[发明专利]一种燃气烟气余热梯级回收利用方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种余热回收利用方法，特别是关于燃气烟气余热梯级回收利用的方法，属于热工领域。

背景技术

随着我国产业结构的调整及能源需求的变化，清洁能源利用所占的比例日益提高。天然气作为一种清洁能源，在我国的应用潜力巨大。目前国内广泛应用的燃气直燃机、燃气锅炉、燃气轮机、余热锅炉等热工设备在减少烟尘、NO_X等污染物排放，保护环境方面起到了重要作用。随着我国西气东输、川气东送等一批天然气管网的建成投产和多个进口LNG码头相继建成投产，国内天然气消费呈现高速增长态势。作为宝贵的清洁化石能源——天然气，如何对其进行合理、优化利用，提高其使用效率，减少大气污染，保护环境，是摆在人们面前的一个重要课题。

燃气热工设备排烟温度约为130～260℃，甚至更高，其中含有大量的显热和水蒸气潜热，但因烟气温度远高于露点温度，烟气中的水蒸气无法冷凝放热，只能以水蒸气形式随烟气排出。我国传统的热力计算中，燃料热值均按低位热值计算，以陕北天然气为例，其低位热值为34676kJ/Nm³，高位热值为38558kJ/Nm³，二者相差3882kJ/Nm³，即每燃烧1Nm³的天然气，占有高位热值10％的热量就散失、浪费了。如果能对烟气余热进行梯级回收利用，可以提高系统效率至少10％。对于缓解日趋紧张的能源危机，节省宝贵的能源资源，提高资源利用率具有特殊意义。

传统烟气余热回收利用方法多采用间接换热方式，如省煤器、空气预热器等，吸收烟气中的显热，将排烟温度降低10～30℃，保证排烟温度在烟气露点温度以上，防止酸露腐蚀，其回收热量少，性价比不高，且不能有效减少烟气中所含的烟尘、NO_X等污染物排放。

近些年来也出现了一些新的烟气余热回收方法和系统，如中国专利第200710030503.3号提出了一种燃油燃气锅炉烟气余热回收方法和系统，该方法包括：在高温烟气进入余热回收装置的主筒体之前，在高温烟气入口管座内通过喷嘴对高温烟气进行预喷淋冷却；使经过预喷淋冷却的高温烟气沿着主筒体的切线方向进入主筒体并在主筒体内旋转向上流动；在主筒体中上部通过喷嘴由上而下对旋转上升的高温烟气进行主喷淋冷却；高温烟气与喷淋水雾逆向接触换热后从主筒体上部流出主筒体。据称：采用预喷淋冷却，使得高温烟气在通过烟气进口时，与喷淋冷却水雾进行直接接触混合换热，一方面可以降低除雾装置的负担，另一方面可以降低主筒体的热质交换的负担，使得主筒体的体积更小，结构更加紧凑。

中国专利第200510032846.4号提出一种天然气冷热电联供的烟气低温端热利用系统及其操作方法，该热利用系统包括燃气发电装置、余热锅炉、吸收式制冷装置、加热供水装置；而加热供水装置包括直接式气水换热器，该换热器的器体内部设置有破碎水滴的花洒装置，且该花洒装置中的水滴通过空间又构成烟气通道；余热锅炉的烟气出口通过该直接式气水换热器与烟囱相通，直接式气水换热器的进、出水管串联在为生活热水或供热的管路上，余热锅炉的输汽管还分支开设有一通向燃气发电装置燃烧室的回注汽管，在该回注汽管上串联有减压装置。据称：设备简单，价廉、能提高系统的热效率、能以极低的成本提供生活热水、大大提高系统的经济效益。

上述两个专利均采用气水直接换热方式对烟气余热进行回收，产生生活热水。

中国专利第200810188037.6号提出了一种燃气锅炉烟气全热回收的装置，其包括气水换热器、混合降温器、热泵热水器。结构特点是，将150～200℃的烟气通过气水换热器降到低于90℃，然后进入混合降温器中降到40℃以下，作为热源直接进入空气源热泵热水器的蒸发器中进行换热。据称：在回收燃气锅炉烟气余热的同时解决了空气源热泵热水器在北方因冬季气温结霜和低效问题，同时也降低了燃气锅炉烟气中有害气体的排放，实现了节能减排。

上述专利采用了气水间接换热，用于生活热水的加热。

以上三个专利均只采用了气水直接换热或气水间接换热一种方式对烟气余热进行回收，通过消耗一定量的高品位电能来实现低品位热能的回收利用，产生温度不高于60摄氏度的生活热水，其余热回收的性价比不高。

发明内容