普通天然气锅炉的排烟温度一般在120～250℃，这些烟气含有8%～15%的显热和11%的水蒸气潜热。加装烟气冷凝器的主要目的，就是通过冷凝器把烟气中的水蒸气变成凝结水，最大限度地回收烟气中含有的潜热和显热，使回收热量后排烟温度可降至100℃左右，同时烟气冷却后产生的凝结水得到及时有效地排出（1Nm³天然气完全燃烧后，可产生1.66kg水），并且大大减少了CO₂、CO、NOx等有害物质向大气的排放，起到了明显的节能降耗、增效减排和保护锅炉设备的作用。
1、运行现状
天坛生物蒸汽系统配置有3台燃气蒸汽锅炉，其中2台WNS8-1.25-Q8T锅炉，1台WNS3-1.25-Q3T锅炉，所产蒸汽主要供给生产系统及附属生产系统，部分用于采暖。经监测，锅炉房2台8T锅炉正常运行排烟温度在160～180℃（标准应不高于160℃），平均热效率在87%左右。锅炉系统运行进水温度较低，排烟热损失较大，同时影响锅炉热效率的提高，回收利用潜力明显。
2、技术介绍
烟气冷凝回收利用技术具有显著的节能效益，其主要原理为：1m3天然气燃烧后会放出9310kcal的热量，其中显热为8500kcal，水蒸气含有的热量(潜热)为950kcal。对于传统燃气锅炉可利用的热能就是8500kcal的显热，供热行业中常规计算天然气热值一般以8500kcal/Nm³为基础计算。因此，天然气的实际总发热量9310kcal与天然气的显热8500kcal比例关系以百分数表示为111%，其中显热部分占100%，潜热部分占11%。对于传统燃气锅炉来说，有很多热量被白白浪费掉了。
普通天然气锅炉的排烟温度一般在120～250℃，这些烟气含有8%～15%的显热和11%的水蒸气潜热。加装烟气冷凝器的主要目的，就是通过冷凝器把烟气中的水蒸气变成凝结水，最大限度地回收烟气中含有的潜热和显热，使回收热量后排烟温度可降至100℃左右，同时烟气冷却后产生的凝结水得到及时有效地排出（1Nm³天然气完全燃烧后，可产生1.66kg水），并且大大减少了CO₂、CO、NOx等有害物质向大气的排放，起到了明显的节能降耗、增效减排和保护锅炉设备的作用。
3、改造方案
3.1设备选型
烟气余热回收器选用湖北某公司的热管节能器。
3.1.1产品特点
该结构为相变换热真空重力式结构，安全可靠性高，不存在管内超压问题，不怕干烧，液体工质汽化后管内压不随温度变化而变化，同时热管导热时会产生自振动，使灰不易粘附在管壁和翅片上。传热强度高（传热效率达98%以上），单位体积的传热面积大，体积小，结构紧凑。烟气阻力只有30～80Pa，适用于不带引风机的燃油燃气锅炉，在锅炉排烟管道上安装节能器，完全不影响锅炉的正常正常运行。烟气-水双重隔离，密封性能好，运行安全可靠。独特的新型翅片，可以使烟气产生强烈扰动，可以更有效的防止灰垢的存积。
锅炉尾部余热回收烟侧换热管可使用普通20#碳钢，寿命可达10年以上，抗腐蚀力强，可以避免酸腐蚀。结构简单、无运动部件，运行维护方便。冷凝段为防腐蚀钢（09CrCuSb）简称ND钢，热水锅炉在回水温度小于45℃时可以有效吸收部份汽化潜热，使锅炉热效率提高7%～8%。
因此，使用相变换热翅片超导真空热管技术的最大优点为：
①导热系数比管壳材料的导热系数大40000倍，比最好的金属(铜）导热系数也高出1000～10000倍，所以换取同样热量可以实现传热面积最低阻力最低。
②相变工作温度设计值大于烟气冷凝温度（北京为58～62℃），烟侧传热表面温度与给水温度大小没关系，所以采用普通碳钢的防腐能力可与不锈钢媲美（条件相同时而且碳钢传热比不锈钢强），使用寿命达10年以上。
3.1.2与传统节能器区别与联系（表1）
3.2设计方案
3.2.1可能出现的不良现象
（1）烟气冷凝的制约条件
①排烟温度≤60℃。②水侧回水，温度≤60℃，烟气接触边界≤60℃。③烟气节能器的换热面积和换热系数的有效性。根据以上三个条件锅炉排烟温度不
可能无限度地降低。实践证明烟气中水蒸气，是在有效低于冷凝温度的金属壁面上方能以珠状和膜状的形式凝结放热而变成液态水，而且受到很多金属壁面很多不凝气体的阻碍和影响。
（2）以前施工案例中存在的问题
①有些锅炉烟气通过旁通而停运，主要原因是阻力偏大和泄漏造成，维修也不方便。②部分锅炉房内冷凝水到处流躺，对于弱酸性冷凝水的处理和回收，目前北京还没有具体技术和措施，针对垂直烟囱处理冷凝水回收和防止回流锅炉内腐蚀应引起重视和控制。
③部分产品不节能，未结合烟阻，腐蚀、而到达最佳换热，有些是一种水套设备，烟降△t≤30℃,节能率很低。
3.2.2解决方案
设备厂家近20年开发使用和研发，采用独立的热管单支元件开发为水在烟道外而未进入烟道内的传热方式可以避免停炉、停运。采用温度和流量控制可以实现质（温度）和量的组合。采用水封，温度和流量等报警装置可以使其节能器更安全，更可靠的使用。
3.2.3烟气回收量指标
根据锅炉实际运行情况，此次改造，烟气余热利用设计回收指标见表2。
3.2.4节能效益
按1台8t/h蒸汽炉计算，锅炉给水按8t/h计经过省煤器给水温度提升了15.5℃，那么全天（24h）共回收热量为：Qh=1×8000×15.5×24=2976000kcal/h；全年(300d)总热量为：Q总=QN×300=300×297.6=89280万kcal/h；折合全年天然气费用（3.0元/Nm³）：N=Q总/8500×3=31.5万元。
3.2.5改造数量
此次针对锅炉房2台型号WN8-1.25-Q8T锅炉，在烟气出口处各安装1台热管式烟气节能器。同时配套安装相应的计量仪表，为降低成本，循环泵采用原锅炉房省煤器循环泵。后续建议加设远程通信功能，能够全面反映和监控余热回收效果及数据，为今后数字化打下基础。
4、节能效益分析
4.1有效提高锅炉热效率，减少锅炉热损失
烟气锅炉热效率均在88%以上，主要热损失就是排烟热损失，通过在烟气尾部安装烟气余热回收装置，可以提高锅炉热效率5%～8%，将排温温度控制在85～90℃之间，有效回收热量。
4.2安装后循环水温度有所提升
安装前后循环水温度记录对比详见表3。
4.3减少大气污染，实现节能减排
使回收热量后排烟温度可降至100℃左右，同时烟气冷却后产生的凝结水得到及时有效地排出（1Nm³天然气完全燃烧后，可产生1.66kg水），并且大大减少了CO₂、CO、NOx等有害物质的排放，起到了明显的节能、降耗、减排及保护锅炉设备的作用。
原标题：科技丨新型节能器在锅炉烟气回收中的应用实例
