由于中國(guó)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(guó)情工業(yè)在迅猛發(fā)展的同時(shí)也造成了霧霾等空氣污染的日益嚴(yán)重，國(guó)家意識(shí)到這一點(diǎn)后發(fā)表了不少有關(guān)工業(yè)發(fā)展中保護(hù)環(huán)境的政策。

而工業(yè)的迅猛發(fā)展也給環(huán)保帶來(lái)了曙光。以此種清潔能源為燃料的鍋爐將會(huì)逐漸增多。為迎合國(guó)情工業(yè)在迅猛發(fā)展的同時(shí)也造成了霧霾等空氣污染的日益嚴(yán)重，國(guó)家意識(shí)到這一點(diǎn)后發(fā)表了不少有關(guān)工業(yè)發(fā)展中保護(hù)環(huán)境的政策。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(duì)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(fèi)。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(dá)到充分利用能源降低運(yùn)行成本的效果。

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(guò)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(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。我們國(guó)家最近今年積極采取“煤改電”、“煙氣處理指標(biāo)“等舉措，以改善解決燃煤供暖造成的巨量污染。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(shí)際余熱回收效果來(lái)看都有了非常大的改進(jìn)。

二、煙氣分析

成分絕大部分為烴，燃?xì)忮仩t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。但是目前，鋼鐵、煤炭、建材、化工、紡織、冶金等行業(yè)的余熱余壓以及其他余能仍未得到充分利用，主要原因在于利用余熱余壓的裝置一次性投資過(guò)高和投資回報(bào)率較低。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(guò)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(dá)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(diǎn)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(jì)算，鍋爐熱效率可達(dá)到和超過(guò)109%。

1、路點(diǎn)計(jì)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(shí)，將有水滴析出，此時(shí)的溫度即為路點(diǎn)溫度。3，回收余熱，促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展空壓機(jī)余熱回收除了實(shí)際使用過(guò)程中還能有很好的效果，在很多方面也很好。燃燒特性分析(以1m3計(jì)算)煙氣中水蒸氣的體積分?jǐn)?shù)達(dá)17˙4%，若燃燒在大氣壓力下進(jìn)行，當(dāng)空氣過(guò)量系數(shù)α為1.1時(shí)(本文中的計(jì)算均以此作為計(jì)算依據(jù))，其相應(yīng)的煙氣路點(diǎn)溫度是57℃。

通過(guò)觀察可知，煙氣路點(diǎn)溫度隨過(guò)量空氣系數(shù)的變化而變化。2、帶有塵埃的煙氣，這種煙氣往往存在于鍋爐的煙道、受損的鍋爐壁中。因?yàn)楦鶕?jù)道爾頓分壓定律，路點(diǎn)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(guò)量空氣系數(shù)的增加，煙道中水蒸氣的相對(duì)體積減小，水蒸氣的容積份額會(huì)有所下降，其路點(diǎn)溫度也隨之降低。實(shí)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(jì)算的溫度誤差不超過(guò)0.3%(符合實(shí)際要求的范圍)，并且由于實(shí)際燃燒的影響因素較多，也使得計(jì)算不可能達(dá)到很準(zhǔn)確，通常是在理論值附近的一個(gè)范圍內(nèi)波動(dòng)，在實(shí)際應(yīng)用中還需根據(jù)不同情況進(jìn)行修正分析。

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。3、余熱余壓利用必須結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，盡量利用現(xiàn)有設(shè)備及環(huán)境，因地制宜，同時(shí)考慮能源利用效率。當(dāng)水蒸氣冷凝時(shí)，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(guò)不凝氣體層才能達(dá)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?xì)馑鶐氲乃魵狻?

僅煙氣中的潛熱就對(duì)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(duì)潛熱加以回收利用，對(duì)以低位發(fā)熱量為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)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(huì)相對(duì)減小，那么熱效率的提高將更為明顯，進(jìn)一步證明降低排煙溫度對(duì)鍋爐效率提高的重要意義。綜合利用就是根據(jù)余熱的品質(zhì)，按照溫度高低順序不同按階梯利用，品質(zhì)高的可以用于生產(chǎn)工藝或余熱發(fā)電。

進(jìn)一步計(jì)算可以得出在不同排煙溫度下鍋爐實(shí)際熱效率的變化趨勢(shì)。鍋爐效率隨著排煙溫度的變化分為2個(gè)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?yàn)榕艧煋p失中水蒸氣潛熱損失占的比例大于煙氣顯熱的結(jié)果。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。當(dāng)鍋爐排煙溫度降到20℃時(shí)，鍋爐效率理論上可達(dá)107.4%。

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。此設(shè)備可直接制取45~55℃的熱水，噸水僅耗電5~8度（取決于廢水溫度），節(jié)能效果顯而易見(jiàn)，是目前經(jīng)濟(jì)的熱水方式。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(huì)降至可以回收的能量數(shù)量。

