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普通天然气锅炉的排烟温度一般在120~250℃,这些烟气含有8%~15%的显热和11%的水蒸气潜热。加装烟气冷凝器的主要目的,就是通过冷凝器把烟气中的水蒸气变成凝结水,最大限度地回收烟气中含有的潜热和显热,使回收热量后排烟温度可降至100℃左右,同时烟气冷却后产生的凝结水得到及时有效地排出(1Nm³天然气完全燃烧后,可产生1.66kg水),并且大大减少了CO₂、CO、NOx等有害物质向大气的排放,起到了明显的节能降耗、增效减排和保护锅炉设备的作用。
1、运行现状
天坛生物蒸汽系统配置有3台燃气蒸汽锅炉,其中2台WNS8-1.25-Q8T锅炉,1台WNS3-1.25-Q3T锅炉,所产蒸汽主要供给生产系统及附属生产系统,部分用于采暖。经监测,锅炉房2台8T锅炉正常运行排烟温度在160~180℃(标准应不高于160℃),平均热效率在87%左右。锅炉系统运行进水温度较低,排烟热损失较大,同时影响锅炉热效率的提高,回收利用潜力明显。
2、技术介绍
烟气冷凝回收利用技术具有显著的节能效益,其主要原理为:1m3天然气燃烧后会放出9310kcal的热量,其中显热为8500kcal,水蒸气含有的热量(潜热)为950kcal。对于传统燃气锅炉可利用的热能就是8500kcal的显热,供热行业中常规计算天然气热值一般以8500kcal/Nm³为基础计算。因此,天然气的实际总发热量9310kcal与天然气的显热8500kcal比例关系以百分数表示为111%,其中显热部分占100%,潜热部分占11%。对于传统燃气锅炉来说,有很多热量被白白浪费掉了。
普通天然气锅炉的排烟温度一般在120~250℃,这些烟气含有8%~15%的显热和11%的水蒸气潜热。加装烟气冷凝器的主要目的,就是通过冷凝器把烟气中的水蒸气变成凝结水,最大限度地回收烟气中含有的潜热和显热,使回收热量后排烟温度可降至100℃左右,同时烟气冷却后产生的凝结水得到及时有效地排出(1Nm³天然气完全燃烧后,可产生1.66kg水),并且大大减少了CO₂、CO、NOx等有害物质向大气的排放,起到了明显的节能降耗、增效减排和保护锅炉设备的作用。
3、改造方案
3.1设备选型
烟气余热回收器选用湖北某公司的热管节能器。
3.1.1产品特点
该结构为相变换热真空重力式结构,安全可靠性高,不存在管内超压问题,不怕干烧,液体工质汽化后管内压不随温度变化而变化,同时热管导热时会产生自振动,使灰不易粘附在管壁和翅片上。传热强度高(传热效率达98%以上),单位体积的传热面积大,体积小,结构紧凑。烟气阻力只有30~80Pa,适用于不带引风机的燃油燃气锅炉,在锅炉排烟管道上安装节能器,完全不影响锅炉的正常正常运行。烟气-水双重隔离,密封性能好,运行安全可靠。独特的新型翅片,可以使烟气产生强烈扰动,可以更有效的防止灰垢的存积。
锅炉尾部余热回收烟侧换热管可使用普通20#碳钢,寿命可达10年以上,抗腐蚀力强,可以避免酸腐蚀。结构简单、无运动部件,运行维护方便。冷凝段为防腐蚀钢(09CrCuSb)简称ND钢,热水锅炉在回水温度小于45℃时可以有效吸收部份汽化潜热,使锅炉热效率提高7%~8%。
因此,使用相变换热翅片超导真空热管技术的最大优点为:
①导热系数比管壳材料的导热系数大40000倍,比最好的金属(铜)导热系数也高出1000~10000倍,所以换取同样热量可以实现传热面积最低阻力最低。
②相变工作温度设计值大于烟气冷凝温度(北京为58~62℃),烟侧传热表面温度与给水温度大小没关系,所以采用普通碳钢的防腐能力可与不锈钢媲美(条件相同时而且碳钢传热比不锈钢强),使用寿命达10年以上。
3.1.2与传统节能器区别与联系(表1)
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