燃气锅炉排烟冷凝热回收技术

燃气锅炉排烟冷凝热回收技术

史良成

重庆钢铁能源环保有限公司 401220

摘要：燃气锅炉可分为天然气锅炉、煤气锅炉等，而本公司是主要利用高炉、焦炉等产生的高炉煤气、焦炉煤气以及混合煤气进行发电。燃气锅炉的主要特点是环保清洁、热效率高、安全性能高、运行成本低，但是在运行过程中，会产生热能的浪费，为了遵循可持续发展战略，本文基于冷凝热回收的相关知识进行了简述，简要介绍了烟气中水蒸气的冷凝回收技术研究现状，以及各项技术的优缺点。

关键词：冷凝热回收技术；锅炉系统；现状

一、研究背景

现在燃气锅炉应用较为广泛，但是对于热能的利用率却不高，因为锅炉排出的烟气会带走大量的热量,并且烟气的含水率高,尤其是燃用燃烧纯焦的锅炉，不仅排烟温度极高，而且烟气中的含水量也高达百分之十五，为了实现能源的高利用率，对烟气中水蒸气的冷凝回收技术进行的研究是十分有必要的，该技术可以实现锅炉排烟中水蒸气的回收，回收之后还可以实现水循环，可以有效解决部分地区的富煤缺水问题。另外，此技术还可以有效协调除尘，因为水蒸气可以包裹住部分的烟尘，还可以实现环保节能的目的，一举多得。

二、燃气锅炉排烟冷凝热回收技术现状

2.1产生冷凝水的原因

燃气锅炉烟气冷凝水产生的原因有其二:（1）燃气锅炉烟气中水蒸气在低于露点温度时会冷凝成水;（2）燃气锅炉的热效率比较高，但是排烟温度比较低。锅炉在长期低负荷运行状况下，烟气温度远低于烟气露点的温度，这时，也会有冷凝水的产生。

2.2技术原理

因为越来越多的人的环保意识的增加，全球对于环境保护的重视程度的增加，越来越多的研究人员开始投入到可回收资源的研究中去，而锅炉烟气余热回收的技术作为可回收资源中的大头，对于其研究由来已久，从简单的显热回收利用再到复杂的潜热回收机理研究，回收利用率逐步提高。

目前对于水蒸气的冷凝回收技术的研究主要有两个方向，一种是膜分离技术，另一种是降低温度，降至水露点温度以下，对冷凝液进行回收处理，即冷凝换热。但是通过概述不难发现，目前对于此项技术的研究和应用并不广泛，因为燃煤锅炉所使用的燃料中多含有硫元素，若是降低温度，使烟气凝结成冷凝液，会造成严重的低温腐蚀现象﹐而对于燃气锅炉中使用的金属材料的抗腐蚀问题还亟待解决。一方面要想办法循环利用，另一方面利用过后的冷凝水也要及时的排出锅炉，以免出现冷凝水集聚多，高温腐蚀等，影响锅炉正常运行。

在研究初期，技术的主要原理是利用空气预热器和省煤器等设备，利用热烟对进口空气及锅炉的循环回水进行预热，但是空气的比热较小，所以空气预热器对热能的回收利用率不高;针对省煤器，由于锅炉的循环回水温度较高，造成其与烟气的换热温差较小，所以需要的安装面积较大，但是受经济原因还有安装空间的原因所限，烟气热能的回收利用率也不是很高，烟气中仍然有大量的热量未能回收利用，尤其是冷凝热量，能源利用率仍然较低。

随着对此项技术的研究的深入，相关技术人员研发出了冷凝式烟气余热的回收利用方式，下文针对此技术进行简介。

三、技术简介

3.1膜分离技术

此项技术主要利用的是半透膜的分离方法，借用不同物质渗透速率的不同来达到实现分离的目的。因为该技术的原理特点，半透膜具有选择性渗透的特点，即只允许水蒸气分子或水分子通过，因此使用膜分离技术分离出来的水分纯净度高，可以直接用于锅炉的水循环。

但是现阶段膜分离技术还存在些许问题，主要问题有：（1）使用该技术实现对水分子的分离，周遭对其影响甚多，但是如何影响，原理还不是很清楚；（2）国内外膜材料种类众多，并且锅炉燃烧所使用的煤质有较大的差别，没有科学有效的方式或者参考依据来选取合适的膜材料。

3.2冷凝回收技术

目前较常见的是冷凝换热技术，换热原理是热传学理论，烟气中水回收系统采可回收烟气中的水分，回收后的水在经过一定的处理之后可回收再利用，实现水循环，有效节能。目前主要技术有两种，一种是直接喷淋换热方式，该技术的优点是换热效果强﹐循环冷却水量较少,成本较低，但是也存在一定的缺陷，冷凝水与循环冷却水混合时﹐因为冷凝水的水质问题，会使循环冷却水水质变差，并且pH值偏低，设备易被腐蚀，所以还需要对回收的冷凝水进行处理，对设备进行防腐处理；另一种是换热器间接换热方式，该技术的设备系统简单，并且循环冷却水为闭式循环，水质有保障，无需特殊处理。但这种换热方式成本较高。

冷凝换热存在三个难点，第一个是换热温度差小，换热难度大；第二个是排烟温度低于露点温度，析出冷凝水；第三个是冷凝水呈酸性，因为锅炉燃料本身的特点，烟气中还有氮氧化物和少量硫氧化物，这些物质易溶于水，会酸化冷凝水，不利于冷凝水的再利用，也不利于设备的保护，因为设备多金属，没有很好的防腐设施，在制作冷凝换热器时，一是要注意选材，选用耐酸耐腐蚀材料，第二个是要注意冷凝水的处理问题，用化学药物对其进行酸碱中和处理。

四、小结

科技在不断进步，但是为了我们共同生活的家园，环境保护永无止境，除了需要解决污染问题，对于资源的利用问题也要重视，争取资源的回收利用最大化，从源头进行资源的有效利用。现在，很多使用燃气锅炉设备的企业都选择了烟气冷凝回收技术，针对冷凝水进行回收再利用，实现水循环，同时实现对热能的有效利用，是节能减排的有效途径。相信在未来，对于资源的循环再利用，可以得到更有效地解决办法，相信更多研究人员更开辟出一条高使用效率、低污染排放的资源可持续发展道路。

参考文献

1. 张晓晖, 刘大为. 燃气锅炉排烟冷凝热回收技术[J]. 工业锅炉, 2008(04):8-12.

2. 胡少波, 姚正华. 燃气锅炉排烟冷凝热回收分析[J]. 装备制造技术, 2012(11):125-126.

3. 郝幼江. 燃气锅炉烟气冷凝余热回收技术探讨[J]. 建筑工程技术与设计, 2017, 000(010):1149-1149.