一、 概述
烟气余热回收就是将浪费的热能回收利用，是提高能源利用率，降低生产成本，保护环境最直接、经济的手段之一。锅炉排烟温度直接影响到锅炉机组的经济性和尾部受热面工作的安全性。选择较低的排烟温度可以降低锅炉的排烟损失，有利于提高锅炉热效率，节约能源及锅炉运行费用。但排烟温度降低却使尾部受热面中烟气与工质的传热温压减少，传热面积增大，金属消耗和设备初投资增多。另外排烟温度过低还会引起尾部烟道中硫酸蒸汽的凝结，使低温受热面腐蚀堵灰，所以多数锅炉的排烟温度在200℃左右。
工业燃烟气余热回收装置主要设备是热管，它是一种具有特高导热性能的新颖传热元件。热管起源于二十世纪六十年代的美国，1967年一根不锈钢--水热管被送入地球卫星轨道并运行成功，热管理论一经提出就得到了各国科学家的高度重视，并展开了大量的研究工作，使得热管技术得以很快发展。热管技术开始主要用于航天航空领域，我国自二十世纪70年代开始对热管进行研究，自80年代以来相继开发了热管气－气换热器、热管气－水换热器、热管余热锅炉、热管蒸汽发生器、热管热风炉等各类热管产品，使得热管在建材工业、冶金工业、化工及石油化工、动力工程、纺织工业、玻璃工业、电子电器工程等领域内得到广泛的应用。
油、燃气、燃煤锅炉设计制造时，为了防止锅炉尾部受热面腐蚀和堵灰，标准状态排烟温度一般不低于180℃，可达250℃，高温烟气排放不但造成大量热能浪费，同时也污染环境。热管余热回收器可将烟气热量回收，回收的热量根据需要加热水用作锅炉补水和生活用水，或加热空气用作锅炉助燃风或干燥物料。节省燃料费用，降低生产成本，减少废气排放，节能环保一举两得。改造投资3-10个回收，经济效益显著。
二、分类
（一）、RYRHS-A型热管余热回收器（气-水）
RYRHS-A型热管余热回收器是燃煤、油、气锅炉专用设备，安装在锅炉烟口，回收烟气余热加热生活用水或锅炉补水。其构造如图所示：下部是烟道，上部为水箱，中间有隔板。顶部有安全阀、压力表、温度表接口，水箱有进出水和排污口。工作时，烟气流经热管余热回器烟道冲刷热管下端，热管吸热后将热量导至上端，热管上端放热将水加热。为了防止堵灰和腐蚀，余热回收器出口烟气温度一般控制在露点以上，即燃油、燃煤锅炉排烟温度≮130℃，燃气锅炉排烟温度≮100℃，节约燃料4-18％。
（二）、RYRHS-B型热管余热回收器（气-气）
RYRHS-B型热管余热回收器是燃油、煤、气锅炉专用设备，安装在锅炉烟口或烟道中，将烟气余热回收后加热空气，热风可用作锅炉助燃和干燥物料。其构造如图所示：四周管箱，中间隔板将两侧通道隔开，热管为全翅片管，单根热管可更换。工作时，高温烟气从左侧通道向上流动冲刷热管，此时热管吸热，烟气放热温度下降。热管将吸收的热量导致右端，冷空气从右侧通道向下逆向冲刷热管，此时热管放热，空气吸热温度升高。余热回收器出口烟气温度不低于露点。
（三）、高效烟气余热回收装置节能原理及特点
（1）产品节能原理
燃气锅炉的排烟温度一般在120℃～250℃，烟气中有7%～15%的显热和11%的潜热未被利用就被直接排放到大气中。这不仅造成大量的能源浪费也加剧了环境的热污染；一方面，我们设计的高效烟气余热回收装置不仅能够满足加工生活热水或采暖水的需要，也能够将燃气锅炉的排烟温度冷却至40℃～80℃使得锅炉的工作效率显著提高。另一方面，也为北京的蓝天白云环保事业做出了应有的贡献。
（a） （b）
图 a 未加装烟气回收装置的锅炉能量示意图
图 b加装了烟气回收装置的锅炉能量示意图
（2）高效烟气冷凝器产品特点
1.先进：建工系列燃气锅炉烟气余热回收装置是引用北京市建工学院热工系节能技术，具有自主知识产权的高效烟气余热回收装置；该产品特别设计了一套冷凝水的排放装置，使冷凝过程产生的冷凝水及时地排放，从而避免了冷凝水的二次蒸发，使余热回收装置的回收效率得到保证，这套系统已获得国家专利；
2.节能：建工系列采用新型的换热翅片、换热元件，以及凝结水排水结构能够充分回收烟气中的潜热，排烟温度可降到40℃～80℃；总压降较小，动力消耗少，即烟气压降小且符合系统要求；
3.美观：由于采用了高效的换热元件以及合理的结构配置，使得该产品重量轻，尺寸小、外形美观；
