鍋爐煙氣余熱回收技術(shù)

1、鍋爐煙氣余熱回收技術(shù)第1頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三一、選題目的在當(dāng)今社會里，節(jié)能已成為繼煤炭、電力、石油和天然氣之后的“第五能源”。而在現(xiàn)在的工業(yè)鍋爐的使用中普遍存在著熱量利用率低下，排放煙氣余熱溫度過高，以及煙氣內(nèi)污染環(huán)境氣體含量過高等問題。 第2頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三目前工業(yè)鍋爐是我國主要的熱能動力設(shè)備,隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展,能源消耗日益增加,城市大氣質(zhì)量日益惡化的問題越發(fā)突出。在熱能動力方面能耗高、污染高的主要原因之一就是鍋爐的煙氣排放,鍋爐排煙問題一方面在于煙氣污染物的直接污染,另一方面就是過高的排煙溫度。 第3頁，共

2、32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三第4頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三二、鍋爐發(fā)展概況圓筒型蒸汽鍋爐（18世紀(jì)末）擴大容量提高參數(shù)（擴大受熱面）內(nèi)部受熱面外部受熱面煙管鍋爐（鍋筒布置）臥式立式單火筒雙火筒煙管火筒煙管橫煙管縱煙管（水管布置）水管鍋爐19世紀(jì)中橫水管豎水管直水管彎水管20世紀(jì)初第5頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三（一） 煙管鍋爐特點 高溫?zé)煔庠诨鹜不驘煿軆?nèi)流動放熱，低溫介質(zhì)在火筒或煙管外吸熱 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、水容積大、水質(zhì)要求低 缺點：爐溫低、燃燒差（尺寸受限） 傳熱效果差、排煙溫度高、熱效率低 汽壓

3、不宜提高、蒸發(fā)量受限 結(jié)構(gòu)剛性大、清洗水垢困難、易堵灰第6頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三（二） 水管鍋爐特點 高溫?zé)煔庠诠芡鉀_刷流動放熱，汽水在管內(nèi)流動而吸熱蒸發(fā) 優(yōu)點：擺脫了火筒、煙管鍋爐受鍋筒尺寸的制約，在燃燒條件、傳熱效果和受熱面布置方面得到根本改善，便于清洗和維修，提高了鍋爐容量、參數(shù)和熱效率，水質(zhì)要求高。第7頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三（三） 鍋爐的未來 未來發(fā)展方向： 大容量、高參數(shù)（效率高） 工業(yè)鍋爐方向： 降低成本簡化結(jié)構(gòu)、降低金屬耗量 提高運行經(jīng)濟性改善燃燒、提高熱效率 運行安全 機械化和自動化 環(huán)保第8頁，共32頁，

4、2022年，5月20日，23點45分，星期三三、國內(nèi)外煙氣回收技術(shù)的發(fā)展近十年來，由于能源緊張，隨著節(jié)能工作進一步開展。各種新型，節(jié)能先進鍋爐日趨完善。采用先進的燃燒裝置強化了燃燒，降低了不完全燃燒量。然而，降低排煙熱損失和回收煙氣余熱的技術(shù)仍進展不快。為了進一步提高鍋爐的熱效率，達到節(jié)能降耗的目的，回收煙氣余熱也是一項重要的節(jié)能途徑。 第9頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三美、日、蘇等工業(yè)發(fā)達國家都十分重視對工業(yè)煙氣余熱的回收利用，把熱管換熱器的研制、生產(chǎn)和推廣應(yīng)用工作放在優(yōu)先發(fā)展的位置，這就是熱管換熱器迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的原因。目前，國內(nèi)外煙氣余熱回收裝置大多采用金

5、屬換熱材料，主要結(jié)構(gòu)形式有回轉(zhuǎn)式換熱器、焊接板（管）式換熱器、熱管換熱器、熱媒式換熱器等。 第10頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三鍋爐煙氣余熱回收的方法 煙氣余熱回收途徑通常采用二種方法：一種是預(yù)熱工件；二種是預(yù)熱空氣進行助燃。預(yù)熱工件需占用較大的體積進行熱交換，往往受到作業(yè)場地的限制。預(yù)熱空氣助燃是一種較好的方法，一般配置在加熱爐上，也可強化燃燒，加快爐子的升溫速度，提高爐子熱工性能。這樣既滿足工藝的要求，最后也可獲得顯著的綜合節(jié)能效果。 第11頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三燃氣鍋爐對于燃氣鍋爐可以利用的煙氣余熱冷凝回收裝置進行回收。煙氣

