燃氣熱風爐排煙溫度對煙氣的影響

點擊次數:   更新时间:18/03/13 08:48:03     来源:www.rqrflcj.com關閉分    享:
  燃氣熱風爐煙氣的露點在55℃左右(過剩空氣系數在1.15時),只有被加熱介質溫度低于55℃才能回收煙氣中的冷凝熱,在30℃甚至以下才能取得更好的熱回收效果。在我國的集中供熱領域,熱網回水溫度一般在50℃以上,因此不能充分回收煙氣冷凝熱。這種直接在燃氣熱風爐尾部增設冷凝式換熱器的方法往往只能回收煙氣的部分潛熱,不能實現冷凝熱的深度回收。
  1、基于吸收式換熱的煙氣余熱利用系統
  將吸收式換熱的理念應用到燃氣熱風爐的煙氣余熱回收中,其流程見圖1。在燃氣熱風爐房增設吸收式熱泵與煙氣冷凝換熱器,吸收式熱泵以天然氣爲驅動能源,産生冷介質,該冷介質與煙氣在煙氣冷凝換熱器中換熱,換熱過程可以采用直接接觸式換熱器或者間接換熱器,使系統排煙溫度降至露點以下,煙氣中的水蒸氣凝結放熱,達到回收煙氣余熱及水分的目的。熱網回水進入吸收式熱泵中被加熱,然後進入燃氣熱風爐加熱至設計溫度後供出,完成熱網水的加熱過程。燃氣熱風爐的排煙進入煙囪底部,被置于煙氣冷凝換熱器頂部的引風機抽出,與吸收式熱泵的排煙混合後進入煙氣冷凝換熱器中,系統排煙溫度降低到30℃以下後送入煙囪中排放至大氣。在煙囪抽出煙氣與送回煙氣口之間增設隔板。我們的實驗系統采用直接接觸式煙氣冷凝換熱器。
  利用該技術可使系統供熱效率(系統供熱量與輸入系統中的燃氣的低位熱量之比)提高l0%以上。目前該項技術已經在北京總後熱風爐房余熱回收工程、北京竹木廠熱風爐房余熱回收工程中應用,取得了較好的節能效果。這種技術的增量投資(包括吸收式熱泵、煙氣冷凝換熱器及配套水泵、閥門等設備的投資)一般在3a以內可以回收。
  2、煙氣冷凝對排煙組分的淨化機理
  煙氣冷凝對排煙組分的淨化是複雜的傳熱傳質過程。煙氣冷凝是煙氣中水蒸氣在換熱壁面上冷凝成液膜或細小的水滴,繼而彙聚成大水滴或細小液流。在這過程中,煙氣中的不同組分將會溶入冷凝水溶液中,或者與冷凝水溶液發生反應,煙氣中的有害物質得以去除,使得排煙中有害氣體含量降低。
  煙氣冷凝過程中NOx。的淨化:氮的氧化物有NO,NO2,N2O,N2O5等,統稱NOx。構成大氣汙染和光化學煙霧的物質主要是NO、NO2,其他忽略不計。熱風爐煙氣中氮的氧化物主要是NO,而NO2含量較少。NO稍溶于水,溶解量忽略不計。NO2易溶于水,形成亞硝酸和硝酸水溶液。NO2溶于水的反應式爲:
  2NO2+H2O9HNO3+HNO2。
  3、 直接接触式烟气冷凝换热净化效果测试
  煙氣冷凝可減少排煙中的有害物質,但其淨化效果受到多種因素的影響。這些因素有冷凝液量、燃料種類、熱交換介質的溫度等。有研究發現[13]:煙氣冷凝對NOx的淨化效果與煙氣中SO2的存在與否有關。在煙氣中無SO2存在時,煙氣冷凝對NOx的淨化效果較好,一般對NOx的吸收率能達到10%~20%;煙氣中有SO2存在時,煙氣冷凝對NOx的淨化效果明顯降低,一般對NOx的吸收率在10%以下。由于SO2的親水性強于NOx,煙氣中有SO2存在時,SO2與水的作用抑制了NOx與水的作用,使得煙氣冷凝對NOx的淨化效果降低。針對本文所示系統,系統比傳統燃氣熱風爐的排煙溫度更低,冷凝液量更大,其淨化效果需要進行實驗研究。實驗系統中采用直接接觸式煙氣冷凝換熱器,這種方式的優勢在于:很大地增加了煙氣一水兩相流體的接觸面積,瞬間完成傳熱和傳質,達到強化換熱的效果。
  ①系統減排總量:通過對煙氣余熱深度利用系統進行實測得出,測試工況下,系統排放總量減少了14.7%。分析其貢獻率包含兩部分,一部分是燃料的節省降低了排放總量,這部分貢獻即節能貢獻率,約爲9.5%,另一部分是采用了吸收式煙氣余熱回收裝置使得汙染物濃度降低,對總排放量的貢獻約爲5.2%。
  ②NOx很大落地濃度的影響因素:燃料節省和排煙溫度降低均對NOx很大落地濃度産生影響。隨著燃料的節省,NOx很大落地濃度減小;隨著排煙溫度的降低,NOx很大落地濃度增加。排煙溫度降低對NOx很大落地濃度的影響更爲顯著,使得總的趨勢是隨著排煙溫度的降低,NOx很大落地濃度增大。
  ③余热回收工况NOx很大落地浓度略有增加,但是迅速衰减。无论是哪一种工况,其排放均远低于GB 3095—2012《环境空气质量标准》中的二类区NO2的1h平均值(200mg/m3);且余热回收工况很大落地距离减小了17.6%,减小了污染范围。
  ④隨著排煙溫度的降低,對煙氣擴散的總體影響較小,在煙氣余熱回收技術的推廣應用過程中,利用該項技術的燃氣熱風爐房均不必要重新進行環境影響評價。
  平時我們在使用燃氣熱風爐的時候明也應當根據這幾點以及排煙溫度的度數去進行選擇,做好整體的使用範圍,把控好對煙氣擴散的影響,做好使用。

山東省陶瓷工程設計研究院
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