4. 耐用：建工系列燃气锅炉烟气冷凝器换热管采用不锈钢制作高效防腐。设备在制作时就充分考虑了热应力、防腐性能和强度等，能够保证设备的安全、可靠、稳定；
5.省钱：一般一至两年就可收回加装该设备的投资成本，两年后即可获得节能受益，可以为用户带来显著的经济效益；
6. 降噪：由于建工系列燃气锅炉烟气余热回收装置的特殊结构能够有效降低锅炉烟气的排放噪音；
7. 环保，由于烟气中的部分水蒸气变成冷凝水，可以使烟气中的NOx等有害气体部分溶解，减少排入大气的有害气体；
（3）与国内外同类型或相同功能产品对比的优点
1.本节能余热回收装置装置为了防止排烟结露的酸性腐蚀和供应无锈清洁热水，用耐腐蚀复合管来制成；
2.与普通翅片管相比，复合管壳传热性能高出2倍以上，
3.耐腐蚀的复合管壳延长了其使用寿命；
4.本余热回收装置可组装在锅炉上部，缩小占有空间，生成在传热面上的凝结水亦可自然排出。
5.烟气阻力小，对原锅炉排烟系统影响小，大部分锅炉房不用增加引风机或增加烟囱高度。
（4）、施工方案
为了保证设备安全、高效运行，达到较好节能效果，对于建工高效烟气余热回收装置水侧承压高达1.0Mpa,完全能够满足各种系统的安全性要求；应说明，余热回收装置安装后制作的专用支架，不得作为其它物品的支撑体。另外，为了测试余热回收装置的节能效果和观测设备的正常运行情况，建议在高效烟气余热回收装置水侧的进出口加装温度计，通烟侧加温度计。
一、余热制冷系统
余热是在一定生产工艺条件下，没有被完全利用的能源，也就是多余、遭废弃的能源。包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气、废液、废料未尽燃余热及高压流体余压等。根据调查，各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%~67%，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%。
随着我国经济的发展以及环保要求的提高，越来越多的燃油燃气锅炉投入使用。国家新出台的节能政策和标准对节能提出了新的要求。由于油气资源的日趋紧缺，提高锅炉的效率日趋迫切。其中利用锅炉排烟余热是最有效的途径之一。多数锅炉的排烟温度在200℃左右，通过回收排烟的余热降低排烟温度，甚至回收烟气中水蒸气的气化潜热，可以提高锅炉效率5-15%，节约效益相当显著，同时也改变了大气环境。
在绝大多数厂，余热未能被有效完善利用，最主要的原因是：
1、没有将全厂各能源利用作为一个整体系统加以考虑，实现多级交叉网络利用；
2、没有找到余热的有效回收方法、及有效利用途径；
3、其它当时的客观原因；
社会的发展、科技的进步扫平了这种转变中的技术障碍；能源物质的紧缺和不断攀升
的价格，提高了投资资本回报率，缩短项目回收周期，增加项目内动力；
余热回收后一般有三种用途：
1、余热发电；
2、余热制冷；
3、对企业同时存在消耗电能及油、液化气等能源物质用于加热工况时，通过回收废热，取代或减少这部分消耗.
二、冷凝余热回收锅炉
（1） 结构与普通蒸汽锅炉不同，增设了冷凝换热器和空气预热器。
（2） 燃烧机采用了分体式燃烧机，并用空预器加热了燃烧用空气 。
（3） 冷凝换热器用不锈钢鳍片管，增强了传热。
（4） 真空热管式空气预热器。
（5） 选配优质进口低NOX燃烧机，燃烧充分，属于环保产品 。
（6） 锅炉采用先进的触摸屏电脑控制器和数码电脑控器全自动控制。
（7） 具有对汽温汽压自动调节、自动点火,并有缺水、超压、熄火保护。
（8） 锅炉制造规范，严格按国家有关标准制造。
（9） 整体快装出厂，外形美观，色泽明快。
（一）、冷凝余热回收锅炉热效率分析
燃料中含有大量氢元素，燃烧产生大量水蒸汽。每1NM3天然气燃烧后可以产生1.55KG水蒸汽，具有可观的汽化潜热，大约为3700KJ，占天然气的低位发热量的10%左右。在排烟温度较高时，水蒸汽不能冷凝放出热量，随烟气排放，热量被浪费。同时，高温烟气也带走大量显热，一起形成较大的排烟损失。
烟气冷凝余热回收装置，利用温度较低的水或空气冷却烟气，实现烟气温度降低，靠近换热面区域，烟气中水蒸汽冷凝，同时实现烟气显热释放和水蒸汽凝结潜热释放，而换热器内的水或空气吸热而被加热，实现热能回收，提高锅炉热效率。
