DB65∕T 4242-2019 燃气锅炉间壁式烟气余热回收利用技术规范(新疆维吾尔自治区).pdf

ICS 27.220 J 98 DB65 新疆维吾尔自治区地方标准DB 65/T 4242-2019 燃气锅炉间壁式烟气余热回收利用技术规范Technical specification for interwall recovery and uti1ization of waste heat from gas-fired boi1er 2019一09-12发布2019 -10 -01实施新疆维吾尔自治区市场监督管理局发布DB65/T 4242一-2019目IJ1=1 本标准根据GB/T1. 1-2009 (标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写进行编写。本标准由新疆维吾尔自治区市场监督管理局提出。本标准由新疆维吾尔自治区住房和城乡建设厅归口并组织实施。本标准起草单位:新疆维吾尔自治区标准化研究院、乌鲁木齐华源热力股份有限公司、奥林燃烧器(无锡)有限公司、天津宝成机械制造股份有限公司、新疆维吾尔自治区建筑设计研究院、新疆维吾尔自治区特种设备检验研究院、新疆维吾尔自治区计量测试研究院、新疆域镇供热协会、新疆维吾尔自治区环境保护科学研究院、新疆市政协会。本标准主要起草人:宁继荣、韩伟、李晓东、彭军、唐亦兵、张建良、胡小明、金东海、李统中、吴建中、文红梅、朱海涛、王亮、马平、郑赢、康飞、宋军、王永兵、陈伟、马研、薛梁、陆学峰、邓文叶、热娜艾尔肯、曾长平、霍川、吴磊、哈丽旦艾比布拉、张洪洲、汪利洪。本标准实施应用中的疑问，请咨询新疆维吾尔自治区标准化研究院、乌鲁木齐华源热力股份有限公司。对本标准的修改意见建议，请反馈至新疆维吾尔自治区市场监督管理局(新疆乌鲁木齐市天山区新华南路167号、新疆维吾尔自治区住房和城乡建设厅(乌鲁木齐市天山区中山路462号、新疆维吾尔自治区标准化研究院(新疆乌鲁木齐市河北东路188号)。新疆维吾尔自治区市场监督管理局联系电话:[phone];传真:[phone];邮编:830004 新疆维吾尔自治区住房和城乡建设厅联系电话:[phone];传真:0991一2825243;邮编:830000 乌鲁木齐华源热力股份有限公司联系电话[phone];传真[phone];邮编830000新疆维吾尔自治区标准化研究院联系电话[phone];传真[phone];邮编830011I D865/T 4242-2019 燃气锅炉间壁式烟气余热回收利用技术规范1 范围本标准规定了燃气锅炉间壁式烟气余热回收利用技术的术语和定义、余热回收利用工艺流程和要求。本标准适用于新疆维吾尔自治区新建、扩建、改造的采用高频电阻焊螺旋翅片管技术制造的烟气余热回收装置，且采用二次管网(地板辐射采暖)回水作为二级冷凝器冷源的燃气锅炉。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单适用于本文件。GB/T 1576 工业锅炉水质GB/T 16507 (所有部分)水管锅炉GB 50264 工业设备及管道绝热工程设计规范GB 50041 锅炉房设计规范CJ/T 515 燃气锅炉烟气冷凝热能回收装置TSG G0001 锅炉安全技术监察规程锅炉设备空气动力计算标准标准方法第三版3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3. 1 间璧式换热方式inter-wa门heattransfer mode 两种换热介质在换热壁面两侧流动，进行热量传递的换热形式。3. 2 显热sensible heat 当此热量加入或移去后，会导致物质温度的变化，而不发生相变。物质的摩尔量、摩尔热容和温差三者的乘积为显热。即物体不发生化学变化或相变化时，温度升高或降低所需要的热称为显热。3. 3 j替热latent heat 1 DB65/丁4242一-2019相变潜热的简称，指物质在等温等压情况下，从一个相变化到另一个相吸收或放出的热量。这是物体在固、液、气三相之间以及不同的固相之间相互转变时具有的特点之一。