刘茂金 王玉伟
泰山集团股份有限公司
摘要：目前区域供热燃煤工业锅炉最终烟气温度仍在150℃左右，烟气温度较高，且数量很大。如果直接排放到大气中，不仅浪费了大量能源，而且对空气质量有严重的污染，本文拟开发一种新型低温烟气余热回收系统，将低温烟气温度降低到60℃以下，回收大量余热。本文对燃煤工业锅炉余热利用技术及原则进行分析，以供参考。
关键词：燃煤工业锅炉；余热利用；技术原则
引言
锅炉是工业生产中的关键能量转换设备。它利用燃料等能源产生热能，将水加热成热水或蒸汽，为热能发电提供热能、机械能或电能。锅炉种类繁多，有蒸汽锅炉、供热热水锅炉、自备热电联产锅炉、专用锅炉、余热锅炉等。目前，大多数工业锅炉仍以煤为原料，污染物很多，如二氧化碳、硫化物、氮氧化物、煤灰、重金属污染物等。，会在燃煤过程中产生，需要经过烟气处理后排放。在绿色工业发展过程中，为了节约工业生产成本，优化工业锅炉的生态性能，应在锅炉运行和烟气处理过程中实施节能减排措施。
1工业锅炉运行与烟气治理现状分析
可以说，中国目前工业锅炉运行中的能源浪费比较严重，烟气管理现状不容乐观。上述现象的形成不能与以下因素分开:1煤燃烧质量。中国工业锅炉主要使用烟煤等燃料，煤炭质量因地区而异，但锅炉受到面积、风格、排气装置等因素的限制。煤炭燃烧的适应能力相对较低。如果选择的煤不能满足锅炉的运行要求，就会导致煤燃烧不足、利用率低和污染物排放增加。②燃烧设备。随着工业锅炉类型数量的增加，设计方案不断更新，但大多数制造商都专注于锅炉主体，不了解燃烧装置，设计不够精细和合理，甚至一些燃烧装置也存在质量问题，发生了意外事件，如变形和随后破裂③操作人员素质低。大多数工业锅炉操作者的教育程度低，没有受过职业培训，也没有操作工业锅炉的知识和技术，这往往导致作业过程中操作不当，影响锅炉的效率。
2波纹形板片换热元件
波纹板由钢板制成，经过一定的加工过程后，传热表面呈波纹状，板内外为传热表面，波纹通道形成于板腔内。板的传热支撑会随板的形状而变化，从而改变流动速度和方向，从而容易达到湍流状态并显着提高传热系数。耐腐蚀不锈钢波纹板，导热系数高，耐热性强，适用于气-气换热器，设备体积小，占地面积小，适用于低温烟气。利用波纹板作为传热元件，既能回收气化的潜热，又能防止原表面的灰尘对传热产生过大的影响。但是，由于气-气热交换处理的气体量很大，如果板间距太小，板之间速度太大，则压降会相应增加，风扇能耗会影响到综合热回收系统的经济性。
3锅炉烟气余热利用系统的基本情况
3.1系统内容
（1）普通锅炉设备。余热应用系统是依照普通锅炉的实际运转措施开展的，锅炉系统常用仪器在此系统中占据重要地位，因此能够得出，锅炉烟气余热应用系统的主要部件位于普通锅炉系统，此类部件能够直接决定余热应用的具体质量。（2）余热应用设备与系统。此类系统通常建立在普通锅炉系统条件想，设置能够应用余热的设备。锅炉排烟余热深度再循环应用系统是目前应用最为广泛的系统，在进行脱硫塔前期与除尘器完成后在烟道中进行不舍，能够有效地对温度进行管控，保证整体上将温度控制在四十摄氏度。此类一起中通常应用低温省煤器，是一种余热回笼装置，其主要适用于电站锅炉和工业锅炉中，可以良好的应用锅炉烟气完成锅炉供水加热的目的，保证排烟温度能够缩减，进而有效地提高锅炉给水温与锅炉的热效率。
3.2利用方式
（1）加热凝结水，此方法是应用比较广泛的方法，既操作简便，还可以在较短的时间内取得良好的效益，推动锅炉排烟的热消耗情况进行优化。加热凝结水体系，能够落实能源转化的效果，进而保证热能转换为凝结水的能量，为后期工作奠定基础。