三、余熱回收

1、避免余熱回收器受熱面的磨損的全過(guò)程

將余熱回收器管排設(shè)計(jì)成膜式管排(或H型管排)，這種結(jié)構(gòu)迫使煙氣流動(dòng)趨于層流，管排間沒(méi)有煙氣擾動(dòng)，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(gè)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(dòng)比較弱，緩解了飛灰對(duì)省煤器的磨損。2，使用余熱很多人無(wú)法真正了解空氣壓縮機(jī)余熱收集的效果，其實(shí)在我們的日常生活中可能沒(méi)有看到，但使用起來(lái)非常方便。煙氣流速對(duì)受熱面的磨損影響大，布置受熱面時(shí)煙氣流速不宜過(guò)大，設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)調(diào)整管排橫向截距，來(lái)改變受熱面的煙速，可有效避免余熱回收器管排的磨損問(wèn)題。

2、煙道阻力

鍋爐整個(gè)煙道阻力主要由引風(fēng)機(jī)和煙囪自拔力來(lái)克服，其中引風(fēng)機(jī)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(hào)爐熱力計(jì)算結(jié)果為例，煙道阻力增加約70Pa左右。然而，現(xiàn)實(shí)中荒誕的一幕是：一方面，為采暖我們不惜嚴(yán)重污染大氣，每年北方地區(qū)采暖用能超過(guò)1。在加裝余熱回收器的同時(shí)是否對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，進(jìn)一步提高出力，確保安裝余熱回收器后鍋爐本體的正常運(yùn)行，視現(xiàn)場(chǎng)情況確定。

3、一直被擔(dān)憂的小問(wèn)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?yàn)檎羝娜茺}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(huì)超過(guò)120℃，整個(gè)系統(tǒng)仍處于液相，管內(nèi)壁結(jié)垢問(wèn)題較小。

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(kāi)采等工作環(huán)境相對(duì)較差的行業(yè)，可將回收的空壓機(jī)余熱加熱自來(lái)水到50～60℃，供工人洗澡使用。原來(lái)需要耗費(fèi)較高成本的福利，現(xiàn)在可以免費(fèi)提供。

　　2、鍋爐補(bǔ)水預(yù)熱：大多數(shù)的行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中都會(huì)用到鍋爐，利用回收的空壓機(jī)余熱，將鍋爐補(bǔ)給水在進(jìn)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。

如今，人們的生活水平得到了很大提高。在物質(zhì)生活水平穩(wěn)定的前提下，人們?cè)谌粘Ｉ钪懈幼⒅丨h(huán)境保護(hù)。如今，許多公司在制造過(guò)程中可以帶來(lái)相對(duì)較好的經(jīng)濟(jì)行為，但不可避免地存在一些環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。特別是，一些設(shè)備在施工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生廢氣。這時(shí)，如果經(jīng)過(guò)處理，肯定會(huì)造成環(huán)境污染。幸運(yùn)的是，現(xiàn)在大多數(shù)公司都使用空氣壓縮機(jī)來(lái)收集廢氣并通過(guò)轉(zhuǎn)換來(lái)重復(fù)使用。除去“煤改電”這些公共設(shè)施，我們把視線放在工業(yè)上，尤其是那些燃煤工業(yè)企業(yè)如何盡可能去減少大氣污染呢。然而，許多人仍然不太了解空氣壓縮機(jī)余熱的作用。空氣壓縮機(jī)余熱回收的含義是什么？

1.避免廢熱回收裝置的熱回收表面的整個(gè)磨損過(guò)程。將廢熱回收管排設(shè)計(jì)成膜管排（或H型管排）。該結(jié)構(gòu)迫使煙道氣流進(jìn)入層流，并且管排之間沒(méi)有煙霧。與螺旋肋和光管相比，在相同的煙霧速度下，氣體擾動(dòng)對(duì)磨損表面布置的影響小。此外，由于每個(gè)煙道的邊界管排與煙道氣的摩擦，形成中間流速高且兩側(cè)的流速低的分布模式。因此，管壁附近的煙氣流速低于平均值，煙氣擾動(dòng)相對(duì)較弱，減輕了飛灰在節(jié)能器上的磨損。煙氣的流速對(duì)加熱表面的磨損有很大影響。這對(duì)節(jié)能減排的大環(huán)境是極為契合的，但前提是對(duì)此空壓機(jī)余熱回收利用的技術(shù)設(shè)備要充分了解，才能在同等條件下確?？諌簷C(jī)所產(chǎn)生的余熱、廢熱可以得到更好的反復(fù)利用，而這也是對(duì)節(jié)能優(yōu)勢(shì)最為直觀的體現(xiàn)。當(dāng)布置加熱表面時(shí)，煙氣流速不應(yīng)太大。通過(guò)在設(shè)計(jì)過(guò)程中調(diào)整管排的橫截面，可以改變加熱表面的煙道速度，可以有效避免廢熱回收管的管道。磨損問(wèn)題。