由于中国多年的工业发展，以煤炭作为主要燃料的工业锅炉仍占据着主导地位。为迎合国情工业在迅猛发展的同时也造成了雾霾等空气污染的日益严重，***意识到这一点后发表了不少有关工业发展中保护环境的政策。

而工业的迅猛发展也给环保带来了曙光。以此种清洁能源为燃料的锅炉将会逐渐增多。落布及卷布装置定型机可根据生产需要采用摆布式或卷布式两种出布方式。与燃煤相比，燃烧虽然排放的氮氧化物的含量很少，减轻了对环境的压力，但燃烧后产生的大量水蒸气随高温烟气排放到环境中，造成了能量的严重浪费。而采用冷凝式锅炉将高温烟气中的显热和潜热予以回收，可以达到充分利用能源降低运行成本的效果。

一、环保锅炉的秘密——冷凝置换器

冷凝式换热器就是增设在锅炉尾部的余热回收装置，当烟气在通道内通过传热面，温度降至温度以下，从而使排烟中的水蒸气凝结释放潜热传递给回收工质，可以将排烟中大量的能量加以回收利用，从而达到节能环保的效果。烟气预热工件需占用较大的体积进行热交换，往往受到作业场地的限制（间歇使用的炉窑还无法采用此种方法）。随着制造工业的不断发展，各种新型冷凝换热装置层出不穷，不论从结构还是实际余热回收效果来看都有了非常大的改进。

二、烟气分析

成分绝大部分为烃，燃气锅炉排烟中水蒸气的含量较高，分析表明，排烟中可利用的热能中，水蒸气的汽化潜热所占的份额相当大。每1m3燃烧后可以产生1.55千克水蒸气，具有可观的汽化潜热，大约为3700kJ/Nm3，占的低位发热量的10%以上。我国工业余热资源丰富，广泛存在于工业各行业生产过程中，余热资源约占其燃料消耗总量的17%～67%，其中可回收率达60%，余热利用率提升空间大，节能潜力巨大，工业余热回收利用又被认为是一种“新能源”，近年来成为推进我国节能减排工作的重要内容。传统锅炉中，排烟温度一般在160～250℃，烟气中的水蒸气仍处于过热状态，不可能凝结成液态的水而放出汽化潜热。因此传统的锅炉理论热效率一般只能达到95%左右，利用冷凝式换热器只要把烟气温度降到烟气路点温度以下，就可回收烟气中的显热和水蒸气的凝结潜热，按低位发热量为基准计算，锅炉热效率可达到和超过109%。

1、路点计算

在水蒸气分压力不变的情况下，使空气冷却至饱和湿蒸汽状态时，将有水滴析出，此时的温度即为路点温度。这主要是因为排烟损失中水蒸气潜热损失占的比例大于烟气显热的结果。燃烧特性分析(以1m3计算)烟气中水蒸气的体积分数达17˙4%，若燃烧在大气压力下进行，当空气过量系数α为1.1时(本文中的计算均以此作为计算依据)，其相应的烟气路点温度是57℃。

通过观察可知，烟气路点温度随过量空气系数的变化而变化。因为根据道尔顿分压定律，路点温度的高低与烟道中水蒸气的分压量(即水蒸气的含量)成正比，随着过量空气系数的增加，烟道中水蒸气的相对体积减小，水蒸气的容积份额会有所下降，其路点温度也随之降低。然而，现实中荒诞的一幕是：一方面，为采暖我们不惜严重污染大气，每年北方地区采暖用能超过1。实际上，虽然各地方中成分含量有所不同，其他成分影响很小，经计算的温度误差不超过0.3%(符合实际要求的范围)，并且由于实际燃烧的影响因素较多，也使得计算不可能达到很准确，通常是在理论值附近的一个范围内波动，在实际应用中还需根据不同情况进行修正分析。

2、热效率解析

烟气中的热量以显热和潜热2种形式存在，因此锅炉的热损失也由烟气的显热损失和潜热损失组成。而显热损失取决于烟气的温度和烟气组分的热容量;潜热损失则取决于烟气中以水蒸气形态存在的水量的多少。工作时，烟气流经热管余热回器烟道冲刷锅炉管，锅炉管吸热后将热量导至上端，锅炉管吸热后产生蒸汽，并升到汽包内。当水蒸气冷凝时，烟气中存在复杂的现象：由于水蒸气分压力较低，并且在冷凝液膜附近主要是不凝气体，如N2、CO2、O2等，烟气中水蒸气需要穿过不凝气体层才能达到液膜表面发生冷凝。烟气中水蒸气冷凝率等于由单位体积燃烧生成烟气所产生的凝结水量与燃烧所生产的水蒸气量的比值，其中，燃烧所产生的水蒸气包括燃烧生成的水蒸气及空气和燃气所带入的水蒸气。

