在集中供热区域内有机热载体炉加装蒸汽发生器的合理性分析.jsp

金华宁电绿能热电有限公司 张磊 宁波光耀热电有限公司 冯宏

关健词 有机热载体炉 节能技术 锅炉效率 环保

摘要 本文简要地分析了有机热载体炉节能技术改造方案，并将集中供热与之相比较，阐述了如何合理使用和改造有机热载体炉以达到节能环保的效果。

1．有机热载体炉的特点和规范要求。

有机热载体锅炉是一种以有机热载体（俗称导热油）为介质的承压锅炉，其传热介质具有传热效果好，加热均匀，能在低压下产生高温、调温控温准确等优点，是一种适用于特定工艺要求的小型锅炉，符合印染定型工艺和皮革压制成型工艺的要求，得到广泛应用。其工艺见下图1所示：

有机热除尘装置 烟囱 载体炉 定型机（油温250-350℃） 泵 引风机 图1 有机热载体工艺循环图

上述工艺中，有机热载体的回炉温度比较高，一般会在250℃以上，在炉内有机热载体受热面出口烟气温度将在300℃甚至以上。如果有机热载体直接将高温烟气排放，则造成能源的浪费和不符合国家节能规范。因此中华人民共和国质量监督检验检疫总局2010年8月30日颁发了TSG G0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》其中第八条规定专门针对有机热载体锅炉的排烟温度提出了要求：额定热功率小于等于1.4MW的有机热载体锅炉，不高于进口介质温度150℃；额定热功率大于1.4MW的有机热载体锅炉,不高于170℃。

对于实现TSG G0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》要求的排烟温度，必须对增加尾部受热面来提高能效利用率。对于一般的有机热载体锅炉来说,可以采用空气预热器余热吸收法和蒸汽发生器余热吸收法二种技术形式。根据已有的实际应用经验，采用热管换热器回收烟气余热，降低排烟温度以提高锅炉效率，有较好的效果。但由于这二种形式运用上的情形不同，会导致其节能减排的意义实质性不同。

2．有机热载体锅炉节能改造的技术型式分析比较 2.1.空气预热器余热吸收法

国家2011年高耗能特种设备节能技术与产品推广目录中明确规定了皮革印染行业的导热油锅炉烟气余热回收技术，余热利用技术描述为：采用专用双程换热器，利用空气回收锅炉的高温烟气的热量，

让先与烟气进行交换的一路空气替代导热油加热设备，剩余热量再让另一路空气（锅炉鼓风）进一步吸热，适当提高鼓风温度。该技术通过一个换热器，让两路空气对烟气吸热，从而使大部分热量进入生产工序，既回收了热量，又改善了设备运行状况。为了达到较好效果，现在大部分采用的是热管空气预热器。

在有机载热体受热面后烟道中加装空气预热装置提高送风温度，最低能将排烟温度降至140℃以下。见下图所示：

空气预热器 除尘装置 烟囱 有机热载体锅炉 鼓风机 引风机

加装空气预热器的有机载热体锅炉烟气流程示意图

这一型式在集中供热区域的使用是十分适合的，因为，印染行业和皮革制造业的前工序尚需大量使用到蒸汽，这部份前工序所需使用的蒸汽由环保和节能型的集中供热、热电联产的设施来实现。

2.2加装烟气蒸汽发生器

第二种是在有机热载体锅炉的尾部设置一个蒸汽发生器（也有的叫烟气热水器），利用余热产生一定量的蒸汽，但由于产生蒸汽需吸收汽化潜热焓值远大于烟气，因此仅利用烟气的余热产生蒸汽量是非常有限的。因此这种做法，无论是新设计或者改造，其做法都是人为提高有机热载流体受热面后的出口温度，一般在300-450℃左右，高温的烟气再经过蒸汽发生器，加热介质为水。蒸汽发生器排烟温度一般在190-200℃，后面再加空预器或者直接进入除尘器。更有锅炉厂为实现蒸汽负荷的要求情况下，设计挡板调节烟气在炉膛的流速和流程，甚至可以在导热油在接近零负荷状态下蒸汽负荷达到最大值。

