天津某燃气锅炉烟气余热深度利用方案

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1、天津某燃气锅炉烟气余热深度利用方案　　摘要：本文以天津某燃气锅炉项目为例，利用直燃式吸收式热泵产生的低温冷水与燃气锅炉尾部烟气进行直接接触式换热，将烟气温度降至30℃甚至更低再排放至环境中，起到良好的经济效益、环保效益、社会效益。　　关键词：燃气锅炉；烟气余热；深度利用　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.050　　1前言　　利用直燃式吸收式热泵产生的低温冷水与燃气锅炉尾部烟气进行直接接触式换热，将烟气温度降至30℃甚至更低再排放至环境中，回收的热量通过直燃式吸

2、收式热泵供出，用于加热热网回水，提高能源综合利用效率，降低能源消耗，减少了大气污染物排放，同时烟气中冷凝水的析出，起到良好的经济效益、环保效益、社会效益。　　2项目概述　　天津某燃气锅炉为利用原有燃煤锅炉房进行改造，安装4台58MW燃气热水锅炉，安装直燃型烟气余热回收装置，回收4台锅炉的烟气余热，技术方案简要描述为：燃气锅炉烟气在烟气余热回收设备中放出显热和潜热，使烟气温度降至30℃或者更低温度，通过烟囱排至大气。烟气余热回收设备以天然气为驱动热源，提取燃气锅炉烟气热量，用于区域集中供热。　　经过现场调

3、研及计算分析，每台锅炉可配套建设余热回收量为6MW的余热回收机组。在锅炉排烟温度为70℃时，该套装置可以回收烟气余热约6.38万GJ，折合年减少天然气耗量约188万Nm3。　　3项目必要性　　近几年天津及周边地区相继出现大规模雾霾天气，2013年9月17日环保部、?l展改革委等六部门联合印发《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》。该《实施细则》分主要目标、重点任务两部分。主要目标是：经5年努力，京津冀及周边地区空气质量明显好转，重污染天气较大幅度减少。力争再用5年或更长时间，逐步消除重污染

4、天气，空气质量全面改善。具体指标是：到2017年，北京市、天津市、河北省细颗粒物（PM2.5）浓度在2012年基础上下降25%左右，山西省、山东省下降20%，内蒙古自治区下降10%。其中，北京市细颗粒物年均浓度控制在60μg/m?左右。　　锅炉房清洁节能改造项目是在煤改气项目基础上进行的，能够在节能与环保两方面做出贡献。通过进一步回收烟气废热（相比于加装普通烟气节能器）提高能源综合利用效率，降低能源消耗。同时通过低温氧化法脱硝技术，可大幅减少NOX的排放量。　　4项目现状　　本项目锅炉房共安装4台锅炉，

5、设计最大供热负荷为232MW，根据年负荷延续时间曲线，一个供暖季锅炉房设计年总共热量为191万GJ，供暖期内平均供暖热负荷180MW，最小负荷117MW。　　锅炉的排烟温度为70℃，燃气锅炉供热效率94%，则年耗气量约为5439万Nm3，天然气价格按照2.36元/Nm3计算，则耗天然气费用约为12836万元。　　以下计算按实际运行情况分析，1台锅炉80%负荷运行，锅炉总回水温度在38℃～48℃之间波动，平均回水温度45℃，热网水流量按830t/h进行计算。因此，其系统热力平衡图表分别如图1所示。　　5方

6、案原理　　天然气燃烧后排出的烟气中含有大量的水蒸气，烟气中水蒸气的汽化潜热占天然气低位发热值的10%左右，若能将此冷凝热回收利用，则可提高天然气的利用效率10%以上，　　烟气中的余热有很大一部分存在于水蒸气潜热之中，因而在降低烟气温度，回收显热的同时，将烟气中的水蒸气潜热回收才能做到真正的烟气全热回收。燃气锅炉高温烟气的水蒸气处于未饱和的状态，因而必须通过降温使水蒸气冷凝析出。如果要将水蒸气冷凝，必须将烟气温度降低到对应的露点温度以下。对于天然气锅炉的烟气，其露点温度一般在55-60℃。通过计算，烟气的

7、显热段排烟温度降低20℃，锅炉效率提高1%，潜热段温度降低3～5℃，锅炉效率就提高1%。常规的烟气余热回收技术是利用烟气与热网水换热或者烟气与空气换热，回收余热量的多少受制于热网的回水温度和空气的进口温度。通常热网的回水温度不会低于40℃，导致烟气很大一部分冷凝热无法回收；而空气与烟气换热，在潜热段空气每升高4～7℃，烟气才能降1℃。因此，这要求烟气余热回收装置必须具备较强的热交换能力，将高温烟气降低到足够低的温度，将烟气中的水蒸气尽可能多地凝出，释放尽可能多的潜热。　　本项目方案利用吸收式热泵产生的低

8、温冷水与烟气进行直接接触式换热，将烟气温度降至30℃甚至更低再排放至环境中，回收的热量通过吸收式热泵供出，用于加热热网回水。通过本方案可以深度回收烟气中水蒸气的冷凝热，使天然气的利用效率提高10%以上；产生的烟气冷凝水可以回收，具有节水效果。　　在燃气锅炉房内增加一套采用天然气驱动的烟气余热回收设备以及相应的烟道，用以回收锅炉烟气余热加热热网水。　　烟气余热回收设备主要设备如下：　　直接接触式换热器（含水处理装置）：烟气与来自直燃型吸收式热