大型供热锅炉节能改造技术的优化研究

2023-08-19魏智邦

现代工业经济和信息化 2023年6期

魏智邦

（甘肃一安建设科技集团有限公司，甘肃兰州 730000）

0 引言

随着经济社会的发展和城市化进程的不断加速，人们对生活体验的要求不断提高，一方面为了满足集中供暖，对大型供热锅炉的需求量迅速增加，另一方面全球气候变暖和雾霾现象的加剧又要求减少温室气体和烟尘的排放。而目前大型供热锅炉，主要采用了燃气供热方案，在实际使用的过程中排烟温度高、能量损失大，不仅影响了供热的经济性，而且还加剧了冬天时候的雾霾，难以满足清洁供暖的需求[1]。

目前多数锅炉在尾部增加了烟气余热回收系统，但受回收技术的限制，烟气余热回收效率低，因此文章提出了一种新的锅炉余热回收系统，利用间壁式高效烟气冷凝余热回收装置和吸收式热泵联合对大型过滤的烟气余热进行回收，在换热首站对二次网回水进行提前预热，减少在供热过程中的能量消耗，从而实现对锅炉余热的再利用，减少供热过程中的能量消耗和环境污染。根据实际应用表明，新的锅炉节能运行装置，能够将排烟温度降低到25 ℃以下，综合节能率为11.3%，对实现高效、经济、环保供热具有十分重要的意义。

1 锅炉节能改造方案分析

以某供热厂的供热锅炉系统为改造对象，其共包含了10 座功率为29 MW 的燃气锅炉，在冬季供热量最大时候会同时开启6 座锅炉供热，而在入冬初期或者入春初期一般会开3 台进行其他锅炉一般处于维护保养和轮流使用阶段，结合该供热厂各个锅炉的布局和使用情况，首先对1 号、2 号、3 号和6 号锅炉进行节能改造。各个锅炉的改造方案汇总如表1 所示。

表1 锅炉改造技术方案汇总表

优化后的锅炉余热回收系统的整体布局结构如图1 所示[2]。由图1 可知，1 号、2 号、3 号锅炉均采用了烟气冷凝余热回收装置+吸收式热泵装置结构，两者相结合共同组成了供热锅炉的闭式循环水系统，在工作过程中吸收式热泵装置的冷凝端主要是对循环水路中一次网回水进行加热，而6 号锅炉在改造中仅增加了烟气冷凝热能回收装置，能够巧妙地利用换热首站二次网回水温度较低的特性，实现对循环水系统中的二次网回水的全面余热，减少一次网系统中的热量消耗，减少燃气锅炉在工作时的热量。

图1 锅炉余热回收系统布局结构示意图

根据统计，锅炉在运行过程中的负荷约为70%，因此将该负荷作为烟气冷凝余热回收装置+吸收式热泵装置的选型依据，根据统计锅炉系统在工作时的燃气量约为2 065 m3/h，吸收式热泵装置的燃气量为455 m3/h，系统工作时的过量空气系数为1.12，从系统末端排出的烟气的平均温度为77.4 ℃。根据改造后的热量循环利用情况，1 号、2 号、3 号锅炉在采用了烟气冷凝余热回收装置+吸收式热泵装置后，吸收的热量约为3 000 kW，综合节能率达到了11.9%。而6号锅炉在工作时的烟气余热回收量达到了1 283 kW，锅炉运行时的热效率达到了7.1%。

2 锅炉节能情况市场分析

为了确定锅炉节能的实际情况，按照GB/T 10180—2017《工业锅炉热工性能试验规程》[3]，在锅炉系统中设置了多个测点，对优化后的锅炉应用情况进行分析，各个测定布置结构如图2 所示[4]。由图2可知，锅炉的冷凝余热回收装置，主要包括了燃气锅炉、吸收式热泵、烟气冷凝热能回收三个部分构成[5]，在工作的过程中吸收式热泵可以为烟气冷凝热能回收装置供应温度较低的水，从而吸收锅炉余热，然后系统将吸收的余热通过热泵对一次网内的回水进行加热，提高运行温度，达到能量的再利用目的。

图2 锅炉运行监测系统布置结构示意图

2.1 锅炉运行节能情况分析

通过实际监测，采用新的余热回收系统后，进入到烟气冷凝热能回收装置内的水温由最初的20.4℃，增加到了26.9 ℃，水温升高了约31.6%。而系统排出的烟气温度则由最初的77.4 ℃降低到了25 ℃，降低了67.7%。同时吸收式热泵机组能够通过燃气的驱动，促进热量的吸收，将一次网回收的平均温度由47.6 ℃，提升到63.6 ℃，温度提升了33.6%，显著降低了锅炉供热时的能量消耗。

根据统计在不同工况下运行时锅炉的本体热效率[6]、锅炉的节能率以及综合节能率如图3 所示。