由于中國多年的工業(yè)發(fā)展，以煤炭作為主要燃料的工業(yè)鍋爐仍占據(jù)著主導(dǎo)地位。為迎合國情工業(yè)在迅猛發(fā)展的同時也造成了霧霾等空氣污染的日益嚴(yán)重，國家意識到這一點后發(fā)表了不少有關(guān)工業(yè)發(fā)展中保護環(huán)境的政策。

而工業(yè)的迅猛發(fā)展也給環(huán)保帶來了曙光。以此種清潔能源為燃料的鍋爐將會逐漸增多。與燃煤相比，燃燒雖然排放的氮氧化物的含量很少，減輕了對環(huán)境的壓力，但燃燒后產(chǎn)生的大量水蒸氣隨高溫?zé)煔馀欧诺江h(huán)境中，造成了能量的嚴(yán)重浪費。而采用冷凝式鍋爐將高溫?zé)煔庵械娘@熱和潛熱予以回收，可以達到充分利用能源降低運行成本的效果。廢水余熱回收技術(shù)通常一個小型的洗浴場所每天僅淋浴排放的廢水一般不少于50噸，排放的廢水溫度多在30~35℃之間。

一、環(huán)保鍋爐的秘密——冷凝置換器

冷凝式換熱器就是增設(shè)在鍋爐尾部的余熱回收裝置，當(dāng)煙氣在通道內(nèi)通過傳熱面，溫度降至溫度以下，從而使排煙中的水蒸氣凝結(jié)釋放潛熱傳遞給回收工質(zhì)，可以將排煙中大量的能量加以回收利用，從而達到節(jié)能環(huán)保的效果。隨著制造工業(yè)的不斷發(fā)展，各種新型冷凝換熱裝置層出不窮，不論從結(jié)構(gòu)還是實際余熱回收效果來看都有了非常大的改進。煙氣余熱回收裝置回收途徑煙氣余熱回收裝置回收途徑通常采用二種方法:一種是預(yù)熱工件。

二、煙氣分析

成分絕大部分為烴，燃氣鍋爐排煙中水蒸氣的含量較高，分析表明，排煙中可利用的熱能中，水蒸氣的汽化潛熱所占的份額相當(dāng)大。每1m3燃燒后可以產(chǎn)生1.55千克水蒸氣，具有可觀的汽化潛熱，大約為3700kJ/Nm3，占的低位發(fā)熱量的10%以上。傳統(tǒng)鍋爐中，排煙溫度一般在160～250℃，煙氣中的水蒸氣仍處于過熱狀態(tài)，不可能凝結(jié)成液態(tài)的水而放出汽化潛熱。因此傳統(tǒng)的鍋爐理論熱效率一般只能達到95%左右，利用冷凝式換熱器只要把煙氣溫度降到煙氣路點溫度以下，就可回收煙氣中的顯熱和水蒸氣的凝結(jié)潛熱，按低位發(fā)熱量為基準(zhǔn)計算，鍋爐熱效率可達到和超過109%。據(jù)《中國余熱發(fā)電行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告前瞻》統(tǒng)計，我國大中型企業(yè)噸鋼產(chǎn)生的余熱總量約占噸鋼能耗的37%，余熱資源非?？捎^。

1、路點計算

在水蒸氣分壓力不變的情況下，使空氣冷卻至飽和濕蒸汽狀態(tài)時，將有水滴析出，此時的溫度即為路點溫度。燃燒特性分析(以1m3計算)煙氣中水蒸氣的體積分?jǐn)?shù)達17˙4%，若燃燒在大氣壓力下進行，當(dāng)空氣過量系數(shù)α為1.1時(本文中的計算均以此作為計算依據(jù))，其相應(yīng)的煙氣路點溫度是57℃。1、余熱回收設(shè)備制取熱水，用于洗澡：在鑄造、冶金和礦物開采等工作環(huán)境相對較差的行業(yè)，可將回收的空壓機余熱加熱自來水到50～60℃，供工人洗澡使用。

