燃?xì)忮仩t煙氣余熱冷凝回收研究與應(yīng)用

虞 甫

中國(guó)石化達(dá)州天然氣凈化有限公司 四川 達(dá)州635000

引言

近年來(lái),我國(guó)城市化進(jìn)程不斷深入,在一定程度上增加了能源消耗量和污染排放量,節(jié)能減排政策的重要性日漸突出。天然氣作為清潔型能源的一種,其應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛。然而,天然氣的燃燒產(chǎn)物含有大量水蒸氣和冷凝潛熱,如果排煙溫度較高,會(huì)導(dǎo)致能源嚴(yán)重浪費(fèi)[1]。因此,研究和探索高效回收燃?xì)忮仩t煙氣余熱方法已經(jīng)迫在眉睫,這不僅是提高燃?xì)忮仩t供熱效率的必然需求,也是緩解天然氣供熱成本增加與環(huán)保需求提高之間矛盾的有效措施。

一、燃?xì)忮仩t煙氣余熱冷凝回收技術(shù)

(一)常規(guī)冷凝式回收技術(shù)。常規(guī)冷凝式回收技術(shù)通常有整體型和分離型兩種。二者在應(yīng)用過(guò)程中,都需要通過(guò)燃?xì)忮仩t一次網(wǎng)回水與煙氣展開(kāi)間接換熱。具體來(lái)說(shuō),在燃?xì)忮仩t實(shí)際運(yùn)行并達(dá)到一定負(fù)荷后,較高溫度的一次網(wǎng)回水與煙氣間接接觸,不能充分發(fā)揮潛熱作用,只能回收其中一部分余熱。但隨著燃?xì)忮仩t降低運(yùn)行負(fù)荷,一次網(wǎng)回水以及排煙溫度也會(huì)逐漸下降,此時(shí)如果降到露點(diǎn)溫度以下,就能夠充分回收煙氣中的冷凝潛熱。但結(jié)合供暖季實(shí)際情況進(jìn)行分析,由于常規(guī)是冷凝回收技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中容易受到一次網(wǎng)回水限制,所以應(yīng)用率并不高。

(二)降低冷卻劑溫度回收技術(shù)。以上提到,常規(guī)冷凝式回收技術(shù)之所以應(yīng)用率不高,是因?yàn)橐淮尉W(wǎng)回水溫度較高,在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法將煙溫降低到煙氣露點(diǎn)溫度下。而通過(guò)降低冷卻劑溫度回收技術(shù),能夠有效解決這一問(wèn)題。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,可以利用低溫冷卻劑代替一次網(wǎng)回水,并回收煙氣潛熱及顯熱。現(xiàn)階段,這種技術(shù)應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛,常見(jiàn)的技術(shù)有電熱泵技術(shù)和吸收式熱泵技術(shù)兩種,兩種技術(shù)均是利用熱泵技術(shù)制造低溫冷卻劑,并將其與煙氣進(jìn)行換熱,從而是煙氣冷凝并釋放潛熱。

(三)提高煙氣露點(diǎn)溫度回收技術(shù)。眾所周知,燃燒鍋爐煙氣露點(diǎn)溫度和水蒸氣體積分?jǐn)?shù)以及分壓力呈正比關(guān)系,所以通過(guò)提高煙氣露點(diǎn),能夠有效回收煙氣余熱。以下介紹兩種常見(jiàn)的露點(diǎn)溫度提升方式:第一種增加燃燒空氣氧濃度。顧名思義,就是通過(guò)增加空氣中氧氣濃度,達(dá)到降低空氣系數(shù)的目標(biāo),為天然氣充分燃燒奠定良好基礎(chǔ),從而提高燃?xì)忮仩t供熱效率[2]。第二種增加燃燒空氣含濕量。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,可以在空氣中通過(guò)直接接觸方式增加水蒸氣,以此提高露點(diǎn)溫度,這種技術(shù)能夠?qū)煔庥酂崛炕厥铡?/p>