有机热载控制挡板 烟囱 蒸汽发生器 除尘（脱硫）装置 体锅炉 引风机

图2 加装蒸汽发生器的有机载热体锅炉烟气流程示意图

上述做法明显是借节能改造余热利用的名义变相将工艺型锅炉改为蒸汽锅炉，失去了有机热载体锅炉特定工艺炉的实质。首先是提高炉膛的烟气排放温度必须采用额外增加的化石燃料来满足要求，过

高的排烟温度导致有机热载体锅炉热效率更低，且不符合TSG G0002-2010规范要求；其次本来有机热载体锅炉容量小、效率低，一般设计效率仅68-78%，甚至更低，额外增加的化石燃料热效率远小于集中供热锅炉的热效率（90%）。从技术角度上将，如果将一个炉膛变成两个串联的炉膛采用两种介质分别进行热交换，增加了烟道表面积增加了对外散热，在第二个炉膛内降低了单位负荷热容积，其热效率大为降低。

上述改造技术的另一种方式是另外增加换热设备，采用已经在有机热载体锅炉加热到330-350℃左右的有机导热油为介质，和水发生换热产0.5-0.8MPa左右的饱和蒸汽。很明显这种方法极大地浪费了能源，首先把在热效率较低的小锅炉产生热媒，再用热媒进行效率更低的二次交换产生蒸汽，系统整体效率将大大小于单个锅炉效率，这其中还没有计算热媒输送热损失。同时也存在着前所分析的问题。

η<η1η2 （η<1） （1-1） 上述分析表明，如此方式改造不但没有起到节约能源的作用，反而是浪费能源。其唯一的作用是在一个系统内不但可以得到循环有机油为介质的热量，还可以得到一定量的饱和蒸汽。这对于没有蒸汽来源需要再上锅炉的企业来说，有一定短时的经济利益，因为节约了一定的设备投资和蒸汽锅炉审批费用，但是其实长远来说是不经济的，是以浪费能源为代价的，不满足节能减排的要求，也是不合法的。

3、集中供热的政策规范和节能环保优势

集中供热热电联产发展至今，已经成为一种共识性的、并已得到普遍推广的供热设施，其具有排放集中治理、热转换效率高的特点，是节能减排的重要技术措施。1997年国家颁布的《中华人民共和国节约能源法》中，第三十九条规定： 国家鼓励发展下列通用节能技术：推广热电联产、集中供热,提高热电机组的利用率，发展热能梯级利用技术,热、电、冷联产技术和热、电、煤气三联供技术, 提高热能综合利用率；在2007年修订的《中华人民共和国节约能源法》第三十一条明确规定：国家鼓励工业企业采用热电联产、余热余压利用、洁净煤以及先进的用能监测和控制等技术。

集中供热锅炉设计效率目前均超过90%以上，供热是采用已经发电以后的余热，对能源实行梯级利用。其能源利用效率甚至超过600MW的主力发电机组。其环保设施均采用先进治理设施和烟气在线监测系统。其节能效益和环保效果是普通燃煤小锅炉所无法比拟的。即使在燃煤小锅炉基础上做出的节能改造后也是无法比拟。因此，如果采用加装蒸汽余热利用型式的有机载热体锅炉在集中供热区域使用，其蒸汽产生功能就与直接燃煤产生蒸汽的蒸汽小工业锅炉的功能完全一致了。

4.结论

从以上分析可以看出，有机载热体锅炉环保设施比较简易，能耗大、安全程度低，容易发生导热油泄漏的安全环保事故。集中供热锅炉设计效率高，对能源实行梯级利用，节能环保效果明显。在已经实施集中供热区域内不提倡使用同燃料有机热载体炉采用加装蒸汽发生器。更不能擅自进行改造扩建，这种行为是不节能、不环保、不符合法律和政策的。