尤其是天然氣、焦爐煤氣中CH4、H2含量較高，煙氣中含有大量水分，如果不經(jīng)回收利用，會損失大量的冷凝余熱及水資源。

       常見燃氣鍋爐燃料包括：天然氣、焦爐煤氣、高爐煤氣、轉爐煤氣、發(fā)生爐煤氣、沼氣等，其主要成分見下表：

天然氣及焦爐煤氣燃燒后煙氣成分及含濕量見下表：

下面以某天然氣鍋爐為例，介紹煙氣冷凝余熱深度回收技術：

下：

    目前鍋爐排煙溫度265℃，煙氣經(jīng)節(jié)能器降溫至87℃，鍋爐主給水經(jīng)節(jié)能器由50℃升溫至107℃；煙氣通過節(jié)能器后進入冷凝器，冷凝器主要用于除鹽水預熱，同時將排煙溫度降至55℃（此時煙氣尚未達到露點，煙氣中水分未冷凝）。

燃氣鍋爐煙氣參數(shù)如下：

低溫煙氣余熱回收的特點：

  天然氣鍋爐燃氣理論含濕量為15.84%，煙氣露點溫度為55.5℃，隨著煙氣溫度升高，冷凝水質量和水蒸氣冷凝速率逐漸減小。煙氣溫度為0℃時，冷凝質量為1.628g/m3。水蒸氣冷凝率達到96.9%。當煙氣溫度為60℃時，煙氣中的水蒸氣不冷凝。

工藝路線選擇：

 針對本項目煙氣特點與工藝流程，可以選擇采用螺桿式水源燃氣機熱泵技術、低溫型溴化鋰吸收式熱泵技術。

（1）溴化鋰吸收式熱泵技術

該技術工藝原理見下圖：

   該技術利用冷凝器出口熱水（35℃）作為余熱源，以鍋爐抽汽作為驅動蒸汽，經(jīng)溴化鋰熱泵機組后，除鹽水降溫至25℃，然后返回冷凝器給鍋爐排煙降溫，熱泵機組可產(chǎn)生65-70℃的熱水，可以用于冬季供暖和非采暖季除鹽水預熱。

  該技術優(yōu)點是運行成本低，機組本身耗電量僅為制熱量的0.6%,但是該技術冷凝器入口溫度為25℃，此時排煙溫度最低30℃，煙氣中水分的冷凝率低，余熱回收量少。

（2）螺桿式水源燃氣機熱泵技術

   螺桿式水源燃氣機熱泵采用燃氣發(fā)動機代替電機驅動壓縮機，直接以一次能源天然氣作為驅動能源，消除了能源在轉化與傳輸過程中的損失。

   螺桿式水源燃氣機熱泵系統(tǒng)主要包括燃氣發(fā)動機、螺桿式壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、電子膨脹閥、油分離器、干燥過濾器、氣液分離器和發(fā)動機余熱回收換熱器。制冷循環(huán)蒸發(fā)溫度為4-7℃，蒸發(fā)器冷凍水出水溫度在7-10℃。

    低溫冷凍水從蒸發(fā)器進入鍋爐煙氣余熱回收換熱器，回收煙氣余熱，將這部分余熱提升為更高品位的熱能，通過冷凝器制取熱水。此外，發(fā)動機余熱回收系統(tǒng)可將燃氣發(fā)動機大部分廢熱進行回收，用于制取熱水。

   該技術需要消耗一定量的天然氣，但是可以將鍋爐排煙溫度降至15℃，此時煙氣中水分冷凝率可達90%以上，可以回收煙氣中絕大部分的汽化潛熱，同時消除煙囪白煙。

   綜合考慮以上2種技術的特點，本項目選用螺桿式水源燃氣機熱泵技術。

工藝流程：

   本項目共計3臺燃氣鍋爐，每臺燃氣鍋爐配套若干套螺桿式水源燃氣機熱泵機組，該機組蒸發(fā)器產(chǎn)生5℃的低溫冷凍水用于鍋爐煙氣冷凝器降溫，可將煙氣降溫至15℃，此時煙氣中水分的冷凝率可達90%以上?；厥盏倪@部分鍋爐煙氣余熱通過熱泵機組轉化為高品質熱能，在冷凝器側產(chǎn)出60℃以上熱水。同時，這部分熱水經(jīng)發(fā)動機余熱回收系統(tǒng)后，升溫至70℃以上，再經(jīng)鍋爐蒸汽加熱至合適溫度，送至供暖給水主管網(wǎng)。非采暖季，這部分熱水則可用于除鹽水給水余熱。

螺桿式水源燃氣機熱泵工藝原理：

   螺桿式水源燃氣機熱泵采用燃氣發(fā)動機代替電機驅動壓縮機，直接以一次能源天然氣作為驅動能源，消除了能源在轉化與傳輸過程中的損失。

   螺桿式水源燃氣機熱泵系統(tǒng)主要包括燃氣發(fā)動機、螺桿式壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、電子膨脹閥、油分離器、干燥過濾器、氣液分離器和發(fā)動機余熱回收換熱器。制冷循環(huán)蒸發(fā)溫度為4-7℃，蒸發(fā)器冷凍水出水溫度在7-10℃。

   低溫冷凍水從蒸發(fā)器進入鍋爐煙氣余熱回收換熱器，回收煙氣余熱，將這部分余熱提升為更高品位的熱能，通過冷凝器制取熱水。此外，發(fā)動機余熱回收系統(tǒng)可將燃氣發(fā)動機大部分廢熱進行回收，用于制取熱水。

鑄硅鋁冷凝式換熱器技術特點：

    鍋爐余熱回收換熱器采用鑄硅鋁冷凝式換熱器，根據(jù)循環(huán)介質不同，鑄硅鋁冷凝式換熱器可分為煙氣區(qū)和水流區(qū)。煙氣區(qū)設置擾流區(qū)域，增加了煙氣與換熱器壁面之間的換熱面積，促進了煙氣的湍流流動，從而提高了煙氣余熱回收換熱器的換熱性能。此外，鑄硅鋁材質具有良好的導熱性能和耐腐蝕性能，大大延長了煙氣換熱使用壽命。

不同材質換熱器的導熱系數(shù)見下圖：

設備計算選型過程見下表：

  

運行成本與經(jīng)濟指標：

    通過下表可以看出，按照業(yè)主提供的運行均值來計算，該機組每年運行費用736萬元，通過增加采暖和預熱除鹽水節(jié)省天然氣消耗每年節(jié)省的費用為1248萬元，每年凈收益511萬元。

 

 

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