固、液之间的潜热称为熔化热(或凝固热)，液、气之间的称为汽化热(或凝结热)，而固、气之间的称为升华热(或凝华热)。3.4 烟气余热residual heat of flue gas 燃气供暖锅炉主机出口烟气温度为1000C以上，烟气中含有大量显热和水蒸气的汽化潜热，占天然气高位发热量的10%-11%。3. 5 烟气余热回收利用recovery and uti I ization of waste heat from flue gas 利用低温冷源来完成与烟气的热量传递过程，使燃气锅炉排烟温度下降，并使烟气中水蒸气冷注定，回收利用烟气的显热和潜热，用于供热。3. 6 一级节能器primary energy saver 采用间壁式换热方式将供热一次管网(锅炉)回水作为冷源来完成与烟气的热量传递设备，回收利用烟气的显热。3. 7 二级冷凝器secondary condenser 采用间壁式换热方式将地板辐射采暖供热的二次管网低温回水作为冷源来完成与烟气的热量传递设备，回收利用烟气中部分水蒸气冷凝放出的汽化潜热及显热。3.8 烟风换热装置flue gas heat exchanger 烟气与室外空气进行热交换的装置。3.9 ;令7kcondensate water 烟气中含有的水蒸气(即气态水)经过冷凝过程形成的酸性液态水。3.10 螺旋焊接翅片管spiral Iy welded finned tube 管子与钢带绕制成形，采用高频电阻焊接的螺旋翅片换热管。3. 11 有效输出热量effective heat output 单位时间内流经烟气余热回收装置的被加热介质进出口所携带热量之差。2 DB65/T 4242-2019 3. 12 节能量energy saving 烟气余热回收装置的有效输出热量与回收该部分烟气热能所消耗能量之差。节能率energy saving rate 3. 13 单位时间内，烟气余热回收装置的节能量与燃气锅炉所消耗的按燃气低位发热值计算的输入热量的比值。4 余热回收利用工艺流程燃气锅炉间壁式余热回收系统包括:第一级为一级节能器，第二级为二级冷注定器，第二级为烟风换热装置(含烟气热交换器、空气热交换器、介质循环泵、闭路循环管道)，以及连通烟风道、烟气冷凝水排放管、放气、排污、温度和压力仪表等组成，用于加热一次管网回水、二次管网回水和助燃冷空气。间壁式烟气余热回收利用工艺流程示意图如图1所示:燃气锅炉间壁式烟气余热回收利用装置nvi 仆V|烟囱nu| / /l /| j/I 锅炉主机J O 烟气。烟气二级冷凝器u 注1:一级节能器:用450C700C一次管网回水与1100C1500C的锅炉主机出口烟气换热，节能器后烟温降至55。C750C。注2:二级冷凝器:用300C350C二次管网回水与550C750C的节能器出口烟气换热，冷凝器后烟温降至400C45。C。注3:烟风换热装置:利用助燃室外冷空气与冷凝器出口400C450C烟气换热，使最终排烟温度控制在350C400C以内。图1烟气余热回收利用工艺流程示意图5 要求5. 1烟气余热回收装置要求5. 1. 1 结构烟气余热回收装置分为三级，主要设备由一级节能器，二级冷是器，烟风换热装置组成。要求如下:3 D865/T 4242-2019 a) 烟气余热回收装置中受设备的设计、制造、检验应遵循TSGG0001及GB/T16507中的相关规定;b) 换热设备推荐采用高效螺旋焊接翅片管结构形式，采用烟气与介质相互逆流换热方式，管排形式、翅片结构等应保证高的换热系数、较小的设备体积、方便的设备检修需要;c) 翅片的设计厚度应考虑使用寿命的要求:d) 设备的设计流量应满足工艺流程的要求，尽量降低介质循环阻力;e) 设备的设计烟气流速应控制在合理范围内，综合考虑换热效率、烟侧阻力、振动频率等参数;f) 连通烟风道要求布置合理，阻力小，噪音低、振动小;g) 烟气余热回收装置的最低处应设置烟气冷凝水排放管，防止冷凝水在问收设备中积存;h) 烟气余热同收装置和管路的绝热工程应满足GB50264中的相关规定;i) 烟气余热回收装置的设备支撑结构应按照GB50041的规定执行，综合考虑设备重量、容水量、管道受力等参数，进行基础及钢架设计。