鍋爐煙氣余熱回收技術(shù)講義學(xué)習(xí)教案

1、鍋爐煙氣余熱回收技術(shù)(jsh)講義第一頁(yè)，共33頁(yè)。一、選題(xun t)目的在當(dāng)今社會(huì)里，節(jié)能已成為(chngwi)繼煤炭、電力、石油和天然氣之后的“第五能源”。而在現(xiàn)在的工業(yè)鍋爐的使用中普遍存在著熱量利用率低下，排放煙氣余熱溫度過(guò)高，以及煙氣內(nèi)污染環(huán)境氣體含量過(guò)高等問(wèn)題。 第1頁(yè)/共32頁(yè)第二頁(yè)，共33頁(yè)。目前工業(yè)鍋爐是我國(guó)主要的熱能動(dòng)力設(shè)備,隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,能源消耗日益增加,城市大氣質(zhì)量日益惡化的問(wèn)題越發(fā)突出。在熱能動(dòng)力方面能耗(nn ho)高、污染高的主要原因之一就是鍋爐的煙氣排放,鍋爐排煙問(wèn)題一方面在于煙氣污染物的直接污染,另一方面就是過(guò)高的排煙溫度。 第2頁(yè)/共32頁(yè)第三頁(yè)，

2、共33頁(yè)。第3頁(yè)/共32頁(yè)第四頁(yè)，共33頁(yè)。二、鍋爐發(fā)展(fzhn)概況圓筒型蒸汽鍋爐（18世紀(jì)末）擴(kuò)大容量(rngling)提高參數(shù)（擴(kuò)大受熱面）內(nèi)部(nib)受熱面外部受熱面煙管鍋爐（鍋筒布置）臥式立式單火筒雙火筒煙管火筒煙管橫煙管縱煙管（水管布置）水管鍋爐19世紀(jì)中橫水管豎水管直水管彎水管20世紀(jì)初第4頁(yè)/共32頁(yè)第五頁(yè)，共33頁(yè)。（一） 煙管(yn un)鍋爐特點(diǎn) 高溫?zé)煔庠诨鹜不驘煿軆?nèi)流動(dòng)放熱，低溫介質(zhì)在火筒或煙管外吸熱 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、水容積大、水質(zhì)要求低 缺點(diǎn)：爐溫(l wn)低、燃燒差（尺寸受限） 傳熱效果差、排煙溫度高、熱效率低 汽壓不宜提高、蒸發(fā)量受限 結(jié)構(gòu)剛性大

3、、清洗水垢困難、易堵灰第5頁(yè)/共32頁(yè)第六頁(yè)，共33頁(yè)。（二） 水管鍋爐(gul)特點(diǎn) 高溫?zé)煔庠诠芡鉀_刷流動(dòng)放熱，汽水在管內(nèi)流動(dòng)而吸熱蒸發(fā) 優(yōu)點(diǎn)：擺脫了火筒、煙管鍋爐(gul)受鍋筒尺寸的制約，在燃燒條件、傳熱效果和受熱面布置方面得到根本改善，便于清洗和維修，提高了鍋爐(gul)容量、參數(shù)和熱效率，水質(zhì)要求高。第6頁(yè)/共32頁(yè)第七頁(yè)，共33頁(yè)。（三） 鍋爐(gul)的未來(lái) 未來(lái)發(fā)展方向(fngxing)： 大容量、高參數(shù)（效率高） 工業(yè)鍋爐方向(fngxing)： 降低成本簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低金屬耗量 提高運(yùn)行(ynxng)經(jīng)濟(jì)性改善燃燒、提高熱效率 運(yùn)行(ynxng)安全 機(jī)械化和自動(dòng)化 環(huán)保第

4、7頁(yè)/共32頁(yè)第八頁(yè)，共33頁(yè)。三、國(guó)內(nèi)外煙氣(yn q)回收技術(shù)的發(fā)展近十年來(lái)，由于能源緊張，隨著節(jié)能工作進(jìn)一步開(kāi)展。各種新型，節(jié)能先進(jìn)鍋爐日趨完善。采用先進(jìn)的燃燒裝置強(qiáng)化了燃燒，降低了不完全燃燒量。然而，降低排煙熱損失和回收煙氣余熱的技術(shù)仍進(jìn)展(jnzhn)不快。為了進(jìn)一步提高鍋爐的熱效率，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，回收煙氣余熱也是一項(xiàng)重要的節(jié)能途徑。 第8頁(yè)/共32頁(yè)第九頁(yè)，共33頁(yè)。美、日、蘇等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都十分重視對(duì)工業(yè)煙氣余熱(y r)的回收利用，把熱管換熱器的研制、生產(chǎn)和推廣應(yīng)用工作放在優(yōu)先發(fā)展的位置，這就是熱管換熱器迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的原因。目前，國(guó)內(nèi)外煙氣余熱(y r)回收裝置大多

