燃气供热厂锅炉烟气深度余热回收工程.docx

燃气供热厂锅炉烟气深度余热回收工程王 娟(中国中元国际工程公司能源与环境工程设计研究院，北京 100089)摘要： 介绍了燃气供热厂烟气深度余热回收系统，详述了锅炉尾部烟气深度余热回收的工程实例，并对工程节能减排收益进行计算，结果表明烟气深度余热回收系统有很好的经济和环保效益。关键词： 燃气锅炉； 烟气深度余热回收； 供热厂中图分类号： TU995文献标志码： B文章编号： 1673-7237(2013)06-0032-03Design of Deep Recovering Wast e Heat from Flue Gas in Heat ing PlantWANG Juan (Energy and Environment Engineering Design and Research Institute, China IPPR International Engineering Corporation, Beijing 100089, China)Abst ract : The system of deep recovering waste heat from flue gas in heating plant is expounded, with details on a project utilizing theunit of deep recovering waste heat from flue gas in heating plant. Its benefits of energy-saving emission reduction are calculated. The results show that the program has the benefits in saving energy and reducing carbon emissions.Key w ords: gas fired-boiler; deep recovering waste heat from flue gas; heating plant额定产热量为 116 MW，设计供水温度 150 ，回水温度 90 ，管网运行供回水温度 130 /70 ，锅炉额定 设计压力 P=2.45 MPa。3 台锅炉尾部均已安装烟气余 热冷凝回收装置，排烟温度可低至 80 ，烟气经过烟 气余热冷凝回收装置后通过 3 根独立钢烟囱排向大气。2系统及布置本工程是在所有锅炉及辅机设备全部安装完毕 后，在厂区内加装一套直燃型烟气深度余热回收装置， 回收 1 台锅炉的部分烟气余热。被回收的烟气在本深 度节能装置中再度放出显热和潜热，使烟气温度进一 步降至 35 ，通过烟囱再排入大气。烟气深度余热回 收装置利用吸收式热泵，以天然气为驱动热源，提取燃气锅炉尾部烟气的余热量，用于加热锅炉给水1。烟气深度余热回收机组主要设备包括直接接触 式换热器、燃气型吸收式热泵机组、循环水泵、风机及 连接管路等，如图 1 所示。直接接触式换热器：循环水与烟气在此处传热、传质，烟气降温冷凝，循环水升温； 燃气型吸收式热泵机组：热网水升温，循环水降温； 本工程在原有 116 MW 燃气锅炉的尾部烟道(即烟气冷凝回收装置后侧至烟囱前) 上设一个烟道分 支，抽出部分烟气，接至烟气深度余热回收机组的烟 气 进口，烟气深度余热回收机组的额定回收烟气量 为39 929 Nm3/h，约占单台锅炉额定排烟总量的 1/4。 本工程安装一套烟气深度余热回收机组，对 1 台锅炉0 引言当今社会“节能”已成为继煤炭、石油、电力、天然 气之后的“第五能源”，而目前使用的工业锅炉中普遍 存在着锅炉热效率低、排烟温度余热温度高、烟气污 染气体含量过高等问题。锅炉是我国主要的热能设 备，随着我国经济的快速发展，能源消耗日益增加，城 市空气质量日益恶化的问题越发突出。锅炉方面能耗 高、污染高的主要原因之一就是排烟温度。排烟温度 高为亟待解决和重点突破的难点之一。目前，大中城市已有大部分供热厂从燃煤锅炉改 为燃气锅炉，尤其是大型集中供热厂中大容量、高参数 燃气锅炉，已加装了烟气余热冷凝回收装置。烟气余热冷凝回收装置是利用温度较低的水冷却烟气，把烟气温度降低到烟气中的水蒸气冷凝，同时，实现烟气显热 和水蒸气潜热的回收利用，提高锅炉热效率。现在随着 节能技术的不断发展，又有了在烟气冷凝装置后使烟 气温度进一步降低的深度节能技术问世，烟气深度回 收余热的工程已在北京某供热厂中实施应用。1 工程简介本工程位于通州区，燃气供热厂设计容量 3 116 MW，近期独立运行，远期与河北某热电厂联网运 行。总供热面积 541 104 m2，替代供热区域内现有81 座分散燃煤锅炉房。热源厂已于 2011 年完成了主体 施工，安装了 3 台 116 MW 燃气热水锅炉，单台锅炉收稿日期：2013-03-31； 修回日期：2013-06-0532的1/4 烟气进行深度余热回收，但为了保证机组可以在多种锅炉运行情况下正常运转，现对锅炉房的 2#、3# 这 2 台锅炉的尾部烟道分别开口，均接至本装置 进口，只要这 2 台锅炉中的 1 台投运，就可以启动烟 气深度余热回收系统。工程施工平面如图 2。烟囱根据该供热厂已运行一个供暖季的实际运行参数，供热厂实际供回水温度为 95/55 ，锅炉烟气冷 凝回收装置后的排烟温度 76.5 。因此，该烟气余热 回收系统暂按照此参数计算，设计工况运行下，进入 烟气深度余热回收机组的部分锅炉烟气流量约为39 929 Nm3/h，回收的锅炉烟气热量约 3.0 MW。