天津北环供热站烟气余热回收供热案例分享

我国能源需求随着国民经济的快速发展大幅度增加,为了解决当前能源紧缺和环境污染问题,余热回收技术被广泛运用。据调查,各行业的余热总资源约占燃料消耗总量的17%-67%,可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%。

燃气锅炉的燃料天然气,主要成分是甲烷(CH4),燃烧后的烟气中会含有大量的水蒸气,当温度降低至57℃露点温度以下(通常是25℃)时,燃气锅炉尾气中的蒸气冷凝为液态水,冷凝过程释放大量的汽化潜热。燃气锅炉每标立米天然气产烟气量11.5-13Nm3,约占消耗燃气高位发热量的11%。这一比例,远大于锅炉散热损失、燃气不完全燃烧损失在总热量中的比例,因此,需充分回收烟气的余热。

天津市静海区北环供热站勇担创建节能、环保、节约型社会重任,与华德智慧（华德智慧是一家科技型综合能源管理和节能服务企业,为多个企业实现了余热回收利用,达到了节能和环保效果）携手,在保证正常供热的同时,增设烟气余热回收装置,深度提取烟气显热及水蒸汽冷凝潜热。北环供热站供暖面积约为 600 多万平方米,锅炉装机总供热能力406MW。华德智慧担任了北环供热站一、二、三期全部燃气锅炉配套的烟气余热回收设计和施工工作。为了更好的提高热能利用效率,控制投资及便于部分负荷调节,华德智慧配置3台回收余热量 7MW 的燃气增热型热泵进行余热回收,总计回收余热量为21MW。

华德智慧在燃气锅炉尾部烟道上安装接触式烟气取热器,烟气经取热器放出热量,取热器中通过热泵产生的低温水吸收烟气中的高温热量,将烟气温度降到 25℃以下,再经烟囱排出,可以实现烟气余热的深度吸收及消除部分视觉污染白色烟羽。烟气冷凝回收系统热网水侧和原锅炉回水并联设计,来自站外的部分热网回水首先进入烟气冷凝热回收系统,吸热升温后引至原水管进锅炉继续被加热,对外供出。

项目亮点：

1、设备选型优势

增热型热泵具有驱动热源广、可利用的余热范围广、热媒温度高、系统能效比高、耗电少等特点。利用少量的高温热源为驱动热源,产生大量的中温有用热能。

2、烟气深度利用

热泵产生的一部分烟气通过烟气再循环系统与空气混合进入燃烧器提高燃烧效率,降低 NOx 排放,一部分烟气经过烟气余热吸收式热泵系统释放烟气余热后进入烟囱排至室外,实现深度利用。

3、余热水回水闭环循环

余热水回水经循环泵升压进入余热回收专用机组后,将回水从烟气中吸收的余热传递给热网循环水,被冷却后的低温余热水再进入烟气换热器继续吸收烟气的余热,最后回到中间介质水循环泵 入口,实现闭式循环,节约能源。

4、冷凝水二次利用

采用烟气冷凝热回收技术后,回收的冷凝水成分较为清洁,经过处理后可用于生产用水。本工程将余热回收系统的冷凝水汇集到水箱,并对冷凝水采用 PH 值自动检测及自动加碱调节等技术处理后可作为锅炉和热网补充水源。

5、数智化运维

烟气余热吸收式热泵系统,配套 PLC 控制系统,将采集到的数据上传到碳控官综合能源管理平台,从而完成数据的采集和远程控制,具备与外部系统的联动功能,通过监测水温、储气室压力、流量及时预警报警保证设备运行安全稳定运行。经过华德智慧改造,锅炉天然气消耗量降低10%~12%,年冷凝水收益 50.1 万元,余热回收深度利用技术减少了天然气等有限资源的消耗量,降低了NO、SO2等污染物的排放,进一步改善了该地区的大气环境质量;冷凝水经处理后可以循环利用,在一定程度上节约水资源;热泵排污废水经冷却至 40℃以下后进入厂区污水管道,对环境影响较小。烟气余热回收供热技术在获得节能收益的同时保护了该地区的大气环境。