5、采用金屬換熱材料，主要結(jié)構(gòu)形式有回轉(zhuǎn)式換熱器、焊接板（管）式換熱器、熱管換熱器、熱媒式換熱器等。 第9頁(yè)/共32頁(yè)第十頁(yè)，共33頁(yè)。鍋爐煙氣余熱回收(hushu)的方法 煙氣余熱回收途徑通常采用二種方法：一種是預(yù)熱工件；二種是預(yù)熱空氣進(jìn)行助燃。預(yù)熱工件需占用(zhn yn)較大的體積進(jìn)行熱交換，往往受到作業(yè)場(chǎng)地的限制。預(yù)熱空氣助燃是一種較好的方法，一般配置在加熱爐上，也可強(qiáng)化燃燒，加快爐子的升溫速度，提高爐子熱工性能。這樣既滿足工藝的要求，最后也可獲得顯著的綜合節(jié)能效果。 第10頁(yè)/共32頁(yè)第十一頁(yè)，共33頁(yè)。燃?xì)忮仩t對(duì)于燃?xì)忮仩t可以利用的煙氣余熱冷凝回收裝置進(jìn)行回收。煙氣余熱冷凝回收裝置的技

6、術(shù)原理，就是利用溫度(wnd)較低的水冷卻煙氣，把煙氣溫度(wnd)降低到煙氣中的水蒸汽冷凝，同時(shí)實(shí)現(xiàn)煙氣顯熱和水蒸汽冷凝潛熱的回收利用，提高鍋爐熱效率。 第11頁(yè)/共32頁(yè)第十二頁(yè)，共33頁(yè)。據(jù)調(diào)查每1標(biāo)準(zhǔn)立方米天然氣完全(wnqun)燃燒后，可節(jié)省燃?xì)?%左右。每1標(biāo)準(zhǔn)立方米天然氣完全(wnqun)燃燒后，冷凝水回收量0.65kg煙氣中的CO2減排量下降40，NOX減排量下降60。第12頁(yè)/共32頁(yè)第十三頁(yè)，共33頁(yè)。以北京市為例：2008年冬季供暖共耗天然氣40億立方米。若全部安裝煙氣冷凝余熱回收裝置，可節(jié)約(jiyu)天然氣約3億立方米，可回收冷凝水約2600萬(wàn)立方米。二氧化碳往大氣中

7、的排放量約減少3000萬(wàn)噸。第13頁(yè)/共32頁(yè)第十四頁(yè)，共33頁(yè)。第14頁(yè)/共32頁(yè)第十五頁(yè)，共33頁(yè)。燃油和燃煤鍋爐(gul)但是由于石油、煤等燃料中均含有硫，在燃燒時(shí)，硫氧化物的產(chǎn)生是必不可少的，它與水蒸氣結(jié)合后即形成硫酸蒸汽。當(dāng)鍋爐尾部受熱面的金屬壁面溫度低于硫酸蒸汽的凝結(jié)點(diǎn)（稱為酸露點(diǎn)(ldin)），就會(huì)在其表面形成液態(tài)硫酸（稱為結(jié)露）。第15頁(yè)/共32頁(yè)第十六頁(yè)，共33頁(yè)。低溫露點(diǎn)(ldin)腐蝕 低溫露點(diǎn)(ldin)腐蝕機(jī)理關(guān)鍵是SO3的生成煙氣(yn q)帶有大量的水蒸氣燃料中硫燃燒后全部生成SO2少量的SO2再與氧化合形成SO3當(dāng)煙氣溫度降到400以下時(shí)SO3將與水蒸氣化合生成

