烟气回收技术.docx

烟气的热能回收烟气由天然气燃烧而来,天然气的主要成分为烃类物质，纯天然气的成分理论上认为98%的甲烷，1%的其他烃类，还有1%的氮气。在实际使用中，由于天然气的产地不同，其成分略有差异，在工程计算中，可根据纯天然气成分计算，会简化计算过程及数据处理难度，计算结果对工程参数影响很小，此处将在下文阐述。燃气锅炉的排烟温度一般在200300之间，所携带的热量大约为天然气低位发热量的10%-15%。如果回收这部分热量，锅炉效率理论上将提高10%-15%，从理论上讲，锅炉效率可达110%。（由于锅炉效率大多以燃料的低位发热量来计算的，所谓低位发热量，即燃料燃烧时会产生大量的水蒸气，去除水蒸气所携带的这部分热量即为低位发热量）烟气回收的目的就是要回收这10%-15%的热量，在热量回收的效果上可分为两种情况：（露点：天然气燃烧后烟气中会含有大量的水蒸气，这部分蒸气以过热蒸气的状态存在于烟气中，当烟气温度降低到一定温度时，这部分蒸气会冷凝，这个温度点，称之为露点）1、 高于露点回收：将烟气温度降低到一定的温度，但还未到达烟气中蒸气的冷凝点，仅仅回收烟气及过热蒸汽因温度降低的显热，此种回收方式，称之为高于露点回收。2、 低于露点回收（或称之为冷凝式烟气回收）：即将烟气的温度降低到冷凝点以下，可回收显热及蒸汽中的潜热部分，回收效果巨大。对于以上两种回收效果，很明显，低于露点回收其效果潜力非常巨大，可从以下图表表明：在露点处，锅炉的效率会迅速提升。杭州瓦特节能工程有限公司发现在现实使用中存在以下问题：1、 天然气的品质，如果天然气品质不是很好，如含有一些硫元素，燃烧后会产生二氧化硫，二氧化硫溶解在冷凝后的水中，形成酸性物质，对换热设备及碳钢烟囱等锅炉烟道设备产生腐蚀。2、 如果天然气品质较好，可考虑低于露点回收，但需要较低的冷介质带走烟气的热量，如：当露点为60摄氏度时，如要将烟气冷却到40摄氏度时，可迅速提高锅炉的效率，但是，我们需要低于40摄氏度的连续冷源。 采用何种效果回收烟气热量，需要根据实际情况确定。烟气成分：上表为天然气成分详细的计算表格，可根据具体地点的天然气成分计算出每份物质的含量，计算工作量巨大繁琐。仔细查看公式，可发现以上计算公式是根据天燃气每种元素的含量来确定每种燃烧产物的成分的。如：RO2(二氧化物含量)，如果假设天然气的成分中未含H2S,并且未含有其他烃类物质，即全部成分为CH4，则计算就变得相当简单，经过比较，误差很小。所以，实际计算中，可将天然气理解为100%的CH4燃烧，侧只生成CO2和H2O。则可通过下列方式计算烟气中的CO2和H2O的量：CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O 即：1体积CH4燃烧，需要2体积O2的氧气，生成1体积的CO2和2体积的H2O. 锅炉燃烧鼓入的是空气，而非氧气，所以2体积 O2的氧气，大约需要10体积的空气。所以1体积天然气燃烧后的烟气成分为：CO2 1 体积（由燃烧生成，空气中带入的CO2可忽略不计）H2O 2 体积（由燃烧生成，空气中带入的H2O可忽略不计）N2 8 体积（由空气带入）即1体积的天然气燃烧后生成11体积的烟气。由于锅炉在运行时，考虑到将燃料完全燃烧，会鼓入较大的空气，称为过量空气系数，如果考虑 1.3的过量空气系数，侧烟气将近14体积。此值非常由于，可根据每小时的燃气量来估算烟气量，是换热器选型的重要数据。露点计算：上面有提到露点对于系统安全及回收效果的巨大影响，有必要阐述露点的计算。从烟气的成分中，我们可以得知烟气中蒸汽的含量，计算露点可进行简单的假设，其计算结果对工程参数影响不大。假设：高于露点时，随着温度的变化，烟气中各个成分的体积百分比不发生变化。根据烟气特性中，水蒸气的成分百分比大约为：2 / 14 = 14%假设：烟囱内的压力为大气压则蒸汽的分压力为：1 x 14% = 0.14bar（绝对压力）查表，露点大约为 60摄氏度。此值与详细计算误差较小，同时，个人认为大多数燃气锅炉露点此温度左右。换热器压降烟气回收中最为重要的参数，关系到锅炉是否能够正常点火。方法：1、 咨大多数情况下 ，锅炉生产商可给出从炉膛燃烧后，经过几个回程，到排烟后的压降，再可咨询燃烧器厂家，可以给出燃烧器较为详尽的参数，如燃烧器调压范围等，对换热器的压降选型有很大帮助。2、 实测发，如果烟囱上安装有蝶阀等类似阀门，可在蝶阀前后各打一个小孔，安装压差变送器，同时，控制蝶阀开关，观察锅炉点火情况，确定换热器压降，恰到好处的压降可大幅降低投资，并确保正常燃烧。（此方法需要咨询压差变送器生产商，要有较小的压差，压差变送器是否能够使用）3、 估算：压降小于100pa时，基本不会对锅炉燃烧产生影响。4、 在方法2中，如果烟道没有安装蝶阀，可根据方法3大概选型，如客户有较大兴趣做，可在烟道上开一条较窄的一段缝，插入一片薄铁片来，由铁片测试压降。能效果计算以下摘录了别人的一段计算，是将烟气降低到45摄氏度，（烟气温度降低到露点以上的计算）1、200下烟气成分（折算为标准状态）： Vy1=11.518 m3/ Nm3；（1立方天然气燃烧后的烟气体积）VH2O=2.139 m3/ Nm3；（水的体积）VCO2=0.994 m3/ Nm3；VN2=7.459 m3/ Nm3 2、200下各烟气成分的焓值（Kcal/m3）（这个我是直接拿来用的，还没有找到这个焓值表） C200N2=62.08 C200CO2=85.38 C200H2O=405.2（过热状态） 3、200下烟气焓值（Kcal/m3天然气） I200=7.45962.08+0.99485.38+2.139405.2=1414.6 Kcal/m3 4、45下烟气成分（折算为标准状态）： Vy1=9.603 m3/ Nm3；VH2O=1.15 m3/ Nm3；VRO2=0.994 m3/ Nm3；VN2=7.459 m3/ Nm3 （45时，烟气中水蒸汽的容积份额为0.12） 5、45下各烟气成分的焓值（Kcal/m3） C45N2=13.92 C45RO2=17.7 C45H2O=363.5（饱和状态） 6、45下烟气焓值（Kcal/m3天然气） I45=13.927.459+17.70.994+363.51.15=539.4 Kcal/m3 7、回收烟气余热量（显热+潜热）（Kcal/m3天然气） I= I200- I45=1