天然气锅炉烟气冷凝热能回收的研究

节 能 与 环 保 ·!"· #$$" 年第 " 期 节能与环保 天然气锅炉烟气 冷凝热能回收的研究 贾力 孙金栋 李孝萍 %北京建筑工程学院， 北京 "$$$&&’ 摘要： 通过理论分析与实验研究， 得到烟气冷凝的特点。采用耐腐蚀材料和低阻力设计， 利 用锅炉给水或其它用水冷却天然气锅炉的排烟实现部分水蒸汽冷凝，降低锅炉排烟温度，回收物 理显热的同时， 回收部分汽化潜热。 利用高低位发热量差的能量， 提高天然气锅炉热效率 () 以上， 同时， 降低 *+, 的排放， 节能与环保效益显著。 关键词： 烟气冷凝； 冷凝锅炉； 余热利用 ! 前言 我国能源结构的最大特点是以煤为主，占到四 分之三以上。与天然气、 轻柴油等燃料相比， 煤的能 源利用率和污染物排放均存在较大问题。北京地区 拥有两万余台锅炉，长期燃用固态燃料，导致北京 大气环境迅速恶化，为改善北京地区空气质量- 党 中央、国务院十分重视，市政府采取了多项政策与 措施- 取得了决定性成果。以天然气、 轻柴油代替煤 炭作为锅炉的燃料即是主要措施之一。 燃料结构改为以天然气和轻柴油为主后，新的 问题出现。主要是以下几个方面，首先是燃料成本 明显提高，天然气和柴油的热值价格是煤炭的几 倍，用户的运行费用大幅度升高，影响了使用积极 性；其次是天然气和轻柴油燃烧仍然排放相当数量 污染物，如氮氧化物等，降低排放的最有效方式是 减少燃料消耗；此外，天然气和轻柴油的高低位发 热值相差较大，如天然气相差 "$) 左右，目前天然 气锅炉的排烟温度较高， 个别达到 !$$./， 以低位发 热值计算的热效率很少有明显超过 0$) 的， 不仅物 理显热浪费较大，而且高低位发热值相差的汽化潜 热完全浪费。 在北京市科委 “ 九五” 社会发展项目的支持下， 针对天然气锅炉的排烟余热利用与烟气净化进行 了专项研究，取得了满意的结果，并在实际工程中 得到验证。 " 烟气冷凝机理 与固体燃料煤不同， 燃油燃气以 / 和 1 为主要 可燃成分 %煤以 / 为主’，由于含有相当多氢元素， 燃烧产生水蒸气量较大，吸收大量热量，因而天然 气的高位发热量比低位发热量高 "$) 左右，大约 "$) 的热量由水蒸气带走。 天然气的主要可燃成分为甲烷 %/1&’，为简化 计算， 认为天然气成分均为甲烷。 反应方程式： /1& 2 #!%+# 2 !3 45*#’ 6 /+# 2 #"%1#+’ " 2 #%" 7 "’ %1#+’ 8 2 43 (#!*# 2 #%! 7 "’+# 式中：!—过量空气系数； "—水蒸气冷凝率； ! 6 " 7 %03 (# " ! "’ 9......