专利名称：燃气锅炉烟气余热回收装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种燃气锅炉烟气余热回收方法。本发明还涉及一种用于实现上述方法的装置。
背景技术：
天然气在锅炉里燃烧释放出的热量不会全部被应用，不可避免地要产生一部分损失。其中排烟损失是各项热损失中最大的一项。锅炉的排烟温度一般在120-180°C，烟气所含大量的热量由两部分组成，一部分是物理显热，这种热量可通过降低烟温来回收，将排烟温度降低到70-100°C以下，可提高锅炉热效率。第二部分是汽化潜热，这种热量可通过水蒸汽冷凝成水的相变来回收，也可提高锅炉热效率。可见锅炉排烟是潜力很大的余热源。如何减少排烟余热，减少排烟带来的热损失成为锅炉技术人员研究的主要问题之一。目前燃气锅炉烟气余热回收的方式有多种，比较多的是加装烟气节能器。但因为加装烟气节能器时，没有综合考虑到锅炉烟 抽力、运行状况下送风机的风压、炉膛压力，以及锅炉排烟温度的变化等因素，因此加装烟气节能器之后的余热回收效率不高，并且锅炉容易出现振动并产生噪音。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃气锅炉烟气余热回收方法。本发明的又一目的在于提供一种用于实现上述方法的装置。为实现上述目的，本发明提供的燃气锅炉烟气余热回收方法，其主要过程是I)确定锅炉的炉膛压力和锅炉上安装的对流室内烟气侧阻力之间的差值；2)确定锅炉排烟温度和回水温度；3)控制烟气节能器内侧阻力小于或等于炉膛压力和对流室内烟气侧阻力之间的
差值;4)控制进水量使回水温度达到要求。所述的方法，其中，控制烟气节能器内侧阻力小于炉膛压力和对流室内烟气侧阻力之间的差值。所述的方法，其中，烟气节能器的控制系统为独立的控制系统。所述的方法，其中，烟气节能器的控制系统对进水量、回水量、排烟温度、排烟压力和排烟流量进行监视和控制。本发明提供的用于实现上述方法的装置，在锅炉的排烟道上设置烟气节能器，在烟气节能器的进水管道上安装一个控制进水量的调节阀。所述的装置，其中，烟气节能器的进水管道连接至锅炉的供水母管，烟气节能器的出水管道连接至锅炉的回水母管。所述的装置，其中，烟气节能器的调节阀为电动阀。所述的装置，其中，烟气节能器为顺列布置的钢铝复合管式烟气节能器，并且烟气节能器本体设置一个调节风门，可以自由调节烟气节能器烟气侧的阻力。所有受热面及跟排烟的烟气接触部位均作防腐处理。由于本发明综合考虑锅炉和烟气节能器之间的匹配关系，因此能够提高燃气锅炉的余热回收效率，并且可以避免对锅炉产生不良后果。
图I是本发明的装置示意图。
具体实施例方式以下举北京市双榆树供热厂的锅炉为例，对本发明作进一步的说明。北京市双榆树供热厂的4台燃气锅炉，每台热水锅炉的供热能力为116MW，排烟温度为160°C，出水温度为150°C，进水温度为40-70°C，锅炉压力为2. 5Mpa。本发明是在锅炉的排烟道上安装了一个烟气节能器，回水由烟气节能器下集箱的端部进入，从上集箱的另一端出，整体上成Z字型流动。回水流量为200t/h。为了控制烟气节能器的水流量，在烟气节能器的进水管道上装了一个电动调节阀。烟气节能器的进水管道和出水管道分别连接接在锅炉房的供水母管和回水母管上，从回水母管的来水进入烟气节能器，经烟气加热后流入供水母管。通过烟气节能器进水管道上的调节阀的供水量来控制排烟温度，维持排烟温度在80°C左右。为了避免影响原有锅炉控制系统，所以烟气节能器的控制系统与原锅炉控制系统分开。控制系统对供回水及烟温的温度、压力、流量等所有数据进行监视和控制。这样的布置方式，对锅炉运行和原供热系统影响最小，也是比较节能的方式。本发明的烟气节能器为公知的钢铝复合管式烟气节能器，所有受热面及跟烟气接触地方防腐处理，顺列布置。双榆树供热厂的锅炉送风机的最高风压7000Pa，锅炉烟囱抽力约为180_214Pa。一般运行状况下送风机的风压为4810Pa，炉膛压力为1800Pa。由于锅炉厂家没有提供对流室内烟气侧的阻力，因此需要计算对流室内烟气侧的阻力。经计算，双榆树供热厂的锅炉对流室内烟气侧的阻力约为IOOOPa(对流室内烟气侧的阻力计算为本领域公知技术)。根据以上炉膛压力和对流室内烟气侧的阻力的数据，本发明的烟气节能器侧的阻力控制在240Pa(小于炉膛压力和对流室内烟气侧阻力的差值800Pa)，本发明还在烟气节能器本体设置一个调节风门，以调节烟气节能器烟气侧的阻力。排出烟气从炉膛出来通过对流室，再通过烟气节能器进入烟 ，所需要的压力由送风机的压头能够满足。锅炉烟气排烟温度为160°C，在烟道上加装烟气节能器后，烟气节能器入口处和烟气温度为125°C，通过烟气节能器后温度可以降低到85°C，远远高于烟气的露点温度50°C。所以烟气只会产生少量的冷凝水，而且冷凝水量不会很大。由于本发明的烟气节能器本体阻力较小(240Pa)，对于燃烧器的影响很小，所以锅炉燃烧系统没有问题。一般情况下烟气节能器会产生凝结水，凝结水呈弱酸性，含有大量的铁离子，不能再利用。如果锅炉运行正常的话，凝结水量不大，因此回收意义不大，只要能够达到排放标准就可以了。工艺流程为公知技术。