烟气 深度余热回收设备的驱动热源天然气耗量为 480 Nm3/h (天然气热值按 33 930 kJ/kg 计)。烟气降温过程可产 生约 4 t/h 的冷凝水。烟气深度余热回收装置可将烟 气温度降至 35 。除设备自身 3%的散热损失外，机 组供热量为 7.2 kW，可将一次热网给水的部分水量620 t/h 温度由 55 提升至 65 ，加热后的水管再接 至一次热网给水总管，再由燃气锅炉加热至 95 送至外网供热。3 节能减排收益本工程根据锅炉房实际运行参数计算，烟气深度 余热回收系统的热量输入输出平衡表如表 1。整个采暖季，本工程锅炉运行 123 d，因机组的回 收烟气量较锅炉总排烟量较小，故烟气深度余热回收烟道风机换热器冷凝水吸收式热泵天然气锅炉天然气锅炉给水图 1烟气深度余热回收系统图Fig.1 System diagram of deep recovering waste heat from flue gas热水入口机组热水出口接至热网回水管热水出口1# 炉 烟气冷凝 回收装置2# 炉 烟气冷凝 回收装置3# 炉 烟气冷凝 回收装置热网回水管分支水管接至机组进口图 2烟气深度余热回收机组平面布置图Fig.2 Layout of the unit of deep recovering waste heat from flue gas表 1 烟气深度余热回收热量平衡表Table 1 Heat balance of deep recovering waste heat from flue gas回收烟气余热 /MW机组外供热量 /MW3.07.2机组可按满负荷运行计算，该机组全年回收的烟气余热量为 3.1104 GJ，外供热水热量为 7.2 MW，锅炉在 未加此深度节能设备前热效率按 93%计，机组全年节 省燃气量为 1.0106 Nm3，折标煤 1 159.2 t。本工程烟 气深度余热回收机组风机及水泵的自耗电为 160 kW， 全年耗电量 4.7105 kWh，折标煤 57.7 t，故机组全年 节省的标煤量为 1 101.5 t。因本项目锅炉及深度节能机组的燃烧工质为天然气，天然气为清洁能源，燃烧产物 NOX 和 SO2 很 少，大部分为二氧化碳2。在减排计算上，计算出机组 全年实际节省燃气量(减去自耗电折成的天然气量)为0.95106 Nm3，则全年减少二氧化碳排放量 1 848 t。4 结语本工程为在已建成的大型集中供 (下转第 36 页)33热量输入侧热量输出侧一次热水(进水侧 55 )/(t/h)620天然气 /(Nm3/h)480锅炉尾部烟气(76.5 )/(m3/h)51 118一次热水(出水侧 65 )/(t/h)620机组排烟(35 )/(m3/h)39 750散热损失 /MW 0.2一般采用建材式，将光伏组件制作成光伏幕墙、光伏天幕和光伏采光顶，既有助于城市节能减排，又富含 科技感，同时，对太阳能光伏的利用也有一定的宣传、 普及效用。工业建筑由于可利用场地面积大，一般采用支架将光伏组件安装在工业厂房的屋顶，或者直接 制作成屋顶构件，形成小则千瓦级、大则兆瓦级的光 伏电站(如图 7)。在农业领域，太阳能光伏利用尚处于 起步阶段，一般采用非晶硅薄膜太阳能与传统农业大 棚相结合的形式(如图 8)，这种方式“种菜发电两不 误”，是未来农业发展新方向。自身的特点及适用性，它们之间是互补、统一的关系。目前，在中国许多太阳能资源丰富和较丰富的地区， 既存在老城区，也存在正处于规划、建设的新城区，由 于太阳能光伏建筑一体化产品的质量、性能以及建筑 设计师与光伏专业人员的配合、光建材型组件的寿命 与建筑寿命的匹配等方面尚不够完善，建材型光伏系 统的发展仍受到一定的限制。更不能一味地追求高科 技，而用建材型完全替代非建材型。随着技术的进步， 在不久的将来，我们的建筑与太阳能光伏系统的结合 将会更完善、更实用。图 8 山东寿光光伏农业示范大棚参考文献：1深圳市住房和建设局，深圳市发展和改革委员会.深圳市可再生能源 建筑应用“十二五”规划(20112015)L.2011-12-31.2Benemann J, Chehab O, Schaar-Gabriel E. Building-integrated PVmodules J. Solar Energy Materials and Solar Cells,2001,67 (1-4):345-354. 3郝斌,李现辉.太阳能光伏建筑一体化探讨J.建设科技,2009,20(10):32-34. 4李明亮.光伏建筑一体化方式的探讨与研究J.建筑技艺,2011,23(3):232-233.图 5 公共建筑光伏利用(电谷锦江国际酒店)图 6公共建筑光伏利用(南玻大厦)图 7 深圳光明新区光伏屋顶3结语事实上，每一种光伏系统与建筑的结合形式都有作者简介： 董叶莉(1987)，女，江西九江人，硕士在读，从事建筑节能方向的研究()。(上接第 33 页)热厂中进行进一步的节能改造，在原有116 MW 燃气锅炉的尾部烟道已安装烟气冷凝回收 装置且排烟温度已初步降至 80 的基础上，再加装一套烟气深度余热回收机组。工程在已有厂区内实施，机组放置在 2#、3# 锅炉位于室外的尾部烟道附 近，机组给水管接自一次热网回水管，供水管再接回 一次热网回水总管，设备冷凝水中和后排入厂区排污 水管，天然气接自原有厂区的天然气调压站，目前已 投入使用。烟气深度余热回收系统利用吸收式热泵，以天然 气为驱动热源，把排烟温度进一步降低至 35 ，同 时，提高部分一次热网回水的给水温度。本工程对1 台 116 MW 锅炉的 1