燃?xì)忮仩t煙氣余熱回收利用的研究

阿里木·西列夫

摘 要：隨著我國社會的發(fā)展以及新興能源的出現(xiàn)，對于能源的利用方式不再單一，天然氣作為環(huán)保的新能源將被廣泛的開發(fā)與使用。本文以低位煙氣余熱的回收策略為基礎(chǔ)，以煙氣余熱回收時(shí)利用換熱器和電泵兩種技術(shù)為輔，分析煙氣在回收利用的過程中存在的一些技術(shù)問題，并找到解決辦法。

關(guān)鍵詞：煙氣;余熱;回收利用

我國一直是以煤為主的能源供應(yīng)，占到四分之三以上，在供熱的同時(shí)也給我們所居住的環(huán)境帶來了極大的污染。但是在西部氣田被開發(fā)后，天然氣作為綠色環(huán)保的新清潔能源將取代煤被廣泛的應(yīng)用。天然氣在使用時(shí)會產(chǎn)生出很多的煙氣余熱，回收利用這些余熱，不但能減少能源的浪費(fèi)，還可以減少經(jīng)濟(jì)上的損失。

1 低位煙氣余熱的深度回收策略

天然氣的主要成分是甲烷，有大量的H元素存在于其中，所以使用天然氣的鍋爐排煙會排出大量的水蒸氣，這樣的排煙不但帶走了一部分的顯熱，還帶走了更多的水蒸氣潛熱。天然氣的煙氣中還存在較少的氮化物、碳化物和硫化物，燃燒之后排出的氣體腐蝕性很弱，很容易實(shí)現(xiàn)對水蒸氣的深度回收。若是讓其部分或全部的冷凝，鍋爐的效率也會隨著天然氣的利用率的增加而提高。根據(jù)熱力學(xué)的第一定律，能量是永恒的，既不能被制造出來，更不能被消滅掉，但是熱能可以和動能之間互相轉(zhuǎn)化，熱能為動能提供動力，動能再轉(zhuǎn)化為熱能。因?yàn)榱私獾綗煔庠诶淠坝懈咂肺粺崃浚钥梢詫⒏咂肺坏臒煔膺M(jìn)行階梯式的回收利用。

大致通過三個(gè)階段的回收利用來將煙氣降低到環(huán)境溫度。第一階段是利用翅片管換熱技術(shù)，把煙氣溫度降低到60℃-70℃，產(chǎn)生的熱水可以放進(jìn)鍋爐內(nèi)繼續(xù)加熱或者用于采暖熱水。第二階段是利用直接接觸式的噴淋換熱技術(shù)，充分吸收剩余煙氣中的潛熱和顯熱，與此同時(shí)，還可以把煙氣中夾雜著的硫化物、氮化物等污染物在水中溶解，起到了很高的環(huán)保效用。第三階段是利用翅片管換熱技術(shù)，回收余熱，預(yù)熱鍋爐內(nèi)的冷空氣，升到一定的溫度，可以起到加溫加熱的作用。

2 煙氣余熱的回收技術(shù)

2.1 利用換熱器進(jìn)行回收

換熱器在回收煙氣的余熱技術(shù)中最常被使用。合理的選擇換熱器對回收利余熱技術(shù)來說尤為關(guān)鍵。根據(jù)換熱的方式可以將換熱器回收煙氣余熱分為間接接觸換熱和直接接觸換熱。

換熱時(shí)水不會觸碰到煙氣，換熱后對水質(zhì)也沒有影響，并且可以很好的控制煙氣和水的溫度，這種余熱回收換熱器是間接接觸式的。煙氣中存在的氮氧化物會在冷凝時(shí)被凈化掉一部分，由于煙氣的冷凝水是酸性的，會對設(shè)備造成一些腐蝕，所以防腐性是間接接觸式換熱設(shè)備所必備的屬性。這種形式的換熱器可以阻擋一定的熱量，傳熱的系數(shù)偏低，但是它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，換熱的面積也比較大，所以會受到安裝的空間限制。