6、余熱冷凝回收裝置的技術(shù)原理，就是利用溫度較低的水冷卻煙氣，把煙氣溫度降低到煙氣中的水蒸汽冷凝，同時實現(xiàn)煙氣顯熱和水蒸汽冷凝潛熱的回收利用，提高鍋爐熱效率。 第12頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三據(jù)調(diào)查每1標(biāo)準(zhǔn)立方米天然氣完全燃燒后，可節(jié)省燃氣8%左右。每1標(biāo)準(zhǔn)立方米天然氣完全燃燒后，冷凝水回收量0.65kg煙氣中的CO2減排量下降40，NOX減排量下降60。第13頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三以北京市為例：2008年冬季供暖共耗天然氣40億立方米。若全部安裝煙氣冷凝余熱回收裝置，可節(jié)約天然氣約3億立方米，可回收冷凝水約2600萬立方米。二氧

7、化碳往大氣中的排放量約減少3000萬噸。第14頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三第15頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三燃油和燃煤鍋爐但是由于石油、煤等燃料中均含有硫，在燃燒時，硫氧化物的產(chǎn)生是必不可少的，它與水蒸氣結(jié)合后即形成硫酸蒸汽。當(dāng)鍋爐尾部受熱面的金屬壁面溫度低于硫酸蒸汽的凝結(jié)點（稱為酸露點），就會在其表面形成液態(tài)硫酸（稱為結(jié)露）。第16頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三低溫露點腐蝕 低溫露點腐蝕機理關(guān)鍵是SO3的生成煙氣帶有大量的水蒸氣燃料中硫燃燒后全部生成SO2少量的SO2再與氧化合形成SO3當(dāng)煙氣溫度降到40

8、0以下時SO3將與水蒸氣化合生成硫酸蒸氣硫酸蒸氣凝結(jié)到受熱面上發(fā)生低溫硫酸腐蝕第17頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三防止低溫露點腐蝕的措施提高空氣預(yù)熱器換熱面的壁溫 提高空氣預(yù)熱器入口的空氣溫度可以提高預(yù)熱器冷端換熱面的壁溫，防止結(jié)露腐蝕。 在管式空氣預(yù)熱器內(nèi)將管子水平放置，使煙氣在管外橫流沖刷換熱面，空氣在管內(nèi)縱向流動。這樣設(shè)計的預(yù)熱器，其壁溫比立式管（煙氣走管內(nèi)）稍高，對減少低溫腐蝕有利。 若將尾部換熱面的壁溫控制在稍高于煙氣的露點溫度，可以完全防止露點腐蝕的發(fā)生。一般取金屬表面溫度比露點溫度高510。采用耐腐蝕材料第18頁，共32頁，2022年，5月20日，23

9、點45分，星期三以煙氣為熱源的空氣預(yù)熱器空氣預(yù)熱器型式按傳熱方式分間壁換熱式：管式和板式預(yù)熱器蓄熱換熱式：回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器按構(gòu)造型式分管式預(yù)熱器：鋼管、玻璃管、熱管、 鑄鐵翅片管等板式預(yù)熱器第19頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三板式空氣預(yù)熱器 由大量的平行的平板或各種沖壓的波紋板組合而成，煙氣和空氣在板間錯流而行進行熱交換。板式空氣預(yù)熱器流向氣-氣換熱板式預(yù)熱器第20頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三 板式空氣預(yù)熱器特點： 傳熱性能好，同樣流速的條件下其傳熱系數(shù)為鋼管式預(yù)熱器的1.21.5倍； 壓力降小，壓力降僅為鋼管式預(yù)熱器的2/53/5；

10、結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積能提供的傳熱面積大； 節(jié)省金屬，板厚和翅片相仿，僅1mm多； 抗腐蝕性能好，板材表面易進行多種處理，如涂防腐涂料、滲鋁以及“搪玻璃”等，使其冷端抗硫酸腐蝕能力大大提高，國外已能用于煙氣溫度達65； 清灰垢可用水沖洗；適合優(yōu)化設(shè)計及工廠制造。第21頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器工作原理和結(jié)構(gòu) 換熱元件由轉(zhuǎn)子帶動回轉(zhuǎn)，煙氣和空氣分別由上、下逆向流過。第22頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三優(yōu)缺點優(yōu)點： 換熱表面上冷凝的酸液量和硫酸濃度不斷變化，露點腐蝕比管式空氣預(yù)熱器輕。 快速流動的空氣可以起到一些吹灰作用，減少

