「锅炉」烟气余热深度回收技术

摘要：烟气余热深度回收技术将烟气温度降低至露点温度以下，回收大量低温冷凝热，经济效益显著。目前市场上有喷淋热泵技术、开式热泵技术、进气加湿技术等，有各自的优缺点。

锅炉系统中烟气带走的热量占10%以上，回收价值很高。特别是燃气烟气和湿法脱硫的燃煤烟气，含有大量水蒸气，汽化潜热丰富，能量密度高，对供热系统来说是很好的余热源。目前，市场上对汽化潜热进行深度回收的技术又喷淋热泵技术、开式热泵技术、进气加湿技术等。

喷淋热泵技术

喷淋热泵技术以热泵制取低温冷水，通过喷淋换热的方式吸收烟气热量，实现对烟气的降温、吸热。一般情况下，由于锅炉供热系统中存在较大的固有传热温差，热泵以吸收式热泵为主，利用传热温差做功，实现零能耗回收余热。

该技术的优点：首先，吸收式热泵和喷淋式换热器是相对独立且较成熟的设备，系统安全性、稳定性高；其次，吸收式热泵具有很好的制冷能力，可以深度回收烟气热量，将排烟温度降得较低；第三，以两个主设备（热泵、喷淋式换热器）为核心的系统简单，以常规水泵、管道连接，维护方便。

该技术的缺点：首先，系统造价较高，特别是吸收式热泵的造价高，部分项目经济性不佳；其次，喷淋式换热器体积较大，部分项目无法实施，甚至需要改为间壁式换热器，造价升高，还进一步恶化热泵工况，提高热泵造价，进一步拉低项目经济性。

总体而言，该技术安全可靠，经济性在可接受范围内，是目前烟气余热深度回收的主流技术。

开式热泵技术

深度回收烟气余热的重点在于吸收式水蒸气，而吸收式热泵内部流程存在溴化锂溶液吸收水蒸气的过程，因此，将封闭的吸收式热泵打开，将烟气引入热泵流程中，直接回收烟气，就形成了开式热泵技术。

该技术的优点：首先，将吸收器和蒸发器取消，用烟气吸收塔替代，简化了系统流程；其次，溶液直接吸收烟气热量，减少了传热环节，热泵工况较好；第三，采用钙盐吸收液，同时兼具了脱硫的效果。

该技术的缺点：首先，虽然系统流程简化、热泵工况变好，有助于降低成本，但是考虑到开式系统中溶液的腐蚀性，很多关键设备需要采用昂贵的防腐换热器（如钛换热器），整体造价并没有显著降低；其次，溶液与烟气直接接触，会逐渐变质、需要定期更换，也会被烟气吹走一部分、需要定期补充，使用昂贵的溴化锂溶液不合适，需要改为便宜的吸收液（如氯化钙溶液等），但也带来了较高的运行成本；第三，更换溶液后，溶液吸吸收水蒸气能力变差，余热回收能力比喷淋热泵技术差；第四，将一体化的吸收式热泵循环拆开，形成了工程项目，故障点增多，运行稳定性变差。

总体而言，该技术以降低造价、提高效率为目标，对喷淋热泵技术进行改进，但是没有达到预期效果，余热回收的经济性低于喷淋热泵技术。如果将其脱硫功能考虑，与湿法脱硫塔+喷淋热泵路线相比，具有一定的优势。这也是该技术具有一定市场的重要原因。

进气加湿技术

进气加湿技术取消了热泵，将锅炉本体作为余热回收的一部分，大幅度降低了造价。该技术利用两级喷淋换热，将烟气中的水蒸气传递到助燃空气中，提高排烟的露点温度，能够用热网水直接回收烟气潜热。

该技术的优点：系统简单，造价低。

该技术的缺点：首先，助燃空气加热加湿后，炉膛内烟气体积相应增加，导致部分通道“卡脖子”，降低了锅炉出力能力；其次，烟气增湿后对锅炉尾部烟道腐蚀加剧，大幅度降低锅炉寿命，提高了大修频率；第三，性能严重受到热网回水温度影响，低温时回收效果好，高温时回收效果差，一旦超过设计温度，余热回收效果断崖式下降。

总体而言，该技术降低锅炉出力能力、缩短使用寿命，不宜用在电站锅炉、大型燃煤锅炉上；在燃气锅炉上的应用表明，具有较好的余热回收效果（受益于燃气烟气含湿量远高于燃煤烟气），但也存在明显的腐蚀问题，需要变更控制策略，甚至改造炉体，改造复杂程度和操作精细程度明显高于喷淋热泵技术。因此，该技术不适合对常规锅炉改造，可以与新型锅炉一体化设计，按照加湿后的特点重新设计炉体，实现低成本的烟气余热深度回收。

此外，在烟气余热回收技术里，还有浆液余热回收技术，以脱硫塔作为换热器，吸收浆液的热量。该技术有浆液换热器和闪蒸两种，浆液换热器会破坏电厂的水平衡，腐蚀磨损严重，问题较大；闪蒸是一种较理想的方式，但也面临浆液结垢、堵塞的问题，目前还没有长时间运行的案例，可行性需要示范项目验证。

烟气余热是一种良好的供热余热源，深度利用是供热领域节能降碳的重要方向。目前，市场上以喷淋热泵技术为主，开式热泵技术有少量案例，其他技术很少，说明了各类技术的成熟度。在双碳环境下，未来还会出现更多的新技术，进一步助力供热领域的节能降碳。