5.1.2 材料要求如下:a) 耐腐蚀性:与烟气接触的表面和换热面、管应采用防腐蚀表面改性材料或耐腐蚀材料及防腐加工工艺，且焊接处应采取防腐蚀措施;b) 制作节能器、冷凝器、烟气热交换器的换热面管及翅片宜使用304L或316L耐腐蚀不锈钢材料:c) 制作空气热交换器的管及翅片宜使用铜和铝等高效换热材料;d) 制作烟道的材料应考虑耐酸腐蚀特性，宜采用不锈钢与复合材料;e) 耐温性:烟气余热回收装置的最高允许工作温度不应低于设备进口烟气温度加500C。5.1.3 烟风阻力要求如下:a) 烟气余热回收装置的换热设备宜采用顺列管排结构，方便检修，同时可降低设备烟风阻力;b) 烟气流速设计宜在8m/sr-.-15 m/s范围内，烟气温度越低相应设计流速越低;c) 设备烟风气阻力、送风机选型按照锅炉设备空气动力计算标准标准方法(第二版)的相关规定执行。5.1.4 设备承压要求如下:a) 一级节能器应按照锅炉主机定压参数设计;b) 二级冷凝器应按照不低于二网循环水最高静压力日上管网流阻之和的1.5倍设计;c) 烟风换热装置根据工艺要求确保密封性。5. 1.5 配套仪表应配套监测各换热设备的烟气出口压力、出口烟温、及换热介质的压力、温度、流量、热量的就地显示及远传仪表。5. 1.6 使用寿命烟气余热回收装置的设计寿命应不小于15年。5. 1. 7 烟气冷;疑水管管径4 D865/T 4242-2019 烟气余热回收装置的烟气冷凝水管管径应符合CJ/T515的规定。5. 1.8 烟气余热回收技术参数烟气余热回收相关技术参数换算公式参见附录A。5. 2烟气余热回收技术要求5.2. 1排烟温度应低于400C，并将回收热能用于供暖和提高锅炉能效。5.2.2烟气余热回收装置不应影响燃气锅炉的正常安全运行，应尽量少的增加风机、水泵等耗能，节能率应不低于10%。5.2.3烟气冷凝水宜回收利用，用于锅炉时，水质应符合现行GB/T1576的规定。烟气冷凝水排放应符合国家环保排放标准。5 D865/T 4242-2019 附录A(资料性附录)烟气余热回收技术参数换算公式A. 1 烟气余热回收利用的理论计算A. 1. 1 烟气显热回收量的计算理论空气量的焰值:1IA AA AM吁4 吁n 4ai ny 气/-4EEA 叫JtEI 咱EEA呵飞】4 AU 唱，EA JnVJ A峙. ny p气JqJ血气/-4W AA寸AU 咽，i ny AU ny 竹马。咱Ei+ 咱EiqrH OO 句/。2直值叫焰焰3(的碳M度量化%温气氧二气烟二=中烟论OK式理功-n hC02 = -6.53509 + 1.68067t + 7.7798 x 10一4t2-2.9419xl0-7t3 +4.57385xl0一11t4 . . . . (A.2) b) 氮气焰值hN2 = 5.37036+1.23589t+1.77044xl0-4t2 -2.53217xl0-8t3 -1.13002xl0-12t4. (A.3) c) 水蒸气焰值hH20 =4.75735+1.446t+2.5429xl0-4t2 +3.46706xl0-8t3 -1.66507xl0-11t4. (A.4) 根据以上拟合公式，可得理论烟气焰值为h; = LV;h; . (A.5) 式中:h;一标态下理论烟气焰值CkJ 1m3); 只一标态下烟气中各组分的体积Cm3/m3);h一标态下烟气中各组成分的焰值CkJ/m3)。d) 实际烟气的恰值hy =h; + ( -l)h; . (A.6) 式中:6 DB65/T 4242-2019 hy一标态下实际烟气焰值CkJ/m3);G一过量空气系数;h;一标态下理论空气量始值CkJ1m3)。回收烟气显热量Qs =hY1 -hY2(A.7) 式中:Qs一标态下回收烟气显热量CkJ/m3); hy1一标态下烟气进口温度始值CkJ/m3);hY2一标态下烟气出口温度焰值CkJ/m3)。A. 1.2 烟气潜热回收量的计算冷j疑的水蒸气容积为:凡。一子飞叹。=li(A8)Py 式中:吃。