燃气装置烟气余热回收分析与综合设计.docx

摘要伴随中国不停发展，能源消费量逐步增大，这也带来了严重环境污染问题，所以中国施行节能减排和能源结构调整。现在，在中国社会能源环境领域，推行使用天然气等清洁能源、新技术，已经成为关键研究课题。近几年来，燃气锅炉正逐步取缔燃煤锅炉在生活和生产方面。不过，现在燃气锅炉排烟温度全部很高，烟气中余热得不到回收和利用。所以，怎样使锅炉排烟热损失降低和提升燃气利用率，已经成为了节能环境保护工作中关键研究课题。一般燃气锅炉，排烟温度通常为180℃左右，烟气中存在大量过热态水蒸气，其体积分数在10%左右，是烟气热量损失关键部分。回收利用排烟显热和烟气凝结潜热可极大提升能源利用率。本文首先对中国能源利用现实状况、节能形势、燃气冷凝式锅炉工作原理、中国外研究现实状况和天然气利用进行了概述。其次，分析了天然气燃烧后烟气中产物，分析了烟气中能够回收显热量和潜热量关系，提出了烟气中汽化潜热能否有效回收是确保冷凝式换热器回收效果关键原因。然后，本文对多种换热器进行了介绍，对冷凝换热器进行设计和分析，冷凝式换热器采取H型鳍片管换热器，鳍片管顺列部署，H型鳍片管优点是耐磨性能好，积灰少，体积小，空气阻力小，综合性能好。最终对燃气锅炉加装冷凝换热器经济效益进行了分析。研究表明，常规燃气锅炉加装冷凝换热器后，锅炉排入大气污染物大大降低，环境保护效益显著。关键词：燃气冷凝式锅炉、锅炉热效率、热管、余热AbstractKeywords：gascondensingboilers,boilerthermalefficiency,heatpipes,wasteheat.第一章绪论1.1中国能源利用情况及节能环境保护紧迫性1.1.1能源利用现实状况社会进步和经济发展和能源密不可分，也是一个国家综合国力和人民生活水平关键表现。伴随社会经济不停发展，环境污染和经济发展协调问题日益严重。能源和环境问题是现在社会最关注问题。人类有3次能源利用结构调整[1]：(1)18世纪，因为第一次世界能源结构转变：原始柴薪能源逐步被以煤为主化石能源替换。到1990年，世界煤炭产量大约为7.45亿吨，比当初一次能源总量94%还要高。这次能源结构改变打破了16世纪欧洲文艺复兴文明发展停滞不前局面，推进了资本主义工业迅猛发展。(2)20世纪，石油、天然气生产和使用量迅猛增加。这推进了内燃机等发展，所以很多西方国家经济得到快速发展。到了20世纪60年代，石油消耗量每十年就可提升一倍。石油消耗量不停增加，使我们进入了现代文明和世界经济新阶段。(3)环境污染问题和能源危机使大家意识到调整能源结构紧迫性，经过降低化石能源消耗来实现经济可连续发展。中国是世界上拥有能源资源最丰富国家之一，但也是能源消耗量也很大，能源一次消耗总量靠近于美国。截止到，中国投入1145亿元在地质勘查上，新发觉大中型矿产地有249处。油气勘查取得了巨大突破，首次探明页岩气地质储量约为1068亿m3，新探明石油地质储量10.6亿吨，天然气9438亿m3[2]。这和以来中国实施勘探矿物突破战略行动关系重大。中国有很丰富再生能源资源，其中，水能资源可开发量理、论储藏量和经济可开发量全部处于世界首位。煤在中国能源结构所占比重很高，其比重高达70%~80%，比其它发达国家煤仅占20%~30%水平高得多。从这十年中国能源消耗和生产结构来看，原煤生产和煤炭消费比重占了极其关键地位，石油消费和原油生产比重不停下降，天然气和其它能源(水电、核电、风能)消费和生产比重总体展现出了上升趋势。表1-1中列举了中国从1990~能源消费总量及组成数据。从这些数据改变中能够看出，伴随中国经济快速发展，消费水平不停提升，中国能源消费量一直在迅猛增加。其中煤占能源消费量比重是最高，占比约为70%，从开始中国煤消费量正逐步降低，天然气和新能源消费量一直在迅猛增加，估计到天然气占比将达成10%，而煤占比可能下降到60%，其它一次电力和新能源消费占比也会逐步增高。表1-1能源消费总量及组成[3]年份能源消费总量(万吨标准煤)占能源消费量比重(%)煤炭石油天气一次电力及其它能源19909870376.216.62.15.1199110378976.117.12.04.8199210917075.717.51.94.9199311599374.718.21.95.2199412273775.017.41.95.7199513117674.617.51.86.1199613519273.518.71.86.0199713590971.420.41.86.4199813618470.920.81.86.5199914056970.621.52.05.914696468.522.02.27.315554768.021.22.48.416957768.521.02.38.21970837