通過觀察可知，煙氣路點溫度隨過量空氣系數(shù)的變化而變化。因為根據(jù)道爾頓分壓定律，路點溫度的高低與煙道中水蒸氣的分壓量(即水蒸氣的含量)成正比，隨著過量空氣系數(shù)的增加，煙道中水蒸氣的相對體積減小，水蒸氣的容積份額會有所下降，其路點溫度也隨之降低。實際上，雖然各地方中成分含量有所不同，其他成分影響很小，經(jīng)計算的溫度誤差不超過0.3%(符合實際要求的范圍)，并且由于實際燃燒的影響因素較多，也使得計算不可能達到很準(zhǔn)確，通常是在理論值附近的一個范圍內(nèi)波動，在實際應(yīng)用中還需根據(jù)不同情況進行修正分析。在滿足上述廢熱回收的同時，污水源不足時，可依靠空氣源側(cè)制造熱水。

2、熱效率解析

煙氣中的熱量以顯熱和潛熱2種形式存在，因此鍋爐的熱損失也由煙氣的顯熱損失和潛熱損失組成。而顯熱損失取決于煙氣的溫度和煙氣組分的熱容量;潛熱損失則取決于煙氣中以水蒸氣形態(tài)存在的水量的多少。當(dāng)水蒸氣冷凝時，煙氣中存在復(fù)雜的現(xiàn)象：由于水蒸氣分壓力較低，并且在冷凝液膜附近主要是不凝氣體，如N2、CO2、O2等，煙氣中水蒸氣需要穿過不凝氣體層才能達到液膜表面發(fā)生冷凝。煙氣中水蒸氣冷凝率等于由單位體積燃燒生成煙氣所產(chǎn)生的凝結(jié)水量與燃燒所生產(chǎn)的水蒸氣量的比值，其中，燃燒所產(chǎn)生的水蒸氣包括燃燒生成的水蒸氣及空氣和燃氣所帶入的水蒸氣。分類按使用情況分類可分為：常用型，測試型測試型與常用型的不同點在于，測試型在功能上多了便于測試這一項。

僅煙氣中的潛熱就對鍋爐的熱效率影響如此巨大，倘若能將排煙溫度降低到以下對潛熱加以回收利用，對以低位發(fā)熱量為基準(zhǔn)進行計算的熱效率至少可提高到10%以上。并且隨著排煙溫度的降低，煙氣的顯熱損失也會相對減小，那么熱效率的提高將更為明顯，進一步證明降低排煙溫度對鍋爐效率提高的重要意義。一，環(huán)保鍋爐的秘密——冷凝式置換器冷凝式換熱器是一種廢熱回收裝置，添加到鍋爐尾部。

進一步計算可以得出在不同排煙溫度下鍋爐實際熱效率的變化趨勢。鍋爐效率隨著排煙溫度的變化分為2個比較明顯的區(qū)域：在60～180℃變化緩慢，而在20～60℃變化較大。這主要是因為排煙損失中水蒸氣潛熱損失占的比例大于煙氣顯熱的結(jié)果。當(dāng)鍋爐排煙溫度降到20℃時，鍋爐效率理論上可達107.4%。不同行業(yè)企業(yè)的空壓機設(shè)備種類相對較多，所產(chǎn)生的動能和熱能卻因為缺乏專業(yè)的回收和利用技術(shù)而無法發(fā)揮更大的作用，一旦采用了專業(yè)回收利用設(shè)備加以配套，那么熱能利用率必然會有著明顯的提升。

排煙中的水蒸氣潛熱在57℃以下才能得以回收，能夠回收的熱量依賴于所要求的利用溫度和利用率。如果利用溫度接近排煙的溫度，僅能回收較少的熱量。利用溫度越低，回收的熱量越多。因此，低溫下余熱冷水可獲得高的回收率，而在較高的溫度下輸出熱能會降至可以回收的能量數(shù)量。隨著能源價格的節(jié)節(jié)升高，余熱余壓利用的投資回報逐漸被人們認可，余熱余壓利用對企業(yè)節(jié)能減排工作也日趨重要。

三、余熱回收

1、避免余熱回收器受熱面的磨損的全過程

將余熱回收器管排設(shè)計成膜式管排(或H型管排)，這種結(jié)構(gòu)迫使煙氣流動趨于層流，管排間沒有煙氣擾動，在同樣煙速下，與螺旋肋片式和光管式相比較是不易磨損的受熱面布置形式。而且由于每個煙道的邊界管排與煙氣的磨擦，而形成中間流速高，兩邊流速低的分布方式。因此，管壁附近煙氣流速低于平均值，煙氣擾動比較弱，緩解了飛灰對省煤器的磨損。煙氣流速對受熱面的磨損影響大，布置受熱面時煙氣流速不宜過大，設(shè)計時通過調(diào)整管排橫向截距，來改變受熱面的煙速，可有效避免余熱回收器管排的磨損問題。1時(本文中的計算均以此作為計算依據(jù))，其相應(yīng)的煙氣路點溫度是57℃。

