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。

　　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张以及用户的燃料费用大幅提高，提高锅炉的效率日趋迫切。
　　其中利用锅炉排烟余热是有效的途径之一。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小，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烟气中硫酸蒸汽的凝结，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。
　　热管式余热回收装置和冷凝式余热回收器可有效解决上述难题，回收排烟的余热降低排烟温度。步：利用热管式余热回收器将烟温降低到90℃；第二步：利用冷凝式余热回收器将排烟温度降至40℃左右，可有效回收烟气中水蒸汽的汽化潜热，节能效益是相当显著的。

　　热管式余热回收器特点：
1. 导热效率高 热管为导热原件，热管内部主要靠工作液体的汽、液相变传热，热阻很小，因此具有很高的导热能力。与同体积铜棒相比，导热率是其几百倍。
2. 安全可靠性高 热管余热回收器可以通过回收器中隔板使冷热流体完全分开，在运行过程中即使单根热管因为磨损、腐蚀、超温等原因发生泄露，不会发生冷热流体的混杂。
3. 经济性好 比较容易地实现冷、热流体的完全逆流换热，获得较大的对数温差，同时两侧受热面均可采用螺旋肋片管。这样换热器可以做的非常紧凑,体积小，占地少。
4. 烟侧阻力小 烟侧阻力＜30Pa，不用加设引风机，系统简单，不会影响锅炉正常运行。
5. 节能效果显著 以4t/h燃气蒸汽锅炉为例，每小时节约燃气15.5Nm3，全年节燃气77500Nm3，年节约燃气费13.95万元。不到半年成本即可回收。
适用于建材,石油,化工,冶金领域。

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天燃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。

3、冷凝式锅炉的设计思想及原理：
(一) 冷凝余热回收锅炉原理
1、天然气(LNG)以及其它的燃气燃料主要是碳(C)和氢(H)两元素结合而成的化合物，能保持完全燃烧，因其不含硫磺成份，所以不产生在低温条件下腐蚀金属的硫酸(H2SO4)和亚硫酸(H2SO3)，是一种清洁的燃料。

天然气的主要成份：

CH4 + C2H6 + C3H8 + C4H10 + N2

甲烷 + 乙烷 + 丙烷 + 丁烷 + 氮

(%) 90 + 6.8 + 2.5 + 1 + 0.3 =100

2、含在燃气中的氢(H)在锅炉内部燃烧时与氧结合成水。生成的水从燃烧时产生的热量(高位发热量)中吸收约10%的气化热而变成水蒸汽，与排出的烟气一道排出。(冬季水蒸汽与冷空气相遇而凝结，从烟囱观察到冒白烟应是这个原因。)

燃气的高位发热量 - 汽化热(潜热) = 低位发热量

9450Kcal/NM3 - 950Kcal/NM3 = 8500Kcal/NM3

3、水在高温烟气中，吸热蒸发为水蒸汽，水蒸汽遇到通过冷空气或冷水的传热面，重新凝结成水而释放潜热(汽化热539Kcal/kg)。冷凝余热回收锅炉就是在燃气锅炉的排烟通道上设置通过冷水的热交换器和加热空气的空气预热器，烟气在通过热交换器的传热面时水蒸汽重新凝结为水，将其汽化热(潜热)释放出来，并加热交换器内的介质(冷水或空气)。

4、锅炉热效率的计算：

锅炉的正平衡效率：

η=(锅炉出力×饱和蒸汽焓－给水量×给水焓)÷(燃料消耗量×燃料的低位发热量)

5、将余热回收炉的原理公式化、图表化如(图-1)，蒸汽/温水锅炉，炉水的饱和温度比低温水锅炉相对的高，排烟温度也相对要高。显热和潜热均由温水回收的话，则能加热的温水量过大无法处理，故而设置空气预热器。