8、硫酸蒸氣硫酸蒸氣凝結(jié)到受熱面上發(fā)生低溫硫酸腐蝕第16頁(yè)/共32頁(yè)第十七頁(yè)，共33頁(yè)。防止低溫露點(diǎn)(ldin)腐蝕的措施提高空氣預(yù)熱器換熱面的壁溫 提高空氣預(yù)熱器入口的空氣溫度可以提高預(yù)熱器冷端換熱面的壁溫，防止結(jié)露腐蝕。 在管式空氣預(yù)熱器內(nèi)將管子水平放置(fngzh)，使煙氣在管外橫流沖刷換熱面，空氣在管內(nèi)縱向流動(dòng)。這樣設(shè)計(jì)的預(yù)熱器，其壁溫比立式管（煙氣走管內(nèi)）稍高，對(duì)減少低溫腐蝕有利。 若將尾部換熱面的壁溫控制在稍高于煙氣的露點(diǎn)溫度，可以完全防止露點(diǎn)腐蝕的發(fā)生。一般取金屬表面溫度比露點(diǎn)溫度高510。采用耐腐蝕材料第17頁(yè)/共32頁(yè)第十八頁(yè)，共33頁(yè)。以煙氣為熱源(ryun)的空氣預(yù)熱器空氣(

9、kngq)預(yù)熱器型式按傳熱(chun r)方式分間壁換熱式：管式和板式預(yù)熱器蓄熱換熱式：回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器按構(gòu)造型式分管式預(yù)熱器：鋼管、玻璃管、熱管、 鑄鐵翅片管等板式預(yù)熱器第18頁(yè)/共32頁(yè)第十九頁(yè)，共33頁(yè)。板式(bnsh)空氣預(yù)熱器 由大量的平行的平板或各種( zhn)沖壓的波紋板組合而成，煙氣和空氣在板間錯(cuò)流而行進(jìn)行熱交換。板式空氣(kngq)預(yù)熱器流向氣-氣換熱板式預(yù)熱器第19頁(yè)/共32頁(yè)第二十頁(yè)，共33頁(yè)。 板式空氣預(yù)熱器特點(diǎn)： 傳熱(chun r)性能好，同樣流速的條件下其傳熱(chun r)系數(shù)為鋼管式預(yù)熱器的1.21.5倍； 壓力降小，壓力降僅為鋼管式預(yù)熱器的2/53/5； 結(jié)

10、構(gòu)緊湊，單位體積能提供的傳熱(chun r)面積大； 節(jié)省金屬，板厚和翅片相仿，僅1mm多； 抗腐蝕性能好，板材表面易進(jìn)行多種處理，如涂防腐涂料、滲鋁以及“搪玻璃”等，使其冷端抗硫酸腐蝕能力大大提高，國(guó)外已能用于煙氣溫度達(dá)65； 清灰垢可用水沖洗；適合優(yōu)化設(shè)計(jì)及工廠制造。第20頁(yè)/共32頁(yè)第二十一頁(yè)，共33頁(yè)?；剞D(zhuǎn)式空氣(kngq)預(yù)熱器工作原理(yunl)和結(jié)構(gòu) 換熱元件由轉(zhuǎn)子帶動(dòng)回轉(zhuǎn)，煙氣和空氣(kngq)分別由上、下逆向流過(guò)。第21頁(yè)/共32頁(yè)第二十二頁(yè)，共33頁(yè)。優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 換熱表面上冷凝的酸液量和硫酸濃度不斷變化，露點(diǎn)腐蝕比管式空氣預(yù)熱器輕。 快速流動(dòng)的空氣可以起到一些吹灰作用(z

11、uyng)，減少了積灰。 因換熱元件連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，只一個(gè)單孔擺動(dòng)式吹灰器，就可吹到冷端截面上各個(gè)部位的積灰。 便于對(duì)腐蝕后的元件進(jìn)行更換或調(diào)換放置位置缺點(diǎn)：有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，故漏風(fēng)量較多，能耗大，制造要求較嚴(yán)格，造價(jià)較高。第22頁(yè)/共32頁(yè)第二十三頁(yè)，共33頁(yè)。單體(dn t)圖 鋼管(gnggun)式空氣預(yù)熱器預(yù)熱器型式(xn sh)立式：煙氣走管程，空氣走殼程。臥式：煙氣走殼程，空氣走管程。立式和臥式空氣預(yù)熱器均可由幾個(gè)單體所組成。第23頁(yè)/共32頁(yè)第二十四頁(yè)，共33頁(yè)。優(yōu)缺點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、價(jià)格便宜、無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件等。 換熱面密度小、當(dāng)量直徑大、所占地面或空間較多，特別是低溫區(qū)受熱面的露點(diǎn)腐蝕和

