李晓芳
（乌鲁木齐热力工程设计研究院新疆乌鲁木齐830000）
摘要针对大型燃气锅炉房的锅炉回收尾气中的显热以及水蒸气气化潜热，将尾气温度降低至35℃以下。本文就燃气锅炉烟气余热利用进行探讨。
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 气化潜热 雾霾 余热利用 减排
一、前言
资源节约和环境保护是我国的基本国策，“十二五”规划《纲要》提出，2012 年新疆乌鲁木齐大范围的煤炉改燃气炉采暖工程为全国带了个好头，全国各地城市都在积极倡导和实施煤改燃气工程，以减少城市污染和雾霾天气，随着改燃力度的增加，虽然新技术在不断应用，但城市雾霾还是越来越严重，雾霾天气是否与冬季运行的燃气锅炉大量排出水蒸气有关？这在业界也受到一定怀疑。另外，燃气价格的持续走高，直接对供热单位的运行成本造成压力，因此，如何进一步的节能减排，热企及厂家也在积极探讨和研究。
二、应用背景
热水燃气锅炉在使用过程中，10 蒸吨负荷，约对外释放烟气9 000 Nm3/H～9 500 Nm3/H，根据相关热力计算，不同排烟温度下，每10 蒸吨负荷尾气对外带走的热量（即锅炉排烟热损失）见表1。
从上表可以看出，在通常情况下，锅炉排烟热损失是惊人的，如果我们能回收烟气中的余热，用于加热热网回水，可以大大节省天然气耗量，使企业能源成本下降，带来经济效益的同时，也积极响应国家节能减排政策，带来积极的政治效益。
三、燃气锅炉尾气余热分析
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％。而通过烟气冷凝回收装置，把排烟温度降低到60 ℃～70 ℃，可充分回收烟气中的显热和水蒸气的凝结潜热。
燃气锅炉的燃料是天然气，主要成分是CH4，因此燃烧后的烟气中会含有大量的气态H2O，占烟气比例的约17%，当烟气温度降低时，尾气中的水蒸气饱和湿度也随之降低；当温度降低至55 ℃以下时，燃气锅炉尾气中的水蒸气随之冷凝出，同时释放大量的汽化潜热（每冷凝出1kg 水，相当于释放2 400 kJ 热量）。见图1。
下面均按锅炉10 蒸吨出力进行计算。
燃气锅炉单位烟气产量：12.01Nm3/Nm3天然气
每10 蒸吨燃气锅炉烟气总产量：774×12.01＝9 303 Nm3/h
1MPa 的饱和蒸汽焓值为2 780 kJ/kg，那么烟气的热焓大约相当于于1.6 t蒸汽的热焓，约占消耗燃气高位发热量的7.8%。这一比例，远大于锅炉散热损失、燃气不完全燃烧损失在总热量中的比例，因此，需要充分利用烟气的余热。见表2。
排烟20 ℃～60 ℃时，气态H2O 发生凝结时，大量潜热就被释放出来。当排烟温度从140 ℃降低到30℃时，可以得到1 MW的余热，同时会凝结大量的水，烟气中的潜热大部分得到回收；当烟气温度降低至30 ℃，整套供热系统热效率较排烟温度150℃提高14%，在同等负荷下，节省天然气耗量12%。
烟气冷凝回收装置在提高锅炉热效率的同时，可产生副产品-冷凝水。众所周知，冷凝水相当于蒸馏水，没有硬度，是极好的锅炉软化水来源，脱硫天然气由于组分纯净，燃烧灰尘少、PH值呈中性或弱酸性，生成的冷凝水在简单处理后即可作为锅炉补水。节约了锅炉软化水成本、减轻了工人劳动强度、减小了工业排放，因此可取得可观的经济和社会效益。
四、烟气余热回收原理
天然气主要成分是CH4，因此燃烧后的烟气中会含有大量的水蒸气，当烟气温度降至55 ℃左右时，烟气中水蒸气随之冷凝，同时释放大量的汽化潜热。水蒸气总体潜热量约为燃气低位热值的11%，因此降低排烟温度，使烟气中水蒸气冷凝，可以提高天然气利用效率，天然气利用效率随排烟温度的变化曲线见图2。
国内目前采用设置有烟气冷凝器、燃气吸收式热泵回收烟气余热两种类型，都可以降低排烟温度，提高燃气利用效率，节省锅炉房燃气用量。随着烟气中水蒸气的冷凝，能够降低排入大气中的水蒸气，冷凝水经过处理后可以回收利用，同时减少氮氧化物、二氧化硫和一氧化碳的排放。
五、余热回收工程案例
乌鲁木齐某热力公司燃气锅炉房为2012 年新建项目，2012年锅炉房安装三台SZS58-1.6/130/70-YQ 热水燃气锅炉。锅炉房主要设备情况及调查统计数据见表3。锅炉厂家配备了烟气余热回收装置，但无法使燃气锅炉排烟温度降到35℃。
1.对燃气锅炉房现状设备1#2#3#炉的调查情况。见表3。
根据锅炉房筹建办提供的2013 年—2014 年采暖季的运行记录，将2013 年—2014 年度运行记录归纳如下，见表4。
根据运行记录，锅炉厂家配备的烟气余热回收装置，正常运行时只能将烟气温度降至100 ℃以下。
2.改造后方案选型。见表5。
3.节能量。本项目锅炉总容量174 MW，预计一年采暖季可节省天然气511.2 万m3， 根据综合能耗计算通则GBT2589-2008，气田天然气折算为标煤系数为1.2 143 千克标准煤/ m3，折合成标煤为6 207 t；节约燃气费为700.35 万元；每燃烧1 m3天然气约产生1.8 kg 冷凝水，预计一年采暖季可回收冷凝水为10.05 万吨（冷凝水凝结率按65%计算），合计水费为22.35 万元。
六、结束语
通过本项目的实施，回收烟气中的余热，用于加热热网回水及燃烧空气，将烟气温度降低至露点温度以下，对提高锅炉的综合热效率作用非常有利，同时可大大节省天然气的耗量，使企业能源成本下降。在高能源利用的今天对解决企业的经济负担具有重大的意义。
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献
[1]燃油燃气锅炉房设计手册(第二版).
[2]2014 年全市重点建设项目实施方案. 乌党办发【2014】9号文件.
[3]乌鲁木齐市供热能源结构调整实施方案.2009，12.
[4]乌鲁木齐市供热发展“十二五”规划.
[5]乌鲁木齐市清洁能源供热方式研究.2009，11.
[6]国家现行的有关规范、规程、标准、规定等.