11、了積灰。 因換熱元件連續(xù)轉(zhuǎn)動，只一個單孔擺動式吹灰器，就可吹到冷端截面上各個部位的積灰。 便于對腐蝕后的元件進行更換或調(diào)換放置位置缺點：有轉(zhuǎn)動部件，故漏風(fēng)量較多，能耗大，制造要求較嚴(yán)格，造價較高。第23頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三單體圖 鋼管式空氣預(yù)熱器預(yù)熱器型式立式：煙氣走管程，空氣走殼程。臥式：煙氣走殼程，空氣走管程。立式和臥式空氣預(yù)熱器均可由幾個單體所組成。第24頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三優(yōu)缺點 結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、價格便宜、無轉(zhuǎn)動部件等。 換熱面密度小、當(dāng)量直徑大、所占地面或空間較多，特別是低溫區(qū)受熱面的露點腐蝕和積灰堵塞較

12、嚴(yán)重，因而妨礙了加熱爐熱效率的進一步提高。安裝 ：把鋼管式空氣預(yù)熱器直接放在對流室頂部。 ： 把預(yù)熱器放置在爐側(cè)地面的基礎(chǔ)上或鋼架上，將對流室的煙氣引下來，通過空氣預(yù)熱器和引風(fēng)機后再將煙氣由煙囪排出 。優(yōu)點：缺點：上置式下置式第25頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三玻璃管空氣預(yù)熱器 當(dāng)需要進一步提高加熱爐熱效率，降低排煙溫度，而在采用金屬預(yù)熱器會遭受嚴(yán)重腐蝕的情況下，才考慮用玻璃管空氣預(yù)熱器。 由于玻璃管空氣預(yù)熱器不能承受高溫，適宜在煙氣露點溫度以下工作，它是作為一種防腐措施付諸應(yīng)用的，所以一般都是和其他型式的預(yù)熱器聯(lián)合使用。結(jié)構(gòu)型式 與鋼管空氣預(yù)熱器不同之處：玻璃管與

13、兩端管板的連接；管箱中裝有若干支撐鋼管；玻璃管空氣預(yù)熱器中間不能設(shè)置隔板；裝有23排保護鋼管；玻璃管的長度不易過長等等。第26頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三五、鍋爐煙氣余熱回收與節(jié)能環(huán)保的貢獻 降低了排煙溫度,降低了煙氣對大氣環(huán)境的直接熱污染,大大降低排煙能量損失,提高了鍋爐運行效率。冷凝式換熱器在燃油燃氣鍋爐上的應(yīng)用,可以使煙氣中可凝性污染氣體如SO2和NOx 等凝結(jié),減少了煙氣中污染性氣體的排放。經(jīng)濟效益比較可觀,回收周期短。第27頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三煙氣余熱回收技術(shù)除了可大幅度節(jié)約能源外，由于冷凝的作用，排入大氣的有害物質(zhì)

14、也將大為減少。據(jù)科學(xué)測定，煙氣冷凝后排入大氣的有害物質(zhì)減少量如下：二氧化硫減少80%；水蒸氣減少60%；一氧化碳減少60%；煙塵減少93%；氮氧化物減少50%；二氧化碳減少40%。第28頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三因此，利用煙氣余熱回收技術(shù)除了節(jié)能外，排煙將更加符合環(huán)保要求。另外，據(jù)實際測定，煙氣冷凝后形成的冷凝水 pH值在 6 左右，略呈酸性，因城市污水為堿性，故冷凝水排入城市污水系統(tǒng)不會形成危害，但以排入工廠廢水處理系統(tǒng)處理為佳。第29頁，共32頁，2022年，5月20日，23點45分，星期三六、新技術(shù)展望由于金屬換熱器的使用存在很多的局限性， 所以在余熱回收技術(shù)方面存在很大的發(fā)展空間。陶瓷換熱器得到了很好的發(fā)展，因為它較好地解決了耐腐蝕，耐高溫等課題，成為了回收高溫余熱的最佳換熱器。第30頁，共32頁，2022年，5月20日