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余热回收

余热回收装置,蒸汽余热回收 ,余热回收装置,热管式余热回收装置

  随着我国经济的发展以及环保要求的提高,越来越多的燃油燃气锅炉投入使用。国家新出台的节能政策和标准对节能提出了新的要求。由于油气资源的日趋紧张以及用户的燃料费用大幅提高,提高锅炉的效率日趋迫切。
  其中利用锅炉排烟余热是有效的途径之一。锅炉排烟温度直接影响到锅炉机组的经济性和尾部受热面工作的安全性。选择较低的排烟温度可以降低锅炉的排烟损失,有利于提高锅炉热效率,节约能源及锅炉运行费用。但排烟温度降低却使尾部受热面中烟气与工质的传热温压减小,传热面积增大,金属消耗和设备初投资增多。另外排烟温度过低还会引起烟气中硫酸蒸汽的凝结,使低温受热面腐蚀堵灰。所以多数锅炉的排烟温度在200℃左右。
  热管式
余热回收装置和冷凝式余热回收器可有效解决上述难题,回收排烟的余热降低排烟温度。第一步:利用热管式余热回收器将烟温降低到90℃;第二步:利用冷凝式余热回收器将排烟温度降至40℃左右,可有效回收烟气中水蒸汽的汽化潜热,节能效益是相当显著的。

  热管式
余热回收器特点:
1. 导热效率高 热管为导热原件,热管内部主要靠工作液体的汽、液相变传热,热阻很小,因此具有很高的导热能力。与同体积铜棒相比,导热率是其几百倍。
2. 安全可靠性高 热管余热回收器可以通过回收器中隔板使冷热流体完全分开,在运行过程中即使单根热管因为磨损、腐蚀、超温等原因发生泄露,不会发生冷热流体的混杂。
3. 经济性好 比较容易地实现冷、热流体的完全逆流换热,获得较大的对数温差,同时两侧受热面均可采用螺旋肋片管。这样换热器可以做的非常紧凑,体积小,占地少。
4. 烟侧阻力小 烟侧阻力<30Pa,不用加设引风机,系统简单,不会影响锅炉正常运行。
5. 节能效果显著 以4t/h燃气蒸汽锅炉为例,每小时节约燃气15.5Nm3,全年节燃气77500Nm3,年节约燃气费13.95万元。不到半年成本即可回收。
适用于建材,石油,化工,冶金领域。

冷凝余热回收锅炉热效率分析
  燃料中含有大量氢元素,燃烧产生大量水蒸汽。每1NM3天然气燃烧后可以产生1.55KG水蒸汽,具有可观的汽化潜热,大约为3700KJ,占天然气的低位发热量的10%左右。在排烟温度较高时,水蒸汽不能冷凝放出热量,随烟气排放,热量被浪费。同时,高温烟气也带走大量显热,一起形成较大的排烟损失。
  烟气冷凝余热回收装置,利用温度较低的水或空气冷却烟气,实现烟气温度降低,靠近换热面区域,烟气中水蒸汽冷凝,同时实现烟气显热释放和水蒸汽凝结潜热释放,而换热器内的水或空气吸热而被加热,实现热能回收,提高锅炉热效率。

  锅炉热效率提高:1NM3天燃气燃烧生产理论烟气量约10.3 NM3(大约12.5KG)。以过量空气系数1.3为例,产生烟气14 NM3(大约16.6KG)。取烟气温度200℃降低至70℃,放出物理显热约1600KJ,水蒸汽冷凝率取50%,放出汽化潜热约1850 KJ,总计放热3450 KJ,约是天然气低位发热量的10%。若取80%烟气进入热能回收装置,可以提高热能利用率8%以上,节省天然气燃料近10%。

  传统锅炉中,排烟温度一般在160~250℃,烟气中的水蒸汽仍处于过热状态,不可能凝结成液态的水而放出汽化潜热。众所周知,锅炉热效率是以燃料低位发热值计算所得,未考虑燃料高位发热值中汽化潜热量的热损失。因此传统锅炉热效率一般只能达到87%~91%。而冷凝式余热回收锅炉,它把排烟温度降低到50~70℃,充分回收了烟气中的显热和水蒸汽的凝结潜热。

  以天然气为燃料的冷凝余热回收锅炉烟气中水蒸汽容积成分一般为15%~19%,燃油锅炉烟气中水蒸汽含量为10%~12%,远高于燃煤锅炉产生的烟气中6%以下的水蒸汽含量。目前锅炉热效率均以低位发热量计算,尽管名义上热效率较高,但由于天然气高、低位发热量值相差10%左右,实际能源利用率尚待提高。为了充分利用能源,降低排烟温度,回收烟气的物理热能,当换热器壁面温度低于烟气的露点温度时,烟气中的水蒸汽将被冷凝,释放潜热,10%的高低位发热量差就能被有效利用。

3、冷凝式锅炉的设计思想及原理:
(一) 冷凝余热回收锅炉原理
1、天然气(LNG)以及其它的燃气燃料主要是碳(C)和氢(H)两元素结合而成的化合物,能保持完全燃烧,因其不含硫磺成份,所以不产生在低温条件下腐蚀金属的硫酸(H2SO4)和亚硫酸(H2SO3),是一种清洁的燃料。

天然气的主要成份:

CH4 + C2H6 + C3H8 + C4H10 + N2

甲烷 + 乙烷 + 丙烷 + 丁烷 + 氮

(%) 90 + 6.8 + 2.5 + 1 + 0.3 =100

2、含在燃气中的氢(H)在锅炉内部燃烧时与氧结合成水。生成的水从燃烧时产生的热量(高位发热量)中吸收约10%的气化热而变成水蒸汽,与排出的烟气一道排出。(冬季水蒸汽与冷空气相遇而凝结,从烟囱观察到冒白烟应是这个原因。)

燃气的高位发热量 - 汽化热(潜热) = 低位发热量

9450Kcal/NM3 - 950Kcal/NM3 = 8500Kcal/NM3

3、水在高温烟气中,吸热蒸发为水蒸汽,水蒸汽遇到通过冷空气或冷水的传热面,重新凝结成水而释放潜热(汽化热539Kcal/kg)。冷凝余热回收锅炉就是在燃气锅炉的排烟通道上设置通过冷水的热交换器和加热空气的空气预热器,烟气在通过热交换器的传热面时水蒸汽重新凝结为水,将其汽化热(潜热)释放出来,并加热交换器内的介质(冷水或空气)。

4、锅炉热效率的计算:

锅炉的正平衡效率:

η=(锅炉出力×饱和蒸汽焓-给水量×给水焓)÷(燃料消耗量×燃料的低位发热量)

5、将余热回收炉的原理公式化、图表化如(图-1),蒸汽/温水锅炉,炉水的饱和温度比低温水锅炉相对的高,排烟温度也相对要高。显热和潜热均由温水回收的话,则能加热的温水量过大无法处理,故而设置空气预热器。
 

 
 

 

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