燃氣鍋爐煙氣余熱回收技術淺析

鄭翔 王雅倫

【摘要】隨著我國現代科學技術不斷進步，社會發展中人們更加注重綠色環保及節能減排。本文筆者通過對燃氣鍋爐煙氣余熱回收技術的研究，歸納了現階段我國燃氣鍋爐煙氣余熱回收技術的優勢與劣勢，并總結出各種回收技術的適用范圍。在我國大部分地區，天然氣已經逐漸取代煤，但我國大部分的天然氣都來自外來出口，因此天然氣使用效率的提升十分重要。

【關鍵詞】燃氣鍋爐；煙氣余熱；回收技術；分析

引言：

在我國以往傳統的燃氣鍋爐煙氣余熱回收技術中，熱量的回收與利用并沒有達到理想的狀態，存在匹配問題，導致回收的熱量不能直接利用。為了滿足我國新時期下綠色環保、節能減排的理念，進一步提高天然氣的使用效率是重點，對燃氣鍋爐煙氣余熱回收技術的分析與提升是有價值的。

一、燃氣鍋爐煙氣余熱回收技術存在的問題

第一，煙氣對技術設備的污染損害較大，會影響技術設備的使用周期。某些技術的運用中煙氣會進入到熱泵的發生器或者蒸發器中，會使得工質受到一定程度的污染，導致設備逐漸開始被腐蝕。

第二，熱量回收后的利用問題沒有進行良好的匹配，換熱設備的合理有效使用溫度有一定的約束，想要技術運用的更加高效經濟，則溫度的控制范圍更加明確，而回收的余熱溫度不適用于這個范圍。某些技術中，進入到熱泵蒸發器中的水的溫度太高，熱泵的最佳工作狀況不能持續性的保持。而一些煙氣在進入到直接接觸式的換熱器中時溫度降低緩慢，高溫的煙氣會導致水分的汽化蒸發。

二、燃氣鍋爐煙氣余熱回收技術

（一）直接接觸式換熱器和燃氣驅動吸收式熱泵系統

我國有關學者在實驗中通過直接接觸式換熱器以及燃氣驅動吸收式熱泵的合理有機融合，在煙氣余熱回收的過程中良好的解決了全熱回收的難題，但也存在著一定的缺陷，即直接接觸式換熱器中，若噴淋水與高溫煙氣產生了直接性的接觸就容易導致水的蒸發和汽化，從而降低了整個換熱的效率。

研究中發現，若要使得熱泵運作達到最佳工況，則整個熱泵機組蒸發器中，水的溫度最好小于等于30℃。供水溫度的超線會使得其中冷凝的壓力以及溫度隨之升高，水蒸氣便不易在整個發生器中出現。發生器內壓力的增高會連帶吸收器中的壓力加大，進而使得熱量回收受到影響。

（二）空氣預熱器以及蒸汽型熱泵系統

這項技術是將空氣預熱器和蒸汽型的熱泵系統有效的進行組合，其中空氣預熱器的作用在于將其中的高溫煙氣與冷空氣進行換熱，將降溫過后的低溫煙氣釋放在熱泵中的蒸發器里，這便是蒸發器的熱源提供，隨后便通過熱泵加熱低溫給水。這項技術的余熱回收過程便是將已經進行加熱的空氣推入到爐膛中，使之與天然氣共同燃燒，是整個爐膛的問題提高，進而使得鍋爐內的空氣溫度逐漸提高，燃氣鍋爐內的燃燒效率更好。

可見，空氣預熱器以及蒸汽型熱泵系統搭配組合使用的余熱回收技術是將余熱有層次、有條理的依次利用，使得余熱的使用效率更加合理、高效。但其中利用余熱的過程中，煙氣是直接通過蒸發器的，一方面是對水循環系統的投資成本的減少，另一方面則是對蒸發器的污染，對工質的污染，一定程度上會造成換熱面的損害，降低了技術設備的使用時間。

（三）三級間壁式換熱器、壓縮式熱泵以及直接接觸式換熱器系統

國內學者通過使用三級換熱器來達到降低溫度的效果，過程具有層次性、逐漸性，體現在第一、二級降溫是通過間壁式換熱器，第三級是通過間壁式與直接接觸式的換熱器之間的有效組合。余熱回收過程是首先通過第一季間壁式換熱器加熱熱網，隨即回水給燃氣鍋爐，然后通過第二季間壁式換熱器降低煙氣的溫度，并控制好進入第三個環節的煙氣溫度，減少水分的蒸發，最后便通過間壁式與直接接觸式換熱器的組合來盡可能回收煙氣水蒸氣的冷凝熱。

通過具有層次的煙氣降溫能最大程度的實現煙氣余熱的深度回收，但多次反復的通過不同的換熱器會導致阻力逐漸變大，整個系統設備的排煙動力逐漸減弱，其次也會增加熱泵的耗電量。

（四）雙效吸收式熱泵系統以及N級噴淋單元直接接觸式換熱器系統

這里筆者要介紹的余熱回收技術是運用燃氣來驅動的雙效吸收式的熱泵，特點在于它是在直接接觸式的換熱器里安裝N級的噴淋單元，一級一級進行有次序的噴淋。熱氣回收是在逐級的噴淋中煙氣的逐漸降溫來實現的，效率較高。但在逐級噴淋中，水都是從上一級的噴淋單元中通過換熱循環的，因此，煙氣的溫度會隨著噴淋次數的增加逐漸降低，但噴淋的循環水溫度會與之相反，越來越高，兩相不斷接觸下，溫度會逐漸趨于平衡，由此一來后期的換熱效果逐漸變得不明顯。其次，燃氣鍋爐的煙氣直接進入到發生器中也會造成對工質的污染和損害。

（五）新型燃氣鍋爐煙氣余熱回收技術

在我國科學技術的進一步發展下出現了利用分離式的熱管以及吸收式熱泵等多種設備共同組合下的技術，目的在于對燃氣鍋爐煙氣的余熱進行進一步的回收。即當煙氣通過分離式的熱管換熱器時，直接將煙氣的熱量傳遞給發生器，促使熱泵開始運作，接著利用空氣預熱器對冷空氣進行預熱，使之與天然氣混合進行共同燃燒，提高燃燒的效率，然后再直接接觸式換熱器中煙氣和蒸發器中的水進行換熱，使得低溫熱源開始出現，最后通過吸收器和冷凝器中的熱網回水吸熱后有回到鍋爐，完成煙氣余熱的回收。

結束語：

在新時期中，我國更加重視綠色環保、節能減排，在燃氣鍋爐煙氣余熱回收技術中充分利用直接接觸式換熱器、空氣預熱器以及吸收式熱泵等設備能最大可能的回收余熱，做到在盡可能少用電能、燃氣，契合國家節能的號召。針對各種造成工質污染損害、設備腐蝕的問題，我們可以利用熱管換熱器來進一步回收煙氣的余熱。在現代科學技術的不斷推動創新下，我國的燃氣鍋爐煙氣余熱回收技術效率會更高，同時也會更加節能環保。

參考文獻：

[1]吳華新.低位煙氣余熱深度回收利用狀況述評（I）——新技術線路與回收條件改變的影響[J].熱能動力工程，2014，27（3）：271-276，388.

[2]夏建軍.新型煙氣余熱回收技術在燃氣鍋爐中的應用[J].區域供熱，2015，23（3）：46-51.