尤其是天然氣、焦?fàn)t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(huì)損失大量的冷凝余熱及水資源。

       常見燃?xì)忮仩t燃料包括：天然氣、焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)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?fàn)t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(shù)：

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(guò)節(jié)能器后進(jìn)入冷凝器，冷凝器主要用于除鹽水預(yù)熱，同時(shí)將排煙溫度降至55℃（此時(shí)煙氣尚未達(dá)到露點(diǎn)，煙氣中水分未冷凝）。

燃?xì)忮仩t煙氣參數(shù)如下：

低溫?zé)煔庥酂峄厥盏奶攸c(diǎn)：

  天然氣鍋爐燃?xì)饫碚摵瑵窳繛?5.84%，煙氣露點(diǎn)溫度為55.5℃，隨著煙氣溫度升高，冷凝水質(zhì)量和水蒸氣冷凝速率逐漸減小。煙氣溫度為0℃時(shí)，冷凝質(zhì)量為1.628g/m3。水蒸氣冷凝率達(dá)到96.9%。當(dāng)煙氣溫度為60℃時(shí)，煙氣中的水蒸氣不冷凝。

工藝路線選擇：

 針對(duì)本項(xiàng)目煙氣特點(diǎn)與工藝流程，可以選擇采用螺桿式水源燃?xì)鈾C(jī)熱泵技術(shù)、低溫型溴化鋰吸收式熱泵技術(shù)。

（1）溴化鋰吸收式熱泵技術(shù)

該技術(shù)工藝原理見下圖：

   該技術(shù)利用冷凝器出口熱水（35℃）作為余熱源，以鍋爐抽汽作為驅(qū)動(dòng)蒸汽，經(jīng)溴化鋰熱泵機(jī)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(jī)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(yù)熱。

  該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行成本低，機(jī)組本身耗電量?jī)H為制熱量的0.6%,但是該技術(shù)冷凝器入口溫度為25℃，此時(shí)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?xì)鈾C(jī)熱泵技術(shù)

   螺桿式水源燃?xì)鈾C(jī)熱泵采用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)代替電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，直接以一次能源天然氣作為驅(qū)動(dòng)能源，消除了能源在轉(zhuǎn)化與傳輸過(guò)程中的損失。

   螺桿式水源燃?xì)鈾C(jī)熱泵系統(tǒng)主要包括燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、電子膨脹閥、油分離器、干燥過(guò)濾器、氣液分離器和發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)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(guò)冷凝器制取熱水。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)余熱回收系統(tǒng)可將燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)大部分廢熱進(jìn)行回收，用于制取熱水。

   該技術(shù)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(shí)煙氣中水分冷凝率可達(dá)90%以上，可以回收煙氣中絕大部分的汽化潛熱，同時(shí)消除煙囪白煙。

   綜合考慮以上2種技術(shù)的特點(diǎn)，本項(xiàng)目選用螺桿式水源燃?xì)鈾C(jī)熱泵技術(shù)。

工藝流程：

   本項(xiàng)目共計(jì)3臺(tái)燃?xì)忮仩t，每臺(tái)燃?xì)忮仩t配套若干套螺桿式水源燃?xì)鈾C(jī)熱泵機(jī)組，該機(jī)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(shí)煙氣中水分的冷凝率可達(dá)90%以上。回收的這部分鍋爐煙氣余熱通過(guò)熱泵機(jī)組轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)熱能，在冷凝器側(cè)產(chǎn)出60℃以上熱水。同時(shí)，這部分熱水經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)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?xì)鈾C(jī)熱泵工藝原理：

   螺桿式水源燃?xì)鈾C(jī)熱泵采用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)代替電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，直接以一次能源天然氣作為驅(qū)動(dòng)能源，消除了能源在轉(zhuǎn)化與傳輸過(guò)程中的損失。

   螺桿式水源燃?xì)鈾C(jī)熱泵系統(tǒng)主要包括燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、電子膨脹閥、油分離器、干燥過(guò)濾器、氣液分離器和發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)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(guò)冷凝器制取熱水。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)余熱回收系統(tǒng)可將燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)大部分廢熱進(jìn)行回收，用于制取熱水。

鑄硅鋁冷凝式換熱器技術(shù)特點(diǎn)：

    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(zhì)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(shè)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(jìn)了煙氣的湍流流動(dòng)，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(zhì)具有良好的導(dǎo)熱性能和耐腐蝕性能，大大延長(zhǎng)了煙氣換熱使用壽命。

不同材質(zhì)換熱器的導(dǎo)熱系數(shù)見下圖：

設(shè)備計(jì)算選型過(guò)程見下表：

運(yùn)行成本與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：

    通過(guò)下表可以看出，按照業(yè)主提供的運(yùn)行均值來(lái)計(jì)算，該機(jī)組每年運(yùn)行費(fèi)用736萬(wàn)元，通過(guò)增加采暖和預(yù)熱除鹽水節(jié)省天然氣消耗每年節(jié)省的費(fèi)用為1248萬(wàn)元，每年凈收益511萬(wàn)元。

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