（2）除氧器补充体系吸纳补充水，必须历经较长的过程，若是整个历程中补充水的温度缩减较大，则可能在一定程度上干扰一起中的温度与压力，阻碍除氧器的良好工作，所以必须保证补充水的温度在料好的范围呢，能够应用锅炉烟气余热进行补充水加热操作。（3）余热燃亮，直接放散情况在锅炉工作期间出现的比较频繁，保证燃料余热工作效果可以在一定程度上防止能源的消耗。在此过程中应用锅炉烟气余热效率比较明显，爆震燃烧温度的提高，能够从普通热风炉烟道飞起、高炉炉顶荒煤气融入换热器中，保证热气可以与净高炉煤气完成换热的功效，从而全名提高风的温度。
4余热利用技术
4.1温差发电器
这是利用热电材料的泽贝克效应（SeebeckEffect）、汤姆逊效应（ThomsonEffect）、帕尔贴效应（PeltierEffect）、焦耳效应（JouleEffect）和傅里叶效应（FourierEffect）等将热能直接转化为电能的能量转化装置。将许多不同类型半导体热电材料按照一定方式连接起来，比如采用串联、并联或者两者相结合的方式，形成半导体堆，再将半导体堆置于冷源和热源之间，热端从热源吸热，再将热量传递给冷源，在这个过程中将热能转换为电能，以电流或温差电动势的形式输出。因此可以根据锅炉不同的烟气温度，将热电器件集成在水冷壁、省煤器或者空气预热器的换热面之上，通过燃料和水、烟气和水、烟气和空气之间的温差获得电能，可用于水泵、风机及控制器的供电。该技术在国外的开展较早，日本Komatsu公司于2009年开发的工厂废热利用发电系统可长期运行，冷、热端温度分别为30℃、250℃时，转换效率达7%。该技术适用于烟气大于250℃的场合，具有系统结构紧凑、无转动部件、无污染物排放、环保洁净等优势。但目前现有的热电材料的转换效率较低，工艺不成熟且成本昂贵，从而限制该技术广泛应用。目前，广大学者主要从改进热电材料转换性能、输出特性等方向进行研究。
4.2热管技术
热管的应用是基于蒸发-冷凝的循环，热管中的工质在热输入端被工业废热加热，由液体变成气体，吸收了大量的热量，汽化潜热随着流动的蒸汽到达冷端，在重新冷凝成液体的同时放出大量的汽化潜热，冷凝的液体则又一次回到加热段被加热，重复上述的过程。热管通过汽化潜热来传递能量，即使传递的热量非常大的时候，热端和冷端的温差也不至于过大，因此热管是一种导热能力很强的导热体。
5工业锅炉烟气余热的利用原则
在工业锅炉烟气余热的“能源利用”上，应保证“温度对口，梯级利用”的原则，即将温度较高的“高品位”烟气满足电、能等“高端”需求，将温度较低的“低品位”烟气满足热的“低端”需求，从而减少烟气回收利用过程中的损失，实现烟气余热的最大利用。在“能量分配”上，应采取“分配合理，各得所需”的原则，即在不同的上下游时段，根据不同用户特性，对于不同用户不同种类能源的需求差异，进行合理的资源配置，实现烟气余热回收利用效率的最优化。
结束语
总之，随着技术水平的快速提升，我国工业锅炉能源利用率有了大幅提升，但是目前的工业锅炉利用率还是较低（仅为60%-70%），很多能量没有得到合理利用而直接排放，造成较大能源浪费。国家也充分意识到了此方面问题，在“十三五”规划中提出了要大力调整能源结构，合理控制能源消耗。
参考文献
[1]颜丙磊.我国工业燃煤锅炉现状及落实煤改措施的建议[J].煤炭加工与综合利用,2019(09):76-77+80.
[2]顾一稼,陈俊萍,翁丽芬.工业锅炉节能技术探讨[J].应用能源技术,2019(06):28-31.
[3]秦光勇,赵国凌,王少静.工业锅炉碳排放计算与降碳举措评价[J].工业锅炉,2018(05):22-27.
[4]杨群峰,曹颖,董哲,谭兆强.小型工业锅炉烟气余热利用新技术[J].节能技术,2017,30(04):342-345.
[5]刘培新.燃煤工业锅炉节能措施[J].中国高新技术企业,2017(18):57-58.