燃气热风炉排烟温度对烟气的影响

点击次数:   更新时间:18/03/13 08:48:03     来源:www.rqrflcj.com关闭分    享:
  燃气热风炉烟气的露点在55℃左右(过剩空气系数在1.15时),只有被加热介质温度低于55℃才能回收烟气中的冷凝热,在30℃甚至以下才能取得更好的热回收效果。在我国的集中供热领域,热网回水温度一般在50℃以上,因此不能充分回收烟气冷凝热。这种直接在燃气热风炉尾部增设冷凝式换热器的方法往往只能回收烟气的部分潜热,不能实现冷凝热的深度回收。
  1、基于吸收式换热的烟气余热利用系统
  将吸收式换热的理念应用到燃气热风炉的烟气余热回收中,其流程见图1。在燃气热风炉房增设吸收式热泵与烟气冷凝换热器,吸收式热泵以天然气为驱动能源,产生冷介质,该冷介质与烟气在烟气冷凝换热器中换热,换热过程可以采用直接接触式换热器或者间接换热器,使系统排烟温度降至露点以下,烟气中的水蒸气凝结放热,达到回收烟气余热及水分的目的。热网回水进入吸收式热泵中被加热,然后进入燃气热风炉加热至设计温度后供出,完成热网水的加热过程。燃气热风炉的排烟进入烟囱底部,被置于烟气冷凝换热器顶部的引风机抽出,与吸收式热泵的排烟混合后进入烟气冷凝换热器中,系统排烟温度降低到30℃以下后送入烟囱中排放至大气。在烟囱抽出烟气与送回烟气口之间增设隔板。我们的实验系统采用直接接触式烟气冷凝换热器。
  利用该技术可使系统供热效率(系统供热量与输入系统中的燃气的低位热量之比)提高l0%以上。目前该项技术已经在北京总后热风炉房余热回收工程、北京竹木厂热风炉房余热回收工程中应用,取得了较好的节能效果。这种技术的增量投资(包括吸收式热泵、烟气冷凝换热器及配套水泵、阀门等设备的投资)一般在3a以内可以回收。
  2、烟气冷凝对排烟组分的净化机理
  烟气冷凝对排烟组分的净化是复杂的传热传质过程。烟气冷凝是烟气中水蒸气在换热壁面上冷凝成液膜或细小的水滴,继而汇聚成大水滴或细小液流。在这过程中,烟气中的不同组分将会溶入冷凝水溶液中,或者与冷凝水溶液发生反应,烟气中的有害物质得以去除,使得排烟中有害气体含量降低。
  烟气冷凝过程中NOx。的净化:氮的氧化物有NO,NO2,N2O,N2O5等,统称NOx。构成大气污染和光化学烟雾的物质主要是NO、NO2,其他忽略不计。热风炉烟气中氮的氧化物主要是NO,而NO2含量较少。NO稍溶于水,溶解量忽略不计。NO2易溶于水,形成亚硝酸和硝酸水溶液。NO2溶于水的反应式为:
  2NO2+H2O9HNO3+HNO2。
  3、 直接接触式烟气冷凝换热净化效果测试
  烟气冷凝可减少排烟中的有害物质,但其净化效果受到多种因素的影响。这些因素有冷凝液量、燃料种类、热交换介质的温度等。有研究发现[13]:烟气冷凝对NOx的净化效果与烟气中SO2的存在与否有关。在烟气中无SO2存在时,烟气冷凝对NOx的净化效果较好,一般对NOx的吸收率能达到10%~20%;烟气中有SO2存在时,烟气冷凝对NOx的净化效果明显降低,一般对NOx的吸收率在10%以下。由于SO2的亲水性强于NOx,烟气中有SO2存在时,SO2与水的作用抑制了NOx与水的作用,使得烟气冷凝对NOx的净化效果降低。针对本文所示系统,系统比传统燃气热风炉的排烟温度更低,冷凝液量更大,其净化效果需要进行实验研究。实验系统中采用直接接触式烟气冷凝换热器,这种方式的优势在于:很大地增加了烟气一水两相流体的接触面积,瞬间完成传热和传质,达到强化换热的效果。
  ①系统减排总量:通过对烟气余热深度利用系统进行实测得出,测试工况下,系统排放总量减少了14.7%。分析其贡献率包含两部分,一部分是燃料的节省降低了排放总量,这部分贡献即节能贡献率,约为9.5%,另一部分是采用了吸收式烟气余热回收装置使得污染物浓度降低,对总排放量的贡献约为5.2%。
  ②NOx很大落地浓度的影响因素:燃料节省和排烟温度降低均对NOx很大落地浓度产生影响。随着燃料的节省,NOx很大落地浓度减小;随着排烟温度的降低,NOx很大落地浓度增加。排烟温度降低对NOx很大落地浓度的影响更为显著,使得总的趋势是随着排烟温度的降低,NOx很大落地浓度增大。
  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随着排烟温度的降低,对烟气扩散的总体影响较小,在烟气余热回收技术的推广应用过程中,利用该项技术的燃气热风炉房均不必要重新进行环境影响评价。
  平时我们在使用燃气热风炉的时候明也应当根据这几点以及排烟温度的度数去进行选择,做好整体的使用范围,把控好对烟气扩散的影响,做好使用。

山东省陶瓷工程设计研究院
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