2.2 利用熱泵進(jìn)行回收

天然氣在燃燒時(shí)所產(chǎn)生的酸性物質(zhì)開始凝結(jié)的溫度（稱為煙氣露點(diǎn)），通常情況下會在55℃-65℃之間，若是供熱的回水溫度低于煙氣的露點(diǎn)范圍，就可以對煙氣冷凝的余熱進(jìn)行回收;如果高于煙氣的露點(diǎn)范圍，就可以通過熱泵回收煙氣冷凝的余熱，從而進(jìn)行供熱回水。熱泵的形式可以采用吸收式熱泵和電壓縮式熱泵。當(dāng)前對于回收余熱方法研究更加廣泛的是吸收式熱泵，因?yàn)橥ㄟ^鍋爐所提供熱水或蒸汽是它所需的驅(qū)動熱源。但不足之處是投資吸收式熱泵的成本較高，安裝所需的空間也比較大。鍋爐的容量不同，所選擇的熱泵也不同。0.01MW-10MW的鍋爐對于電壓縮式熱泵比較適用。

3 煙氣余熱回收的過程中技術(shù)的問題分析

煙氣余熱的回收利用，不但要考慮余熱的利用，還要考慮通過余熱利用所產(chǎn)生的相關(guān)技術(shù)問題。主要包括因?yàn)闊煔饫淠龝r(shí)出現(xiàn)的酸性冷凝液的處理問題，和酸性冷凝液對吸收余熱回收設(shè)備的腐蝕性等問題。

3.1 冷凝液處理

煙氣在被冷凝時(shí)會吸收煙氣中的一些二氧化硫、二氧化氮等化學(xué)污染物，會產(chǎn)生酸性的冷凝液體。這種冷凝液體可以用土壤吸收法、稀釋法或藥劑處理法進(jìn)行處理。通常情況下，被稀釋或中和的冷凝液會直接排入市政污水處理的管網(wǎng)中，不進(jìn)行處理或再次利用，對水資源產(chǎn)生嚴(yán)重的浪費(fèi)。冷凝液可以利用酸堿中和的辦法儲存在集水設(shè)備里，根據(jù)周圍居住的居民、生態(tài)環(huán)境、工業(yè)需求及水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，把水進(jìn)行分級處理再供給給對應(yīng)的用戶。

3.2 設(shè)備的防腐蝕

腐蝕性的存在會大大降低煙氣余熱回收裝置的使用壽命，解決這種腐蝕性有兩種方法，提高設(shè)備防腐蝕的能力和在煙氣冷凝前減少酸性氣體的濃度。提高設(shè)備的防腐性，可以將傳統(tǒng)的不銹鋼換熱器換成高分子的塑料換熱器，從而達(dá)到低溫防腐的目的。還可以使用防腐的鍍膜技術(shù)，這不僅解決了冷凝換熱器的防腐性低，還可以增加換熱器的傳熱性能。為了降低煙氣中存在的酸性氣體濃度，一定要在煙氣冷凝之前做凈化，還要將堿性藥劑放入余熱回收的循環(huán)水中，來進(jìn)行中和反應(yīng)，也可以降低對設(shè)備的腐蝕性。

4 結(jié)束語

通過本文可以了解到燃?xì)忮仩t煙氣余熱的回收方式多種多樣，可以利用換熱器和熱泵的方法回收煙氣余熱，但在這些回收余熱的方式方法中也存在著一些問題，如回收余熱裝置的防腐性，在回收時(shí)所產(chǎn)生的冷凝液處理等問題，面對這些問題，我們要從根源上去解決，這樣不但可以保持能源不被浪費(fèi)，還可以減少一些資金上的損失。

參考文獻(xiàn)：

[1]秦柏，吳超，隋廣明.燃?xì)忮仩t煙氣余熱深度回收[J].哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，19（05）：71-75.

[2]張群力，張秋月，曹明凱，等.燃?xì)忮仩t煙氣余熱回收利用技術(shù)研究[J].建筑科學(xué)，2016，32（06）：133-141.