文 献 综 述

1 课题背景

十八世纪六十年代开始了第一次的工业革命，从蒸汽机的出现到现如今锅炉等设备的应用，早有前辈曾预料能源的过度利用问题和环境的破坏问题。一百多年过去，能源与环境早已不堪重负^[1]。针对这一问题，作为国家主要动力来源之一的锅炉迎来了节能减排的改革契机，锅炉也成为研究节能减排问题的重要课题。然而，从我国目前锅炉节能减排的研究应用过程中可以看出，还有不少企业对此问题的重视不足、处理工作不到位。因此，在对锅炉的节能减排研究中还存在较多问题需要解决^[2]。本课题的研究要点在于废气焚烧炉的余热利用。通过研究发现，废气焚烧炉能耗较大，排烟温度较高，而余热回收利用率却很低，一般情况下只有30%^[3]。课题希望通过对废气焚烧炉的研究，设计出一种能够最大限度应用废气焚烧炉余热的废气焚烧炉余热锅炉，从而在提高废气焚烧炉余热利用效率、实现能源梯级利用的同时，响应国家节能减排的号召，对当今世界能源枯竭和环境破快问题尽一份绵薄之力^[4]。

2 烟气余热回收

随着国家对节能减排越来越重视，烟气余热回收技术也在不断改进。原本只能将烟气温度降至近160℃，现在已显著加大烟气余热回收装置的利用率。烟气余热回收利用技术的应用也体现在锅炉设计的方方面面。加装低压省煤器、热管换热器、回转式换热器等均为烟气余热回收技术的运用^[5]。在火力发电厂中，烟气余热利用技术与系统的应用对锅炉的节能减排和降低成本起到了不可或缺的作用^[6]，热管余热锅炉就是余热回收利用技术的重要应用之一。热管余热锅炉余热回收系统的重要部分是热管换热器，热管具有良好的导热性能，可变的热流密度，优良的等温性和环境适应性^[7]。热管换热器有各式各样的类型，不同的类型具有不同的结构。拿分离式热管换热器为例，分离式热管换热器由一个或多个热管组合而成，每个热管又分出一个或多个蒸发管排和冷凝管排^[8]，作为一种利用温差进行换热的高效传热元件，其蒸发段和冷凝段是分开的，可灵活布置，实现远距离的传热和换热面积比的调整^[9]。

3 焚烧炉净化废气

塑料生产、污水处理等过程中均会产生大量的有机可燃废气。塑胶在生产过程中会产生甲苯、苯乙烯及非甲烷总烃等，污泥中则含有大量的苯、氯 酚、多氯联苯、多氯二苯并呋喃和多氯二苯并二噁英等^[10]。诸如这些工业生产过程中产生的废气大多属于有害气体，直接排放到大气中不仅会对环境造成巨大的伤害，且排放过程中会流失掉很对可以再次利用的可燃气体，也是对能源的一种浪费。废气焚烧炉将这些有机废气通过引风机抽入焚烧炉进行燃烧，燃烧过程中应用适合的燃料进行助燃以达到足以使有机废气发生氧化分解反应的燃烧温度，从而使废气氧化分解为CO₂、H₂O等可直接排放入大气的无害烟气。然而，这些无害烟气在废气焚烧炉燃烧运行中产生，温度近千摄氏度，考虑高温影响和热能浪费问题，无法直接排入大气^[11]。

4 废气焚烧炉及废气焚烧炉余热锅炉

4.1 废气焚烧炉的结构原理概述

废气焚烧炉是利用炉内布置的一定量的辅助燃料喷嘴和废气喷嘴，运用自然吸风或强制鼓风的方式将适量过剩空气与废气混合，在助燃燃料的高温燃烧下使废气发生氧化分解反应从而转化为无害烟气的装置^[12]。