燃气锅炉排烟特性及余热回收潜力分析 彭旭.docVIP

中国工程热物理学会 传热传质学 学术会议论文 编号：143019 燃气锅炉排烟特性及余热回收潜力分析 吴金星 栗俊芬 许克 彭旭 (郑州大学化工与能源学院节能技术研究中心，郑州 450001) （Tel: Email: wujx@zzu.edu.cn） 0℃~220℃，本文考察了1台1T/h燃气锅炉的排烟情况，锅炉型号为额定MW，工作压力常压，额定出水温度85℃，额定回水温度65℃，热效率为83.5%，天然气耗量为。天然气的主要成分如表所示，天然气的高位发热量为3800低位发热量3600。表1 天然气的主要成分 成分 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 N2 CO2 H2 含量 69.32% 0.6% 0.08% 0.01% 0.72% 2.23% 0.04% 图1 空气含湿量对烟气露点的影响 图2 烟气温度对露点的影响图3 排烟温度对烟气冷凝率的影响 [9]。取过量空气系数为1.1、1.2和1.3，空气含湿量为0.0138，利用烟气冷凝率计算公式[9]分别计算出不同排烟温度、过量空气系数与冷凝率的关系，如图3所示。 冷凝率随排烟温度的升高而降低。当过量空气系数为1.1，烟气温度由55℃降至40℃时，冷凝率由16%升高到76%，烟气温度每降低1℃，平均冷凝率升高4%，当烟气温度由40℃降到25℃时，冷凝率由76%升高到86%，烟气温度每降低1℃，平均冷凝率升高0.66%。可见，要想大量回收烟气潜热，必须使排烟温度降低到露点温度以下，且排烟温度越低，回收的潜热越多。 2 余热回收潜力分析 2.1 显热损失计算 额定工况下锅炉每小时所需空气量和生烟气量结果如表所示。表2 额定工况锅炉每小时所需的空气量和生成的烟气量(Nm3） 项目 空气 二氧化碳 氧气 水蒸气 氮气 烟气 a=1.1 849.64 82.61 16.22 175.03 671.81 945.68 a=1.2 926.88 82.61 32.44 176.31 732.83 1024.20 不同排烟温度下的显热损失燃气锅炉效率提高值表 不同排烟温度下显热及锅炉效率提高值 式中：为水蒸气冷凝释放的气化潜热；为水蒸气的冷凝率；为水蒸气的质量；为水蒸气的气化潜热。 由烟气潜热计算公式，计算出烟气由90℃分别降低到80、70、60、50、40、30、20℃时所回收的潜热，不同排烟温度下烟气中水蒸气冷凝率、潜热量和效率提高值如表4所示。 表 各个温度下冷凝率、回收潜热和锅炉效率提高值 排烟温度/℃ 90 80 70 60 50 40 30 20 冷凝率/% 0 0 0 0 44.2 68.2 82.1 86.5 释放潜热/MJ 0 0 0 255.6 395.1 476.4 500 锅炉效率提高/% 0 0 0 8.6 13.3 16.0 16.8 2.3 烟气余热回收影响因素分析 （1）排烟温度 通过以上对烟气显热和潜热的计算，可得出锅炉效率提高与排烟温度关系，如图4所示。当排烟温度排烟温度越显热损失越大。再降低锅炉排烟温度可回收的潜热量增加幅度减小烟气中的水蒸气冷凝变得困难汽化潜热回收量的增幅逐渐减小 图 锅炉效率提高值随排烟温度的关系 排烟热损失锅炉效率水蒸气 不同燃烧方式的最佳过量空气系数 1.0~1.02 1.05~1.1 1.1~1.15 1.15~1.25 （3）燃气种类、送入锅炉空气的含湿量 氢元素含量高的燃料燃烧后产生的水蒸气量较大，烟气露点较高，便于烟气潜热的回收。送入锅炉中的空气含湿量越大，烟气露点越高，气化潜热越容易回收。 3 结论 水蒸气的含量是影响烟气露点最根本的因素，随着空气含湿量的增加，烟气的露点会升高；当空气含湿量一定时，烟气露点随着过量空气系数的增加而降低；随着烟气温度的降低，露点呈现降低的趋势，露点过低对回收烟气潜热不利。 烟气中水蒸气的冷凝率随着排烟温度的降低而升高，但冷凝率的升高幅度逐渐减小。 影响烟气余热回收的因素有排烟温度、过量空气系数、锅炉的燃料种类和送入锅炉空气的含湿量。当排烟温度高于露点，锅炉效率的提高值随排烟温度的降低呈线性增加的趋势，当排烟温度低于露点，锅炉效率提高值随排烟温度的降低急剧升高，烟气露点是其转折点；增大过量空气系数会使锅炉效率 [3] CHE D F, LIU Y H, GAO C Y. Evaluation of retrofitting a conventional n