喷淋塔式烟气冷凝余热回收与低氮排放协同处理系统实验研究

张群力， 牛 宇， 孙东晗， 肖 鑫， 沈 祺， 刘 芳

(1.北京建筑大学， 供热、供燃气、通风及空调工程北京市重点实验室, 北京 100044； 2.北京建筑大学, 北京未来城市设计高精尖创新中心, 北京 100044)

随着北方地区清洁供暖政策推广,燃气锅炉得到了推广和应用。2018年，中国天然气表观消费量达2 803亿m3,同比增长17.5%[1]。燃气锅炉燃烧产生的高温烟气中含有大量水蒸气,因此有大量余热有待回收[2-4],尤其水蒸气冷凝潜热占有较大比重[5-7]。高温高湿的烟气直接排放到大气中,大量余热被浪费,如果能够有效回收和利用烟气余热,燃气锅炉的热效率将得到显著提高[8-9]。同时燃气锅炉的推广应用也导致了氮氧化物(nitrogen oxide，NOx)排放量增加,氮氧化物及其转化的硝酸盐颗粒是雾霾的主要成分,氮氧化物排放还可能导致酸雨、光化学烟雾和颗粒物质,对环境造成严重污染[10]。据统计2017年中国氮氧化物排放总量约为1 259万t[11]。自2017年4月1日起,北京市环保局规定北京地区既有锅炉低氮改造的氮氧化物排放浓度不得超过80 mg/m3[12]。提高燃气锅炉供热效率和降低氮氧化物排放浓度对当下高效清洁供暖工作具有重要价值。

在余热回收技术方向,间壁式或直接接触式换热技术均可以使锅炉效率得到不同程度的提高,但这些技术[13-14]未能实现烟气余热回收和低氮排放的协同处理；在低氮排放技术方向,较常使用的技术包括预混燃烧[15]、烟气再循环[16-17]、分级燃烧[18]和富氧燃烧[19]等,但这些技术较少考虑锅炉的高效余热利用,其中烟气再循环甚至会对锅炉效率产生影响。……