随着能源利用和环境保护的问题日益严重，高效和清洁能源利用技术受到广泛关注和重视。为应对我国北方地区“雾霾”等突出的社会环境问题，供暖锅炉“煤改气”已成为发展趋势，由此带来了“气荒”等严峻的社会问题。针对上述问题，传热传质研究中心团队在国家重点研发计划支持下，承担了“低品位热能高效回收与利用技术及装置研发”课题任务，开展燃气锅炉烟气余热回收和利用技术研究，旨在提高锅炉效率、减少污染物排放，为节能减排事业的发展提供技术途径。
　　天然气的主要成分为甲烷（CH₄），在燃烧器中燃烧之后，生成的产物主要有二氧化碳（CO₂）、氮气（N₂）、水蒸汽（H₂O）等组分。烟气余热利用率的概念定义如下：

　　由于水蒸气冷凝可以释放大量潜热，烟气余热中的热量包含显热和潜热两部分，可回收潜热约占排烟损失的58%。一般余热回收设备只回收烟气中的显热，在经过换热之后排烟温度依然较高，热效率较低。图1给出了余热利用率与排烟温度间的定量关系，由图可见要实现烟气余热的深度利用必须回收烟气中的潜热部分。随着过量空气系数的增加，烟气的露点温度逐渐降低，潜热回收需要在更低的温度下进行，对潜热回收不利。烟气露点温度在50-60℃左右，低于露点温度，同时回收显热和潜热，提高热效率。

　　图1 余热回收效率与排烟温度的关系
　　针对烟气余热深度回收面临的技术问题，研究团队开展了烟气回收技术方案论证和装置开发工作：从回收性能、成本等方面综合考虑，确定了“多级换热，分段设计”的技术路线，分别对显热和潜热进行热量回收；对冷凝换热器的性能以及结构进行了设计计算，寻求更高性能的冷凝换热设计方案，从而提高余热利用率；编写烟气余热回收的计算程序，用于冷凝换热的热力学分析和结构设计优化等，具体计算过程如图2所示。第一部分计算燃烧部分，分析出口烟气成分，计算蒸汽含量和露点温度。第二部分根据露点温度以及设计工况，计算和优化换热器参数等。

　　图2 余热回收计算流程
　　针对该技术方案，研究人员开展了实验方案的设计、论证，拟在廊坊高温烟气除尘实验平台的基础上进行改建，一方面使排烟温度达到预定要求，另一方面实现回收热量的合理利用，同时开展新型高效烟气余热深度回收装置的研发、实验验证、技术示范。预计今年6月份，研究人员将完成该实验平台的改建和方案测试，届时通过该实验平台可进行烟气除尘、余热深度回收等系列关键技术的研发和论证，将为我国节能减排事业的发展提供新的技术积累。

　　图3 实验平台全景（廊坊）