二、燃?xì)忮仩t煙氣余熱冷凝回收技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

(一)常規(guī)冷凝式回收技術(shù)具體應(yīng)用。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,需要在燃?xì)忮仩t煙氣出口管道增加間接式換熱器,盡可能不改變鍋爐本體狀態(tài)。如此會(huì)使一次網(wǎng)回水從熱站出來(lái)后,經(jīng)過(guò)間接式換熱器與煙氣換熱,在應(yīng)用該技術(shù)時(shí),煙氣余熱回收量能夠直接受到冷凝式余熱回收換熱器換熱量的影響。通常情況下,針對(duì)常規(guī)燃?xì)忮仩t,需要先計(jì)算換熱器換熱面積,而后核算不同進(jìn)口參數(shù)的回收與熱量,接下來(lái)計(jì)算年度煙氣余熱回收量,從而得出供暖季燃?xì)夤?jié)約量。所以在應(yīng)用該技術(shù)時(shí),需要合理選擇換熱器,為了提高換熱效率,可以采用逆流換熱方式[3]。

(二)降低冷卻劑溫度回收技術(shù)具體應(yīng)用。上問(wèn)提到,該技術(shù)在實(shí)際使用過(guò)程中,需要通過(guò)熱泵技術(shù)制造低溫冷卻劑,使其與煙氣換熱,所以本文針對(duì)較為常見(jiàn)的吸收式熱泵技術(shù)展開(kāi)詳細(xì)分析。吸收式熱泵能夠有效解決常規(guī)冷凝式回收技術(shù)一次網(wǎng)回水溫度較高技術(shù),并且能夠提高煙氣余熱吸收量。例如:直燃式溴化鋰水溶液吸收式熱泵是現(xiàn)階段較為常見(jiàn)的技術(shù)之一,共由三個(gè)部分組成,第一部分為供回水部分,在燃?xì)忮仩t運(yùn)行過(guò)程中,一次網(wǎng)回水會(huì)經(jīng)過(guò)冷凝器吸熱溫升,而后返回燃?xì)忮仩t并重新加熱。第二部分為直接接觸換熱,能夠使煙氣與噴淋水直接接觸,并升高溫度,而后經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器釋放熱量,重新與煙氣換熱。第三部分為吸收式熱泵技術(shù)內(nèi)部循環(huán)。在選擇吸收式熱泵過(guò)程中,為了能夠保證其與煙氣接觸能夠產(chǎn)生低溫噴淋水,需要科學(xué)計(jì)算出熱泵蒸發(fā)器吸收熱量以及冷凝器釋放熱量。

(三)提高煙氣露點(diǎn)溫度回收技術(shù)具體應(yīng)用。提高煙氣露點(diǎn)溫度回收技術(shù)是建立在冷凝式預(yù)熱回收系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的,以下本文將針對(duì)空氣加濕直接和間接煙氣冷凝余熱回收技術(shù)進(jìn)行分析[4]。與傳統(tǒng)煙氣冷凝技術(shù)相比,該技術(shù)能夠在一次網(wǎng)回水溫度較高情況下吸收潛熱,主要原理是通過(guò)增加空氣濕度,能夠提高煙氣中水蒸氣分壓力,從而提高煙氣露點(diǎn)。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,本文針對(duì)常規(guī)冷凝式回收技術(shù)、降低冷卻劑溫度回收技術(shù)、提高煙氣露點(diǎn)溫度回收技術(shù)實(shí)際情況及具體應(yīng)用展開(kāi)分析,這三種技術(shù)均能夠有效回收燃?xì)忮仩t煙氣冷凝預(yù)熱回收量,可以充分提高燃?xì)忮仩t供熱效率,同時(shí)降低能源損耗,到達(dá)節(jié)能減排目標(biāo)。但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,三種技術(shù)在經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、節(jié)能性方面仍然存在一定差異,需要綜合分析三個(gè)方面,結(jié)合燃?xì)忮仩t不同的供熱負(fù)荷大小,針對(duì)性選擇煙氣冷凝回收技術(shù),有效提高燃?xì)忮仩t運(yùn)行效率。