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1、铸铁模块锅炉节能器实验探究 【摘要】针对常规节能器不能有效回收燃气锅炉尾部烟气中水蒸气凝结所释放的气化潜热、节能器系统阻力大等问题，介绍了一种低阻燃气铸铁模块热水锅炉尾部烟气余热回收节能器的结构和实验研究情况，研究了锅炉热效率与排烟温度的关系和节能器系统阻力与烟气流速以及冷凝水对设备的腐蚀分析。【关键词】燃气模块热水锅炉；排烟温度;锅炉节能器；锅炉热效率；冷凝型节能器中图分类号：TU996.2文献标识码：A引言天然气是一种埋藏于地下的可燃性气体，主要成分为烃类气体，其中85%~95%为甲烷,比重
2、轻于空气，极易挥发,并在空气中迅速扩散,属可燃易爆性气体。煤、油、天然气都属于化石燃料,燃煤使用过程中会产生严重的大气污染,天然气与煤碳、石油等黑色能源相比,具有转换效率高、环境代价低、投资省和建设周期短等优势,积极开发利用天然气资源已成为全世界能源工业的发展潮流。7目前，天然气在我国一次能源消费中所占比例不到3%，是世界平均水平的1/10。近年来，随着我国西气东输、海气上岸、北气南下以及进口LNG工程、策略的实施，我国天然气消费量大幅增长，2005年我国天然气消费量达到460亿m3。随着我国环保
3、压力的提高和温室气体排放控制的要求，预计2015年我国天然气需求将达到1800亿m3，占一次能源消耗量的8%。由于天然气的主要成分为CH4,含氢量大，燃烧后将会产生大量的水蒸气。每1标准m3天然气燃烧后可以产生1.55kg水蒸气,具有可观的汽化潜热,大约为3700kJ,占天然气的高位发热量的10%左右。在排烟温度较高时,水蒸气不能冷凝放出潜热,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
4、热面区域,烟气中水蒸气冷凝,同时实现烟气显热释放和水蒸气凝结潜热释放,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。从以下的数据可以看出:1标准m3天然气燃烧生产理论烟气量约10.3标准m3(大约12.5kg)。以过量空气系数1.3为例,产生烟气14标准m3(大约16.6kg)。取烟气温度200℃降低至70℃,放出物理显热约1600kJ,水蒸气冷凝率取50%,放出汽化潜热约1850kJ,总计放热3450kJ,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
5、能利用率8%以上,节省天然气燃料近10%。7传统锅炉中,排烟温度一般为160～250℃,烟气中的水蒸气仍处于过热状态,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,未考虑燃料中的汽化潜热。因此传统锅炉热效率一般只能达到87%～91%。而带节能器的余热回收锅炉,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气的凝结潜热。本文介绍了一种燃气铸铁模块锅炉尾部烟气余热回收翅片管节能器的结构，并对其主要影响因素进行了实验研究。结构与系统本文研究开发的燃气铸
6、铁模块锅炉尾部烟气余热回收节能器的结构简图如图1所示。本节能器采用系统循环回水和烟气间接接触对流和辐射换热，节能器采用同翅片管错开排布，上下分两层或三层，传热效率高，无接触热阻和污垢热阻，可将烟气温度冷却到70℃左右，从而可以充分回收水蒸气凝结所释放的气化潜热。铸铁模块节能器的实验研究该燃气铸铁模块锅炉尾部烟气余热回收节能器已经用于北京某小区70台700KW的铸铁模块燃气热水锅炉，其系统工艺原理如图2所示。7烟气的流程：从锅炉尾部出来的180℃高温烟气，直接进入模块锅炉节能器节能器，由于对流、辐射
7、换热作用，烟气被管内水强烈冷却，当管内水温低于烟气露点温度时，在节能器翅片管外表面会产生冷凝水，冷凝过程将释放出水蒸气凝结热。烟气中的水蒸汽冷凝释放出其汽化潜热，燃气释放出的总热量便会增加。烟气余热被充分吸收后变成低温烟气，再从烟囱排入大气。水的流程：40~70℃系统循环回水从模块锅炉节能器，节能器铜翅片管内的系统循环回水在流动过程中不断地与烟气进行热交换，吸收高温烟气的显热，同时将烟气中的水蒸气凝结，充分吸收水蒸气的气化潜热。系统循环回水通过吸收烟气的显热和潜热，预热到一定温度，再次进入系统。实
8、验证明，模块锅炉加装节能器前后，系统回水的温度相差了3~5℃左右，也就是说模块锅炉加装了节能器后，系统回水温度比不装节能器提高了3~5℃，热效率可以提高8%~10%左右。本文研究了燃气锅炉排烟温度、模块锅炉节能器系统阻力、锅炉烟囱抽力等问题。锅炉热效率与排烟温度的关系对锅炉进行热工测试，并按燃料低位发热值计算锅炉热效率，研究锅炉排烟温度与锅炉热效率的关系。7锅炉热效率与锅炉排烟温度的关系如图4所示。由图4可知，随着锅炉排烟温度的下降，锅炉热效率逐渐上升，当排烟温度下降到低于100℃