锅炉热效率提高：1NM3天然气燃烧生产理论烟气量约10.3 NM3（大约12.5KG）。以过量空气系数1.3为例，产生烟气14 NM3（大约16.6KG）。取烟气温度200℃降低至70℃，放出物理显热约1600KJ，水蒸汽冷凝率取50%，放出汽化潜热约1850 KJ，总计放热3450 KJ，约是天然气低位发热量的10%。若取80%烟气进入热能回收装置，可以提高热能利用率8%以上，节省天然气燃料近10%。
传统锅炉中，排烟温度一般在160～250℃，烟气中的水蒸汽仍处于过热状态，不可能凝结成液态的水而放出汽化潜热。众所周知，锅炉热效率是以燃料低位发热值计算所得，未考虑燃料高位发热值中汽化潜热量的热损失。因此传统锅炉热效率一般只能达到87%～91%。而冷凝式余热回收锅炉，它把排烟温度降低到50～70℃，充分回收了烟气中的显热和水蒸汽的凝结潜热。
以天然气为燃料的冷凝余热回收锅炉烟气中水蒸汽容积成分一般为15%~19%，燃油锅炉烟气中水蒸汽含量为10%~12%，远高于燃煤锅炉产生的烟气中6%以下的水蒸汽含量。目前锅炉热效率均以低位发热量计算，尽管名义上热效率较高，但由于天然气高、低位发热量值相差10%左右，实际能源利用率尚待提高。为了充分利用能源，降低排烟温度，回收烟气的物理热能，当换热器壁面温度低于烟气的露点温度时，烟气中的水蒸汽将被冷凝，释放潜热，10%的高低位发热量差就能被有效利用。
（二）、冷凝式锅炉的设计思想及原理：
排烟温度是锅炉的基本设计参数之一。设计锅炉时首先要对该参数进行选定。
锅炉排烟温度直接影响到锅炉机组的经济性和尾部受热面工作的安全性。选择较低的排烟温度可以降低锅炉的排烟热损失，有利于提高锅炉的热效率，节约能源及降低锅炉的运行费用。因此，如何有效地降低锅炉的排烟温度并使之合理利用，是一个重大的技术性课题，斯大公司引进韩国技术研发的冷凝式余热回收锅炉，其降低排烟温度是通过以下方法来实现：
（1）、通过增加锅炉本体的对流受热面的换热面积或采用提高对流换热系数的方法，降低排烟温度；
（2）、在尾部烟道增设高效的鳍片式冷凝换热器和热管式空气预热器。
上述方法在实际应用中有效地回收排烟中显热与汽化潜热。
（三）、冷凝式锅炉的显形优势：
（1） 使用了热管式空气预热器、鳍片式冷凝换热器，有效地降低了排烟温度。
（2） 使用了分体式燃烧机，对燃料燃烧所需的空气进行预热，使燃料充分燃烧及提高炉膛温度。
（3） 冷凝节能装置为了防止排烟凝结水的酸性腐蚀，使用进口不锈钢材质制作的螺纹管，它与直管相比，导热性能比直管高2倍以上。
（4）烟气的有害气体得到有效的控制，并随冷凝液流入中和池。
综上所述，冷凝式锅炉，是传热学、物理学、燃烧学、材料等科学的结晶。它以的经济性傲视传统锅炉。冷凝式锅炉的推广，是一场思维的闪耀与观念的变革，同时，必将会推动热工领域的发展。
（四）、热管式空气预热器的特点
1、热管比铜铝管的热传导性能高出500-1000倍，用热管制成的空气预热器比传统的管壳式空气预热器尺寸、重量都小2/3，可在锅炉的正面组装设置，占用的空间很少。
2、管表面附着有热传导性极好的放射状铝片，在小体积的状况下获得较大的传热面积。
3、热管的蒸发部和凝结部温度均匀，热胀冷缩量很小，可以说它是一种长寿命装置。
（五）、冷凝余热回收节能装置的特长
1、本节能装置为了防止排烟结露的酸性腐蚀和供应无锈清洁热水，用不锈钢螺旋鳍片管来制成。
2、与直管相比，使用了传热性能高出2倍以上的螺旋鳍片管，大小与重量减少到1/2。耐腐蚀的不锈钢材质延长了其使用寿命。
3、本装置可组装在锅炉上部，缩小占有空间，生成在传热面上的凝结水亦可自然排出。
（六）、冷凝余热回收节能装置原理
在排烟通路中，设置冷凝余热回收热交换器，烟气在通路内通过传热面，温度降至露点温度以下，含在排烟中的水蒸汽凝结潜热将冷水或温水加热，这就叫余热回收节能装置（又称冷凝换热器）。
在流程中看到的冷凝节能装置在尾部烟道中串联布置（前后布置），将烟气中的水蒸汽冷凝下来，结露后吸收烟气中的部分CO2和NOX，洁净了烟气，起到环保作用。冷凝水经引导管排放到中和池中，与中和池中的碱性石灰水中和。
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