燃气锅炉排烟余热分析

以煤炭作为主要燃料的工业锅炉仍占据着主导地位。随着天然气工业的迅速发展，以此种清洁能源为燃料的锅炉将会逐渐增多。与燃煤相比，燃烧天然气虽然排放的二氧化硫及氮氧化物的含量很少，减轻了对环境的压力，但燃烧后产生的大量水蒸气随高温烟气排放到环境中，造成了能量的严重浪费。而采用冷凝式锅炉将高温烟气中的显热和潜热予以回收，可以达到充分利用能源降低运行成本的效果。引言冷凝式换热器就是增设在天然气锅炉尾部的余热回收装置，当烟气在通道内通过传热面，温度降至露点温度以下，从而使排烟中的水蒸气凝结释放潜热传递给回收工质，可以将排烟中大量的能量加以回收利用，从而达到节能环保的效果。随着制造工业的不断发展，各种新型高效的冷凝换热装置层出不穷，不论从结构还是实际余热回收效果来看都有了非常大的改进。1烟气的特性分析天然气成分绝大部分为烃，燃气锅炉排烟中水蒸气的含量较高，分析表明，排烟中可利用的热能中，水蒸气的汽化潜热所占的份额相当大。每1m3天然气燃烧后可以产生1.55kg水蒸气，具有可观的汽化潜热，大约为3700kJ/Nm3，占天然气的低位发热量的10%以上。传统锅炉中，排烟温度一般在160～250℃，烟气中的水蒸气仍处于过热状态，不可能凝结成液态的水而放出汽化潜热。因此传统的天然气锅炉理论热效率一般只能达到95%左右，利用冷凝式换热器只要把烟气温度降到烟气露点温度以下，就可回收烟气中的显热和水蒸气的凝结潜热，按低位发热量为基准计算，天然气锅炉热效率可达到和超过110%。本文以纯天然气为例对烟气的露点温度以及锅炉理论热效率进行计算分析，表1为纯天然气的成分。1.1露点计算在水蒸气分压力不变的情况下，使空气冷却至饱和湿蒸汽状态时，将有水滴析出，此时的温度即为露点温度。天然气燃烧特性分析(以1m3天然气计算)烟气中水蒸气的体积分数达17˙4%，若燃烧在大气压力下进行，当空气过量系数α为1.1时(本文中的计算均以此作为计算依据)，其相应的烟气露点温度是57℃。露点温度随过量空气系数的变化曲线见图1。通过观察可知，烟气露点温度随过量空气系数的变化而变化。因为根据道尔顿分压定律，露点温度的高低与烟道中水蒸气的分压量(即水蒸气的含量)成正比，随着过量空气系数的增加，烟道中水蒸气的相对体积减小，水蒸气的容积份额会有所下降，其露点温度也随之降低。实际上，虽然各地方天然气中成分含量有所不同，但由于其主要成分均为甲烷且占绝大部分，其他成分影响很小，经计算的露点温度误差不超过0.3%(符合实际要求的范围)，并且由于实际燃烧的影响因素较多，也使得计算不可能达到很精确，通常是在理论值附近的一个范围内波动，在实际应用中还需根据不同情况进行修正分析。2.3余热回收器管内壁结垢问题受热面管内壁结垢主要发生在蒸发段，因为蒸汽的溶盐能力与水比较相差很大。而在余热回收系统中最高点温度也不会超过120℃，整个系统仍处于液相，管内壁结垢问题较小。3结束语(1)与煤和石油相比，天然气是一种非常理想的清洁能源，排放烟气对环境压力小，并且非常适合将其改造为冷凝式余热回收锅炉，提高锅炉利用效率。(2)天然气锅炉排放的烟气中含有一定量的水蒸气，若将排烟温度降低到露点温度以下回收水蒸气释放的气化潜热，可将锅炉效率提高1