排煙溫度高達200℃以上，導致排煙熱損失過大。

1.2 油汽共存現象導致浪費能源

《有機熱載體爐安全技術監察規程》第30條規定：“有機熱載體必須經過脫水后方可使用”，這是因為新加油、換油或者維修過程中容易混入水分，所以一般鍋爐加入熱載體后要進行脫水操作，當油溫升至110℃以上時，水分被汽化，且汽化量隨溫度升高不斷增加，當高位油槽放空閥大量排氣時，還會出向噴油，此時往往會緊急關閉放空閥，導致脫水不凈，產生氣阻現象，影響熱載體循環流量的穩定，浪費能源。

1.3 停爐不規范導致熱損耗增加

停爐時未能做到爐停泵轉，造成了熱油自然冷卻在系統內，當下次繼續使用時，因系統管壁有較厚的油膜，人為的縮小的系統管徑，這樣，不但增加了循環泵的阻力，同時也影響了傳熱，而且還損耗了可用熱載體。

1.4 缺少保溫措施導致散熱損失增加

有不少單位出于經濟成本的考慮，鍋爐或者管道不進行保溫措施處理，導致大量熱能的散失。還有一些單位不能及時對鍋爐受熱面的積灰進行清理，影響了傳熱，導致出口溫度偏低，供熱不足，浪費了燃料。

綜上所述，有機熱載體爐的熱效率受多種因素的影響，間接或直接的浪費了能源、污染了環境。

2 充分利用煙氣余熱、大幅提高熱效率

有機熱載體爐運行時的排煙溫度通常在180℃～400℃之間，排煙熱損失隨著排煙溫度的升高而增加。高溫煙氣大量排放不僅沒有得到充分合理的利用，浪費了大量的熱能，反而污染了環境。所以說，有機熱載體爐排煙余熱的合理利用對提高運行熱效率具有積極的作用，而煙氣余熱回收技術的利用正好解決了這一問題，我們通常采取的措施是在鍋爐尾部煙道加裝余熱回收裝置，對高溫煙氣進行回收二次利用。

2.1 改造案例

我們選取了當地某紡織印染企業一臺WQXL-3.5/320-AⅡ型導熱油爐進行了技術改造，改造前排煙溫度為320℃、給水溫度為20℃、24小時耗煤量為15t，針對該導熱油爐的現狀，其排煙溫度仍有較大利用空間，我們在其尾部煙道加裝了熱管式熱水發生器，回收排煙損失的大部分余熱，用于生產熱水，提高鍋爐給水溫度，實現節能效果。

2.2 回收裝置工作原理

煙氣余熱回收裝置主要為熱管換熱器，熱管的下端從煙氣側吸熱，其中的導熱介質吸收了高溫煙氣的熱量后汽化，介質狀態由液態轉為氣態，并由熱管底端上升至上端向管外工質（鍋爐給水）放熱，凝結為液體，沿管內壁返回到受熱段并再次受熱汽化，如此循環反復，連續不斷吸收煙氣中的熱量，并將熱量從一端傳遞到另一端，從而降低排煙溫度，減少熱損失，同時提高給水溫度，大幅度提高鍋爐熱效率。

2.3 改造效果

經過改造，其節能效果十分顯著。該導熱油爐的排煙溫度降低為200℃，煙氣降溫幅度達120℃，同時給水溫度也得到了增加，提高為65℃，相反24小時內的燃煤量有所下降，減少為14.3t。由此我們可以分別計算一下數據量。

（式中：Q為熱管換熱器回收熱量，單位：kca1/h；Bj為燃料消耗量，單位kg/h；I1為320℃時煙氣焓值，單位kca1/kg；I2為200℃時煙氣焓值，單位kca1/kg；為熱管熱水發生器保熱系數，取0.98）

（式中：G為熱水量，單位：kg/h； Q為熱管換熱器回收熱量，單位：kca1；I1為給水焓，單位kJ/kg；I2為出水焓，單位kJ/kg）

年產熱水量=105.8t/天×300天=31740t（年運行時間按300天計算）；

煙氣中回收來的熱量不僅僅有效節約了企業用煤，所產生的熱水除了可以用于鍋爐給水外，還可用于企業的生活用水等方面，進一步節省了企業成本。

3 余熱回收裝置節能技術特點

3.1 熱管特性

熱管對于該余熱回收裝置而言可以說是最重要的部件，它是一種具有極高熱性能的新型傳熱元件，通過在全封閉真空管內的液體的蒸發與凝結來傳遞熱量，具有以下基本特性：1）超強的導熱性。依靠內部工作液體的汽、液相變傳熱，熱阻很小，因此具有很高的導熱能力；2）優良的等溫性。熱管內腔的飽和蒸汽從蒸發段流向冷凝段所產生的壓降很小，溫降亦很小，因而具有優良等溫性；3）熱流方向可逆性。熱管兩端均可吸熱和放熱；4）熱流密度可變性。可以單獨改變蒸發段和冷卻段的加熱面積；5）使用的安全性。管內壓力低于外界壓力，其不會發生爆炸；6）應用的廣泛性。應用廣泛、靈活，能適應各種惡劣的工作環境。

3.2 余熱回收裝置技術特點

熱管余熱回收裝置具有以下技術特點：1）體積小，只是普通熱交換器的1/3，結構緊湊，對安裝空間要求不高；2）煙室為上下貫通式，增大了煙氣流通面積，因而流通阻力減小，傳熱效果增強，降溫幅度增大；3）低溫煙氣進入除塵器后，產生水汽較少，可以降低引風機的負荷；4）系統為程序化控制，無需專人操作，安全可靠；5）進口處設煙氣擋板，可調節通過裝置的煙氣量，使之傳熱均勻；6）設有多處清灰裝置，根據現場情況制作清灰漏斗，全方位徹底清灰，降低煙塵排放量，有利于環境的保護。

4 結論

通過利用余熱回收裝置將鍋爐煙氣中的熱量進行回收再利用，它的積極意義不僅僅在于將傳統有機熱載體爐鍋爐廢煙氣回收用于提高鍋爐給水溫度，實現能源再利用，大幅提高現行工業鍋爐運行熱效率，而是要通過節能技術的改造推廣來喚醒整個行業的節能降耗意識、保護資源環境，從而帶動全社會推進節能降耗行動，從我做起、從身邊做起。

[1]鄺平健，過偉權，王顯章，謝新華.工業鍋爐節能方法及應用[J].黑龍江電力，2007(12).

[2]王洪亮，郎豐海.超導熱管換熱器在鍋爐節能中的應用[J].中國科技信息，2011(5).