2、煙道阻力

鍋爐整個煙道阻力主要由引風(fēng)機和煙囪自拔力來克服，其中引風(fēng)機是主要因素。安裝余熱回收器后鍋爐整體煙氣阻力必然增加。以某電廠3號爐熱力計算結(jié)果為例，煙道阻力增加約70Pa左右。除此之外，越來越多的工業(yè)生產(chǎn)中會去將廢棄的熱量回收利用起來，以減少煤炭消耗并治理霧霾了。在加裝余熱回收器的同時是否對引風(fēng)機進行改造，進一步提高出力，確保安裝余熱回收器后鍋爐本體的正常運行，視現(xiàn)場情況確定。

3、一直被擔(dān)憂的小問題——余熱回收器管內(nèi)壁結(jié)垢

受熱面管內(nèi)壁結(jié)垢主要發(fā)生在蒸發(fā)段，因為蒸汽的溶鹽能力與水比較相差很大。而在余熱回收系統(tǒng)中溫度也不會超過120℃，整個系統(tǒng)仍處于液相，管內(nèi)壁結(jié)垢問題較小。

熱管余熱回收的工作原理

   熱管余熱回收的工作原理：熱管是余熱回收裝置的主要傳到元件，于普通的熱交換器有本質(zhì)的不同。熱管余熱回收的換熱效率可達到98%以上，這是普通熱交換器無法比擬的。熱管余熱回收裝置體積小，只是拍一通熱交換器的1/3。其工作原理如下圖所示；左邊煙氣通道，右邊為清潔空氣(水或其它介質(zhì))通道。中間有隔板分開互不干擾。這些廢棄熱量被稱為余熱，是工業(yè)生產(chǎn)過程中附帶產(chǎn)生的熱量，比如工業(yè)廢水中熱量，冷卻水中的熱量。高溫?zé)煔庥勺筮呁ǖ琅欧?，排放時高溫?zé)煔鉀_刷熱管，當(dāng)煙氣溫度>30℃時，熱管被便自動將熱量傳至右邊，這是熱管左邊吸熱，高溫?zé)煔饬鹘?jīng)熱管后溫度下降，熱量倍熱管吸收并傳至右邊。常溫清潔空氣(水或其它介質(zhì))，在鼓風(fēng)機的作用下反方向流動沖刷熱管，這時熱管右邊放熱，將清潔空氣(水或其它介質(zhì))加熱，空氣流經(jīng)熱管后溫升高。

余熱回收系統(tǒng)的應(yīng)用范圍

   　1、余熱回收設(shè)備制取熱水，用于洗澡：在鑄造、冶金和礦物開采等工作環(huán)境相對較差的行業(yè)，可將回收的空壓機余熱加熱自來水到50～60℃，供工人洗澡使用。原來需要耗費較高成本的福利，現(xiàn)在可以免費提供。

　　2、鍋爐補水預(yù)熱：大多數(shù)的行業(yè)在生產(chǎn)過程中都會用到鍋爐，利用回收的空壓機余熱，將鍋爐補給水在進入鍋爐之前由較低的溫度先一步提升，再由鍋爐加熱到設(shè)定溫度，可以大大降低鍋爐的用能及燃料成本。

一，環(huán)保鍋爐的秘密——冷凝式置換器冷凝式換熱器是一種廢熱回收裝置，添加到鍋爐尾部。當(dāng)煙道氣通過通道中的傳熱表面時，溫度下降到低于溫度，從而使排氣中的水蒸氣。冷凝釋放潛熱并將其轉(zhuǎn)移到回收工作介質(zhì)中，回收工作介質(zhì)可以回收廢氣中的大量能量，從而達到節(jié)能和環(huán)保的效果。隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展，各種新型的冷凝換熱裝置層出不窮，在結(jié)構(gòu)和實際余熱回收方面得到了很大的改善。冷凝釋放潛熱并將其轉(zhuǎn)移到回收工作介質(zhì)中，回收工作介質(zhì)可以回收廢氣中的大量能量，從而達到節(jié)能和環(huán)保的效果。其次，大部分煙氣分析成分是碳氫化合物，燃氣鍋爐煙氣中水蒸氣含量相對較高。分析表明，在煙氣中可用的熱能中，水蒸氣的蒸發(fā)潛熱占相當(dāng)大的份額。