本发明的节能量计算设计时采用天然气成分见表I所示。烟气中显热吸收量见表2所示。烟气中水蒸气凝结的潜热热量根据相关文献，可以得知水蒸气凝结不同份额引起锅炉热效率的提高值的参数如表3所示。设计考虑按照10%的冷凝水凝结下来，冷凝水所产生热量为1218kW，再乘以换热器效率95%，S卩1157. Ikff0单台节能器热量为2296. 055+1157. I = 3453. 155kff经过设计，单台烟气节能器参数如表4所示。 表I
CH4~95.95COΓ-
C2H6091CO^370
C3H8^
C4H1()O2-
C4H8~H^S0.002
C3H6(Π4密度(kg/Nm3)076
其它(CmHn) 低热值(kJ/Nm3) 35160
~1(华白数 MJ/Nm3) 500排烟处过量空气系数a py = I. 15表2
烟气的温度I-^C已知 125
燃气量N，m3/h12502
每立方燃气所产生的烟气量N，m3/h11.874
烟气量^Th已知(标况) 148451.5
烟气出口温度V85
烟气的平均温度^105
定压比热容kJ/kg°CI. 1109
权利要求
1.一种燃气锅炉烟气余热回收方法，其主要过程是 1)确定锅炉的炉膛压力和锅炉上安装的对流室内烟气侧阻力之间的差值； 2)确定锅炉排烟温度和回水温度； 3)控制烟气节能器内侧阻力小于或等于炉膛压力和对流室内烟气侧阻力之间的差值； 4)控制进水量使回水温度达到要求。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，控制烟气节能器内侧阻力小于炉膛压力和对流室内烟气侧阻力之间的差值。
3.根据权利要求I所述的方法，其中，烟气节能器的控制系统为独立的控制系统。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，烟气节能器的控制系统对进水量、回水量、排烟温度、排烟压力和排烟流量进行监视和控制。
5.一种用于实现权利要求I所述方法的装置，在锅炉的排烟道上设置烟气节能器，在烟气节能器的进水管道上安装一个控制进水量的调节阀。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，烟气节能器的进水管道连接至锅炉的供水母管，烟气节能器的出水管道连接至锅炉的回水母管。
7.根据权利要求5所述的装置，其中，烟气节能器的调节阀为电动阀。
8.根据权利要求5所述的装置，其中，烟气节能器为顺列布置的钢铝复合管式烟气节能器，并且烟气节能器本体设置一个调节风门，以调节烟气节能器烟气侧的阻力。
9.根据权利要求5或8所述的装置，其中，烟气节能器所有受热面及跟排烟的烟气接触部位均作防腐处理。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，烟气节能器的调节风门为电动调节风门。
全文摘要
一种燃气锅炉烟气余热回收方法，其主要过程是1)确定锅炉的炉膛压力和锅炉上安装的对流室内烟气侧阻力之间的差值；2)确定锅炉排烟温度和回水温度；3)控制烟气节能器内侧阻力小于或等于炉膛压力和对流室内烟气侧阻力之间的差值；4)控制进水量使回水温度达到要求。本发明还公开了用于实现上述方法的装置。由于本发明综合考虑锅炉和烟气节能器之间的匹配关系，因此能够提高燃气锅炉的余热回收效率，并且可以避免对锅炉产生不良后果。
文档编号F22D1/00GK102777886SQ20121028683
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月13日 优先权日2012年8月13日
发明者于春, 傅强, 刘斌, 刘荣, 张凤海, 张立申, 江绍辉, 王国刚, 王英刚, 赵军, 闵娜 申请人:中国中元国际工程公司, 北京市热力集团有限责任公司