天然气的主要组分是甲烷(CH4),燃烧后排出的烟气中含有大量的水蒸气,水蒸气的气化潜热占天然气低热值的比例达到10%~11%,目前基本上都没有利用而直接排放到环境。另外,天然气烟气中的水蒸气排入大气后冷凝,造成冒白烟现象,形成景观污染,并促使PM2.5排放指数增加。因此,深度回收利用包括水蒸气气化潜热在内的烟气余热对节省能源和减少污染物排放量都有重要意义。
为了利用燃气锅炉的烟气余热,国内外科研单位进行了研究。目前针对燃气锅炉烟气余热回收的技术,主要集中在采用加装冷凝换热器和空气预热器来降低排烟温度。
常规燃气锅炉加装冷凝式换热器,烟气降温过程中存在相变过程,开始发生相变的温度即为烟气的露点。高于露点时,锅炉供热效率(锅炉供热量与按照燃气低热值计算得到的燃气供热量的比值)的提高是靠烟气降温所释放的显热实现的。当烟气温度低于露点后,锅炉供热效率的提高主要靠水蒸气冷凝释放潜热实现,此时烟气温度的降低对锅炉供热效率的提高,影响较为显著。
只有当热网回水温度低于20~30℃时,使用冷凝式换热器才会有好的效果。对于一般的供暖系统,尤其是区域供热系统,其热网回水温度远高于此值。因此,直接利用热网回水降低烟气温度是非常受限的。这一原因也严重制约了冷凝式锅炉在供热领域的推广使用。若采用文献中提到的吸收式换热技术,可以显著降低热网回水温度。若热网回水温度为20℃,采用冷凝式换热器即可将烟气温度降至较低水平,从而