[发明专利]燃煤锅炉排烟超低温冷凝热回收及进风加湿的方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及燃煤锅炉排烟超低温冷凝热回收及进风加湿的方法与装置，属于锅炉供热和能源利用技术领域。

背景技术

采用燃煤锅炉排烟中含有大量的水蒸气，因此传统锅炉的排烟温度通常达110～160℃左右，烟气中的大量潜热及显热均白白散失了。燃煤锅炉的以燃料低位发热量计算的锅炉热效率由于受到多种热损失因素的影响而不可能达到100%，根据锅炉热平衡关系，燃煤锅炉的热损失主要包括：排烟热损失Q2；气体（化学）不完全燃烧热损失Q3；固体（机械）不完全燃烧热损失Q4；锅炉散热散失Q5；其它热损失Q6。通常而言小型燃煤锅炉的热效率只有50%～60%甚至更低，但大型供暖燃煤锅炉的热效率因燃烧过程更充分、采取的各类降低热损失的技术措施更为完善等，通常可达82%～91%左右，其中Q3、Q4、Q5、Q6等均在技术经济可行的范围内优化到了极限的程度。但对燃煤锅炉而言，有效降低热损失技术难度最大的是排烟热损失Q2，其主要原因既是在于排烟既含有一定的显热散失，更含有大量水蒸气及其潜热量，虽然后者不计入燃料低位发热量的计算范畴，但其烟气余热总量通常很大，可达入炉燃料放热量的7%～9%左右，而受限于排烟中所含的较大量的硫化物、氮氧化物等腐蚀性气体成分，燃煤锅炉排烟温度通常控制在水露点、硫露点以上，即通常超过100℃，则排烟中的大量的显热特别是水蒸气潜热被迫白白散失，也正因此如何实现安全有效的回收排烟热损失Q2，即成为燃煤锅炉大幅提高锅炉总热效率的关键所在。

目前中国正在锅炉供热领域大规模推行排烟超低排放的标准，则锅炉排烟的除尘、脱硫、脱硝指标将逐步趋近于5mg/Nm³、35mg/Nm³、50mg/Nm³乃至更低的排放标准，这为进行锅炉特别是燃煤锅炉的排烟深度余热回收、大幅提高锅炉总热效率提供了更好的技术条件及经济可行性。

为回收燃煤锅炉烟气余热，目前常用的余热回收的方式及其特点如下。

（一）直接式显热回收：最为简单常用的方式，烟气余热用于预热锅炉进风、锅炉回水或者供热回水等，烟气处于显热换热区，对燃煤锅炉效率一般最高可提高到90%～93%左右，但烟气对空气只加热不加湿，烟气排放温度高，含湿量大，余热回收量有限。

（二）冷凝式锅炉热回收装置：排烟温度可降低至约50℃，烟气余热用于预热锅炉进风、锅炉回水或者供热回水等，烟气处于冷凝换热区，对燃煤锅炉效率提高可达2%～5%左右，总的锅炉效率最高可达93～97%左右，系统的效率受到供热回水的影响大，如回水温度提高则必然导致排烟温度提高，而且烟温进一步降低有困难。

（三）基于吸收式热泵换热的烟气冷凝热回收装置：吸收式热泵系统的效率高，排烟温度可降低至20～30℃，烟气处于深度冷凝换热区，对燃煤锅炉效率提高可达7%～9%左右，总的锅炉效率最高可达97～101%左右，系统的效率基本不受供热回水的影响。但是吸收式热泵的结构较复杂，造价较高，运行维护成本较大，因此需要综合考虑其技术经济性，特别是对燃料价格较低的燃煤锅炉而言其经济性相对较差。

因此，上述各类锅炉排烟余热利用方式均有各自的优缺点，特别是其固有的缺点反映在技术可实施性、性价比等问题上，往往限制了其大规模采用。

另外，锅炉排烟因含有大量水蒸气，即使是已经实现了超低排放标准，但其烟囱出口往往存在 “白烟”现象，特别是在冬季，因大量水汽与冷空气迅速大量凝结成水，表现为更显著地“白烟”现象，不少地方存在周边群众对该类污染提出异议的现象，因此要求锅炉烟囱“消白”已经成为许多城市的环保政策要求。

发明内容

本发明的目的和任务是，针对上述燃煤锅炉排烟进行余热回收及消白中存在的节能和环保问题，采用基于水蒸气载热循环的锅炉排烟热湿直接回收方法，实现燃煤锅炉排烟热湿直接回收和烟囱排烟消白。