一标态下冷凝的水蒸气容积Cm3/m3)VH20一水蒸气容积Cm3); PS一对应温度水蒸气饱和压力CPa)ahj p:n (为力积量压容质气气水姻烟MRVJ冷儿。一子咒mi02/y-y -. (A的11-lx E一以一一一-l Py) 22.4 冷J疑率为:7 D865/T 4242-2019 Ps只功予oPv20 一一=.L Y n 2v . (A. 10) y H20 1一王立Py 水蒸气的潜热计算参照下式:rH20 = 2501.40526-2.3366lt -0.0017&2 + 6.l1591x1 0-5 t3 -1.0562x 1 0-)t4 + 5.38223x 1 0-9t5 . (A. 11) 式中:t一烟气的露点温度与烟气出口的平均值。由上式可得烟气潜热回收量Q，二J14oGO.(A.12) A.1.3 烟气余热理论回收总热量Qr=Qs +Q,. (A. 13) 式中Qs一回收显热量的值CkJ/m勺。人1.4节能率烟气冷凝热能回收装置的节能率应按式A.14计算:77，呻Qr-Q口，=r d xl00% . . . . . . (A.14) Y,BgqdHP 式中:yrh一一烟气冷凝热能回收装置的节能率;Q，一一烟气余热理论回收总热量，单位为千瓦CkW);Qd一一回收烟气冷凝热能所消耗能量(按发电平均效率折算为一次能源的能量)，单位为千瓦CkW);Bg一一燃气锅炉的标准状态下燃气流量，单位为立方米每秒Cm3/s);qdw一一一燃气低位发热量，单位为千焦每立方米CkJ/m3)。A.2 烟气余热回收技术参数理论计算见表A.L8 DB65/T 4242一-2019表A.1烟气余热回收技术参数理论换算表烟气温度。C显热kJ/rn3潜热kJ/rn3总恰值kJ/rn3理论回收总Y令凝水量冷凝水率%理论节能率热量kJ/rn3kg/rn3 180 2945.34 O. 00 2945.34 0.00 O. 00 。170 2779.88 0.00 2779.88 165.46 O. 00 。O. 5 160 2614.94 0.00 2614.94 330.40 O. 00 。l 150 2450.53 O. 00 2450.53 494. 81 0.00 。1.5 140 2286.66 O. 00 2286.66 658. 68 O. 00 。2 130 2123.33 O. 00 2123.33 822.01 O. 00 。2.4 120 1960.53 O. 00 1960.53 984.81 O. 00 。2. 9 110 1798.28 O. 00 1798.28 1147.06 O. 00 。3.4 100 1636.58 O. 00 1636.58 1308. 76 O. 00 。3. 9 90 1475.42 0.00 1475.42 1469.92 O. 00 。4.4 80 1314.81 0.00 1314.81 1630.53 0.00 。4.8 70 1154.75 O. 00 1154.75 1790.59 O. 00 。5. 3 60 995.26 O. 00 995. 26 1950.08 O. 00 。5.8 55 915. 72 450. 16 1365.87 2479.78 O. 18 7 7.4 54 899.82 768. 11 1667.93 2813. 62 O. 31 12 8.4 53 883.94 1067.81 1951. 75 3129.21 0.43 17 9. 3 52 868. 06 1350.44 2218.50 3427.72 O. 54 22 10.2 51 852. 18 1617.09 2469.27 3710.25 O. 65 26 11 50 836.32 1868. 75 2705.07 3977. 78 O. 75 30 11. 8 49 820.45 2106.35 2926.80 4231. 23 O. 84 34 12.6 48 804. 60 2330. 73 3135.32 4471. 47 0.94 38 13.3 47 788.74 2542.68 3331. 43 4699.28 1. 