注汽鍋爐煙氣冷凝技術(shù)方案

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1、注汽鍋爐煙氣冷凝節(jié)能工程技術(shù)方案一．前言在熱能工程領(lǐng)域中計算鍋爐的熱效率都是用燃料的低位發(fā)熱量來進(jìn)行計算的，國外也是如此，如果按燃料的高位發(fā)位量來計算鍋爐的熱效率，則100%的熱效率是不可能達(dá)到的（能量守恒）。一般來說，熱效率100%以上的鍋爐在常識上雖然難以理解，但如果將煙氣中的水蒸汽凝結(jié)潛熱利用起來，并且排煙溫度降低得足夠低，排煙損失很低的情況下，鍋爐的熱效率會提高到100%，甚至超過100%。現(xiàn)在國外出現(xiàn)的利用高效的冷凝換熱器和空氣預(yù)熱器來吸收鍋爐尾部排煙中的顯熱和水蒸汽凝結(jié)所釋放的潛熱，從而達(dá)到提高鍋爐熱效率的冷凝余熱回收鍋爐。冷凝式鍋爐發(fā)軔于

2、歐洲。德國、荷蘭、英國、奧地利等國家于上世紀(jì)70年代，開發(fā)家用冷凝式鍋爐，到80年代末期90年代初期，韓國率先將冷凝式鍋爐應(yīng)用在大中型工業(yè)鍋爐上，冷凝式鍋爐除了具有傳統(tǒng)鍋爐的共性之外，更是制熱機(jī)理的大膽革命與突破。在一些能源利用率較高的歐美國家，燃?xì)饫淠接酂峄厥盏臒崴仩t其熱效率高達(dá)103%以上，此外在煙氣中的CO2和NOx等有害成份也大大降低，這對環(huán)保來說是非常有利的。在歐美等國，由于政府鼓勵使用冷凝鍋爐，所以需求量不斷增加，冷凝鍋爐的使用率瑞士60%、荷蘭50%、德國20%、奧地利（20%）、英國（15%）。國內(nèi)通過特殊的換熱器結(jié)構(gòu)形式，吸收尾部

3、排煙中的顯熱和水蒸汽凝結(jié)所釋放的潛熱的冷凝式燃?xì)鉄崴?，其熱效率已提高?05%，達(dá)到了當(dāng)今國際水平。冷凝式燃?xì)鉄崴髟趪鴥?nèi)的推廣剛剛起步，但是他的市場潛力是非常大的。而在發(fā)達(dá)國家冷凝式燃?xì)鉄崴骷s占熱水器（爐）總產(chǎn)量的15%以上（個別國家達(dá)到95%）。二煙氣冷凝余熱回收在稠油熱采中的潛力油田稠油開采已有20余年，現(xiàn)趨向于特、超稠油的開采，而蒸汽輔助重力泄油是較成熟的手段，因此油田用熱力采油濕蒸汽發(fā)生器（注汽鍋爐）作為生產(chǎn)高溫、高壓蒸汽的特種設(shè)備，在油田稠油注采設(shè)備中起重要作用，同時也是稠油開采的耗能設(shè)備，其能耗占開采總成本的60%以上。目前，針對提高

4、濕蒸汽發(fā)生器的熱效率采取了一些措施，主要包括控制空氣過剩量來減少排煙熱損失、改善輻射段的傳熱效果和通過SGR-Ⅱ型熱管換熱器來回收煙氣部分顯熱達(dá)到提高熱效率的目的?？紤]到燃油時煙氣尾部受熱面的低溫腐蝕，沒有加裝SGR-Ⅱ型熱管換熱器排煙溫度控制在190℃左右，加裝SGR-Ⅱ型熱管換熱器排煙溫度控制在140℃左右。而燃用天然氣的的濕蒸汽發(fā)生器，由于天然氣中含硫量很少，低溫腐蝕可以忽略，當(dāng)煙氣溫度降到煙氣中水蒸氣露點(diǎn)溫度以下時，將釋放出大量的汽化潛熱，這一部分汽化潛熱如果得到合理的利用，將對濕蒸汽發(fā)生器熱效率的提高有著重要的意義。三天然氣的燃燒特性天然氣的

5、主要成分是烷烴中的輕組分，基本由甲烷CH4(82%～98%)和不多的乙烷C2H6(6%)、丙烷C3H8(1.5%)和丁烷C4H10(約1%)組成。一般油、氣田的天然氣中的甲烷含量差別相當(dāng)大。新疆油田公司所產(chǎn)天然氣中甲烷體積百分含量94％～80％。CH4+2O=CO2+2H2O+熱量由天然氣燃燒化學(xué)方程式看出，每燃燒1Nm3的天然氣大約產(chǎn)生2Nm3的水蒸氣，水蒸氣的汽化潛熱大約為燃?xì)獾蜔嶂档?1%。這意味著當(dāng)燃?xì)馊紵刻峁?00KW顯熱時，同時也提供了11KW的潛熱，而且，這部分熱量無論是否被利用總是在是存在。?在排煙溫度較高時，水蒸汽不能冷凝放出熱量，

6、隨煙氣排放，熱量被浪費(fèi)。同時，高溫?zé)煔庖矌ё叽罅匡@熱，形成較大的排煙損失。??四方案提出目前新疆油田燃?xì)獾淖⑵仩t的在沒有加裝SGR-Ⅱ型熱管換熱器的排煙溫度一般都在180-200℃之間，煙氣中的水蒸汽仍處于過熱狀態(tài)，不可能凝結(jié)成液態(tài)的水而放出汽化潛熱。眾所周知，鍋爐熱效率是以燃料低位發(fā)熱值計算所得，未考慮燃料高位發(fā)熱值中汽化潛熱量的熱損失。因此傳統(tǒng)鍋爐熱效率一般只能達(dá)到80%-90%。?以天然氣為燃料的濕蒸汽發(fā)生器煙氣中水蒸汽容積成分一般為16%-19%，鍋爐熱效率均以低位發(fā)熱量計算，盡管名義上熱效率較高，但由于天然氣高、低位發(fā)熱量值相差11%左右，

7、實(shí)際能源利用率尚待提高。為了充分利用能源，降低排煙溫度，回收煙氣的物理熱能，當(dāng)換熱器壁面溫度低于煙氣的露點(diǎn)溫度時，煙氣中的水蒸汽將被冷凝，釋放潛熱，10%的高低位發(fā)熱量差就能被有效利用。如果在注汽鍋爐的尾部加裝?高效的冷凝換熱器和空氣復(fù)合換熱器來吸收鍋爐尾部排煙中的顯熱和水蒸汽凝結(jié)所釋放的潛熱，把排煙溫度降低到50-70℃之間，不僅充分回收了煙氣中的顯熱和水蒸汽的凝結(jié)潛熱，也把煙氣中的CO2和NOx等有害成份也大大降低，這從環(huán)保角度來說也是非常有益的。四方案介紹考慮到在煙氣冷凝過程中平均溫差的影響，空氣過剩系數(shù)盡可能的降低，從而提高煙氣中水蒸汽的露點(diǎn)溫

8、度，來提高平均溫差。另一個影響平均溫差的因素是冷卻介質(zhì)的溫度，冷卻介質(zhì)溫度越低，平均溫差越大，