仅烟气中的潜热就对锅炉的热效率影响如此巨大，倘若能将排烟温度降低到以下对潜热加以回收利用，对以低位发热量为基准进行计算的热效率至少可提高到10%以上。近年来，我国***高度重视发展低碳环保、环境友好型经济，要求在保障经济发展的同时，节约能源、减少内耗，缓解能源短缺、温室效应、环境恶化等问题。并且随着排烟温度的降低，烟气的显热损失也会相对减小，那么热效率的提高将更为明显，进一步证明降低排烟温度对锅炉效率提高的重要意义。

进一步计算可以得出在不同排烟温度下锅炉实际热效率的变化趋势。锅炉效率随着排烟温度的变化分为2个比较明显的区域：在60～180℃变化缓慢，而在20～60℃变化较大。预热空气助燃是一种较好的方法，一般配置在加热炉上，也可强化燃烧，加快炉子的升温速度，提高炉子热工性能。这主要是因为排烟损失中水蒸气潜热损失占的比例大于烟气显热的结果。当锅炉排烟温度降到20℃时，锅炉效率理论上可达107.4%。

排烟中的水蒸气潜热在57℃以下才能得以回收，能够回收的热量依赖于所要求的利用温度和利用率。如果利用温度接近排烟的温度，仅能回收较少的热量。余热锅炉的选型必须首先分析主工艺流程的整个周期，确定周期中各个时间区段的烟气特点，从而在余热锅炉设计中逐个落实相应的措施。利用温度越低，回收的热量越多。因此，低温下余热冷水可获得高的回收率，而在较高的温度下输出热能会降至可以回收的能量数量。

三、余热回收

1、避免余热回收器受热面的磨损的全过程

将余热回收器管排设计成膜式管排(或H型管排)，这种结构迫使烟气流动趋于层流，管排间没有烟气扰动，在同样烟速下，与螺旋肋片式和光管式相比较是不易磨损的受热面布置形式。而且由于每个烟道的边界管排与烟气的磨擦，而形成中间流速高，两边流速低的分布方式。2、带有尘埃的烟气，这种烟气往往存在于锅炉的烟道、受损的锅炉壁中。因此，管壁附近烟气流速低于平均值，烟气扰动比较弱，缓解了飞灰对省煤器的磨损。烟气流速对受热面的磨损影响大，布置受热面时烟气流速不宜过大，设计时通过调整管排横向截距，来改变受热面的烟速，可有效避免余热回收器管排的磨损问题。

2、烟道阻力

锅炉整个烟道阻力主要由引风机和烟囱自拔力来克服，其中引风机是主要因素。安装余热回收器后锅炉整体烟气阻力必然增加。其工作原理是：当热量自高温热源传入热管时，处于热管加热段内的工质随即，吸热汽化变成蒸汽(汽化段)，蒸汽瞬间流向热管另一端(传输段)，到达另一端时遇冷放出潜热后凝结成液体(冷凝段)，冷凝液体经传输段回流到汽化段，循环相变而实现热量传递。以某电厂3号炉热力计算结果为例，烟道阻力增加约70Pa左右。在加装余热回收器的同时是否对引风机进行改造，进一步提高出力，确保安装余热回收器后锅炉本体的正常运行，视现场情况确定。

3、一直被担忧的小问题——余热回收器管内壁结垢

受热面管内壁结垢主要发生在蒸发段，因为蒸汽的溶盐能力与水比较相差很大。而在余热回收系统中温度也不会超过120℃，整个系统仍处于液相，管内壁结垢问题较小。

二、余热回收技术应用领域

余热资源普遍存在，特别在钢铁、化工、石油、建材、轻工和食品等行业的生产过程中，都存在丰富的余热资源，所以充分利用余热资源是企业节能的主要内容之一。

余热利用的潜力很大，在当前节约能源中占重要地位。余热资源按其来源不同可划分为六类：

1、高温烟气的余热

2、高温产品和炉渣的余热

3、冷却介质的余热

4、可燃废气、废液和废料的余热

5、废汽、废水余热

6、化学反应余热

节能余热设备： HCRG-XG-Z型超导热管锅炉烟气余热蒸汽发生器

HCRG-XG-Z型余热回收器，安装在加热炉烟道上，回收烟气余热用来加热水产生蒸汽。其构造一部分安装在加热炉烟道上及吸热段，内部有锅炉管，另一部为分汽包，中间有连管，分汽包有排污口、蒸汽上升管和回水管。定型机的链条由靠近落布处的大功率电机传动，链条上装有针板，布进入链条时，由压布轮上的毛刷轮将布压在针板上的小针上，布即可在两列链条的传动下进入烘箱内。工作时，烟气流经热管余热回器烟道冲刷锅炉管，锅炉管吸热后将热量导至上端，锅炉管吸热后产生蒸汽，并升到汽包内。本设备节能效果显著，节约燃料10-30%。