燃气锅炉烟气余热利用的途径及技术要点
燃气锅炉排出的烟气中含有大量余热,目前的燃气锅炉都安
装有烟气余热回收装置,但一般都是利用锅炉回水与烟气进行热
交换,只回收了烟气中的部分显热。因燃气锅炉烟气中水蒸汽占
比较大,且水蒸汽的汽化潜热较大,人们为了提高燃气的利用率,
把目光投向了烟气冷凝潜热回收技术。
本文通过对燃气锅炉烟气的特点进行分析,结合烟气余热回
收装置的方式,明确烟气余热回收的技术思路,对锅炉房的节能
降耗,降低运行成本提供一些参考。
一、烟气组成及热能分析
天然气与空气混合完全燃烧后产生的烟气中的主要成分是
CO2、N2、SO2、H2O和未燃烧的过量空气(与过量空气系数有关)。1Nm3天然气在过量空气系数为11时,燃烧所需实际空气量
约为106m3,烟气量约为12m3。1Nm3天然气的低位热值326MJ,
高位热值362MJ。燃烧后产生的烟气的焓见下表:
表1:燃烧每立方天然气产生烟气的温焓表
KJNm3
烟温C180908070605550454030
烟气显热31611580140512291053966878790702526
烟气潜热401540154015401540153441256419511465815
f烟气中烟气温度变化所引起的热量转移为显热,水蒸汽所含的汽化潜热为潜热,也就是水在发生相变时,所释放或吸收的热量。烟气中水蒸汽的体积含量在1520左右,潜热可占天然气的低位发热量的1097左右。
从此数据可以看出,潜热占排烟热损失的比重是很大的。而利用潜热,必须要把烟气温度降低到水蒸汽露点温度以下,使烟气中的水分由气态变为液态,从而释放烟气潜热,才能实现。
二、烟气中水蒸汽露点温度的确定烟气中水蒸汽的体积含量在1520之间,露点温度一般为5460C之间。如天然气中含有H2S,烟气中还会有SOX。SOX会与烟气中的水蒸汽结合形成硫酸蒸汽,硫酸蒸汽的酸露点温度要比水露点温度要高。所以会使烟气中水蒸汽露点提高。一般烟气中含量愈多,酸露点温度愈高。由于酸露点温度计算复杂且实际烟气组分变化较大,所以在实际应用中采用酸露点分析仪实测一定工况下的酸露点温度。一般烟气SOX含量在003左右时,露点温度可按5862C左右估算。当烟气温度低于露点温度时,烟气中水蒸汽开始凝结,烟温低于露点温度愈大,水蒸汽的凝结率也愈大。凝结率愈大,潜热回收比例也愈大。所以为提高烟气余热回收效率,与烟气进行换热的冷媒温度低于露点温度多些,才能确实做到冷凝换热。按表1估算,烟气余热回收装置的出口烟温一般低于露点温度2030C,才可使水蒸汽凝结率达到7080。
f三、烟气余热r