12、積灰(j hu)堵塞較嚴(yán)重，因而妨礙了加熱爐熱效率的進(jìn)一步提高。安裝(nzhung) ：把鋼管式空氣預(yù)熱器直接(zhji)放在對(duì)流室頂部。 ： 把預(yù)熱器放置在爐側(cè)地面的基礎(chǔ)上或鋼架上，將對(duì)流室的煙氣引下來(lái)，通過(guò)空氣預(yù)熱器和引風(fēng)機(jī)后再將煙氣由煙囪排出 。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：上置式下置式第24頁(yè)/共32頁(yè)第二十五頁(yè)，共33頁(yè)。玻璃管空氣(kngq)預(yù)熱器 當(dāng)需要進(jìn)一步提高加熱爐熱效率，降低排煙溫度，而在采用金屬預(yù)熱器會(huì)遭受嚴(yán)重腐蝕的情況下，才考慮用玻璃管空氣預(yù)熱器。 由于玻璃管空氣預(yù)熱器不能承受高溫(gown)，適宜在煙氣露點(diǎn)溫度以下工作，它是作為一種防腐措施付諸應(yīng)用的，所以一般都是和其他型式的預(yù)熱器聯(lián)合

13、使用。結(jié)構(gòu)(jigu)型式 與鋼管空氣預(yù)熱器不同之處：玻璃管與兩端管板的連接；管箱中裝有若干支撐鋼管；玻璃管空氣預(yù)熱器中間不能設(shè)置隔板；裝有23排保護(hù)鋼管；玻璃管的長(zhǎng)度不易過(guò)長(zhǎng)等等。第25頁(yè)/共32頁(yè)第二十六頁(yè)，共33頁(yè)。五、鍋爐煙氣余熱回收與節(jié)能環(huán)保(hunbo)的貢獻(xiàn) 降低了排煙溫度,降低了煙氣對(duì)大氣環(huán)境的直接(zhji)熱污染,大大降低排煙能量損失,提高了鍋爐運(yùn)行效率。冷凝式換熱器在燃油燃?xì)忮仩t上的應(yīng)用,可以使煙氣中可凝性污染氣體如SO2和NOx 等凝結(jié),減少了煙氣中污染性氣體的排放。經(jīng)濟(jì)效益比較可觀,回收周期短。第26頁(yè)/共32頁(yè)第二十七頁(yè)，共33頁(yè)。煙氣余熱回收技術(shù)除了(ch le)

14、可大幅度節(jié)約能源外，由于冷凝的作用，排入大氣的有害物質(zhì)也將大為減少。據(jù)科學(xué)測(cè)定，煙氣冷凝后排入大氣的有害物質(zhì)減少量如下：二氧化硫減少80%；水蒸氣減少60%；一氧化碳減少60%；煙塵減少93%；氮氧化物減少50%；二氧化碳減少40%。第27頁(yè)/共32頁(yè)第二十八頁(yè)，共33頁(yè)。因此，利用煙氣余熱回收技術(shù)除了節(jié)能外，排煙將更加符合環(huán)保要求。另外，據(jù)實(shí)際(shj)測(cè)定，煙氣冷凝后形成的冷凝水 pH值在 6 左右，略呈酸性，因城市污水為堿性，故冷凝水排入城市污水系統(tǒng)不會(huì)形成危害，但以排入工廠廢水處理系統(tǒng)處理為佳。第28頁(yè)/共32頁(yè)第二十九頁(yè)，共33頁(yè)。六、新技術(shù)(jsh)展望由于金屬換熱器的使用(shyng)存在很多的局限性， 所以在余熱回收技術(shù)方面存在很大的發(fā)展空間。陶瓷換熱器得到了很好的發(fā)展，因?yàn)樗^好地解決了耐腐蝕，耐高溫等課題，成為了回收高溫余熱的最佳換熱器。第29頁(yè)/共32頁(yè)第三十頁(yè)，共33頁(yè)。經(jīng)過(guò)(jnggu)多年生產(chǎn)實(shí)踐，表明陶瓷換熱