新型燃气锅炉冷凝节能器.doc

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1、新型燃气锅炉冷凝节能器引言燃气锅炉冷凝节能器即天然气锅炉尾部余热回收装置，当烟气在通道内通过传热面，只要近壁面温度达到露点温度，就会有水蒸气凝结，释放出部分汽化潜热传递给受热面内工质，可以将排烟中大量的能量加以回收利用，从而达到节能环保的效果。随着制造工业的不断发展，各种新型高效的冷凝节能器层出不穷，不论从结构还是实际余热回收效果来看都有了非常大的改进。本文主要就冷凝节能器的结构以及工作原理进行分析，综合深入探讨各种排烟余热回收技术一、烟气的特性分析天然气成分绝大部分为烷烃，燃气锅炉排烟中水蒸气的含量较高，因此，水蒸气的汽化潜热所占的份额相当大。理论

2、上，每标准立方天然气在燃烧过程中可以产生１．６公斤的水蒸气，具有客观的汽化潜热，大约为3700KJ/Nm3，占天然气的低位发热量的10%以上。如果将这部分热量均加以利用回收，那么燃气锅炉的热效率则将有望达到110%。我们都知道，一般天然气锅炉的排烟温度在160~250℃，而经过余热回收装置，烟气的温度则将有望在30~80℃之间。当夏季，外界温度较高，进入冷凝节能器中的水温也相应较高的时候，换热效率会比较低，大约可以达到80℃左右，而当冬季，外界温度低于0℃，水温也非常低，这样换热效率会大大增加，因此在最冷的时候，有可能达到30℃左右的排烟温度。而这个

3、与正常排烟温度之间的温差造成的显热部分则被有效吸收，水蒸气冷凝的汽化潜热也大部分被吸收。冷凝节能器的使用将有效降低燃料消耗。1.1天然气的成分天然气的成分因其产地不同而有一定的不同，不过，由于其主要成分均为甲烷且占绝大部分，其他成分影响很小，因此我们暂时以一个相同的标准来做一下成分分析。表一纯天然气成分成分CH4C3H8C4H10C5N2含量/%980.30.30.41.0以上的分析不难看出，天然气燃烧将产生的物质的比例。再从燃烧烟气所含比例可以通俗计算出露点温度。1.2露点计算在水蒸气分压力不变的情况下，使空气冷却至饱和湿蒸汽状态时，将有水滴析出，

4、此时的温度为露点温度。经过计算可知，烟气中的水蒸气的体积百分含量在17.4%，若燃烧在大气压力下进行，当过量系数α为1.1时，气相应的烟气露点温度为57℃，由于实际燃烧的影响因素较多，因此该数值并不十分精确，针对不同的情况应做不同的修正。1.3热效率分析烟气中的热量以显热和潜热两种形式存在，因此锅炉的热损失也由烟气的显热损失和潜热损失组成。显热损失取决于烟气的温度和烟气的组成成分的热容量，潜热损失取决于烟气中以水蒸气形态存在的水量多少。冷凝节能器的热效率则可从这两个角度来进行计算。表二不同冷凝率下的热效率变化量η/%10203040506070809

5、0100Δη1.142.283.243.415.696.837.979.1010.2411.38经过计算可知，锅炉效率随着排烟温度的变化分为两个比较明显的区域，在60~180℃变化缓慢，而在20%~60%变化较大。这抓哟是应为排烟损失中水蒸气热损失占的比重大于烟气显热的结果。当锅炉排烟温度降到20℃时，锅炉效率理论上可达到107.4%但是，并不是所有的热量都是可以回收的，计算所得到的数据也并不是100%能够实现的，前文中曾经提到，冷凝节能器中冷媒其实是要补充进锅炉的水，因此，当水温较高时，热效率是相应较高的，而当向锅炉中补水的水温非常低时，效率就非常

6、高。从这一点我们可以看出，在夏季，温度比较高，因此冷凝节能器的热效率相应较低，而在冬季，由于水温较低，因此冷凝节能器的热效率相对较高。因此，冷凝节能器的热效率在一年中，最冷的时候热效率有时候会达到或者接近110%，而在夏季水温相对较高的时候，热效率一般只有100%左右（以上所提到的数据均为按低温热值进行的计算。）一、目前的烟气余热回收技术烟气余热回收技术通常分为二类，一类为直接接触换热型，另一类为间接接触换热型2.1直接接触换热型直接接触系统中，水直接通过喷嘴以逆流方式流入热烟气，气流通过水的蒸发吸热而使烟气饱和冷却。当有足够数量的水引入烟气时，烟气

7、将被冷却到其饱和温度以下，低于进口烟气的露点温度。最终，烟气以低温饱和状态离开系统，而水则以被加热的状态离开系统。该方式为烟气直接与水接触，相比传统换热方式有以下优点：①　直接接触无端差，容易实现小温差传热；②　不存在传热面带来的污垢热阻，间壁热阻，有利于实现高效率的传热③　气液两相直接接触，省去金属传热面，提高效率简化了设备④　直接接触使烟气的出口温度近似于工质水的温度，因而可以降低到很低的温度⑤　被加热的水与烟气接触时能起到洗气的作用，不存在积灰的情况，经过洗气，排气更干净更环保以上是直接接触式的优点，但是他也存在很多不足之处：虽然它没有了积灰，

8、但在增加烟气与水的接触面积以提高换热效率的同时，烟气的流动阻力也相应增大，需要配备送风设备来加以改善气体燃料