02 41 14 46 772.90 2742.95 3515.85 4915.39 1. 10 44 14.6 45 757.06 2932.20 3689.26 5120.49 1. 18 47 15.2 44 741. 22 3111. 08 3852.30 5315.20 1. 25 50 15.8 43 725. 39 3280. 16 4005.56 5500.11 1. 32 53 16.3 42 709.57 3440.01 4149.58 5675. 78 1. 38 56 16.9 41 693. 75 3591. 14 4284.89 5842. 73 1. 45 58 17.3 40 677.94 3734.01 4411. 95 6001. 42 1. 50 60 17.8 39 662. 13 3869. 10 4531. 23 6152.31 1. 56 63 18.3 38 646. 33 3996.81 4643. 14 6295.82 1. 61 65 18. 7 37 630.53 4117.55 4748.08 6432. 35 1. 66 67 19.1 36 614.74 4231. 68 4846.43 6562.28 1.71 69 19.5 35 598.96 4339.56 4938.52 6685.94 1. 75 70 19.8 34 583. 18 4441. 52 5024. 70 6803.67 1. 79 72 20.2 33 567.41 4537.86 5105.27 6915. 79 1. 83 74 20.5 32 551. 64 4628.88 5180.52 7022. 57 1. 87 75 20.8 31 535.88 4714.85 5250. 73 7124.31 1. 91 77 21. 2 9 D865/T 4242-2019 30 520. 12 4796.04 5316. 16 7221. 26 1. 94 78 21. 4 29 504. 37 4872.69 5377.06 7313.66 1. 97 79 21. 7 28 488. 63 4945.04 5433.67 7401. 75 2.00 80 22 27 472.89 5013. 30 5486. 19 7485.75 2.03 82 22.2 26 457. 16 5077.69 5534.84 7565.87 2.06 83 22.5 25 441. 43 5138.40 5579.83 7642. 31 2.08 84 22. 7 24 425.71 5195.62 5621. 33 7715.25 2.11 85 22.9 23 409.99 5249.53 5659.52 7784.88 2. 13 86 23. 1 22 394.28 5300.30 5694.58 7851. 36 2. 15 87 23. 3 21 378. 58 5348. 09 5726.66 7914.85 2.17 87 23. 5 20 362.88 5393.04 5755.92 7975.51 2. 19 88 23. 7 注1:上表计算中天气低位发热量为33684kJ/旷，高位发热量为37348kJ/m3，过剩空气系数取1.15。注2:饱和水蒸气分压力计算公式采用戈夫格雷奇公式。10 D865/T 4242-2019 参考文献lJ GB/T 10180-2017 工业锅炉热工性能试验规程2J NB/T 47013.2-2015 承压设备无损检测第2部分:射线检测3J NB/T 47013. 3-2015 承压设备无损检测第3部分:超声检测4J NB/T 47015-2011 压力容器焊接规程(附编制说明)5J NB/T 47049-2016 管式空气预热器制造技术条件6J TSG G0002-2010 锅炉节能技术监督管理规程7J TSG G0003-2010 工业锅炉能效测试与评价规则8J 燃油燃气锅炉房设计手册(第2版【M】.北京:机械工业出版社，2012. 9 9J (电站锅炉热力计算标准(苏联73版)11