冷凝余热回收炉技术

冷凝余热回收炉技术分析摘要：冷凝式锅炉可以回收排烟中的水蒸汽凝结潜热，还可以降低烟气中的有害气体，所以它很快确立了其在暖通领域中的地位，欧洲国家对冷凝锅炉的认知普及及政策的倾斜，使得冷凝锅炉的应用极为广泛。关键字：冷凝余热锅炉1、概述一般来说，热效率100%以上的锅炉在常识上虽然难以理解，但如果将烟气中的水蒸汽凝结潜热利用起来，并且排烟温度降低得足够低，排烟损失很低的情况下，锅炉的热效率会提高到100%，甚至超过100%。在热能工程领域中计算锅炉的热效率都是利用燃料的低位发热量来进行计算的，国外也是如此，如果按锅炉的高位发位量来计算锅炉的热效率，则100%的热效率是不可能达到的(能量守恒)。利用高效的冷凝换热器和空气预热器来吸收锅炉尾部排烟中的显热和水蒸汽凝结所释放的潜热，从而达到提高锅炉热效率的目的。这种锅炉就是冷凝余热回收锅炉。冷凝式锅炉发轫于欧洲。德国、荷兰、英国、奥地利等国家于上世纪70年代，开发家用冷凝式锅炉，到80年代末期90年代初期，韩国率先将冷凝式锅炉应用在大中型工业锅炉上，冷凝式锅炉除了具有传统锅炉的共性之外，更是制热机理的大胆革命与突破。在一些能源利用率较高的欧美国家，燃气冷凝式余热回收的热水锅炉其热效率高达103%以上，此外在烟气中的CO2和NOX等有害成份也大大降低，这对环保来说是非常有利的。在欧美等国，由于政府鼓励使用冷凝锅炉，所以需求量不断增加，冷凝锅炉的使用率瑞士60%，荷兰50%，德国20%，奥地利(20%)，英国(15%)。冷凝式换热器是一种低温热交换器，传热面积大，并使用了价格昂贵的耐腐蚀的不锈钢材料，虽然价格较高，但这只是一次性投资，其投资回收期只需几个月，节约的燃料费很快就将投资回收。冷凝式锅炉可以回收排烟中的水蒸汽凝结潜热，还可以降低烟气中的有害气体，所以它很快确立了其在暖通领域中的地位，欧洲国家对冷凝锅炉的认知普及及政策的倾斜，使得冷凝锅炉的应用极为广泛。而在中国，冷凝锅炉还是空白，人们对冷凝锅炉的认识不足是一重要原因，另一原因就是生产厂家对冷凝锅炉的推广和研发不力。斯大锅炉这一中韩合资的锅炉制造企业自始就至力于将韩国的锅炉技术与中国的锅炉现状相结合，先后研发出冷凝无压热水锅炉、冷凝余热回收锅炉、冷凝常压热水锅炉、冷凝承压热水锅炉，并将韩国的能源利用理念引入中国，特别在冷凝锅炉的推广上做了大量的工作。2、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10.3NM3(大约12.5KG)。以过量空气系数1.3为例，产生烟气14NM3(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：排烟温度是锅炉的基本设计参数之一。设计锅炉时首先要对该参数进行选定。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热损失，有利于提高锅炉的热效率，节约能源及降低锅炉的运行费用。因此，如何有效地降低锅炉的排烟温度并使之合理利用，是一个重大的技术性课题，斯大公司引进韩国技术研发的冷凝式余热回收锅炉，其降低排烟温度是通过以下方法来实现：(1)通过增加锅炉本体的对流受热面的换热面积或采用提高对流换热系数的方法，降低排烟温度；志(2)轧忆在尾部烟道增必设高效的鳍片路式冷凝换热器耽和热管式空气就预热器沃。倡拒上述方法在实复际应用中有效鸦地回收排烟中趴显热与汽化潜锤热邀。辛怪4浮、冷凝式锅炉因的显形优势萝：掉涉(1)强姥使用了热管式舰空气预热器、抽鳍片式冷凝换疤热器，有效地柔降低了排烟温年度绝。皆熟(2)殖忍使用了分体式捞燃烧机，对燃早料燃烧所需的总空气进行预热加，使燃料充分列燃烧及提高炉挖膛温度靠。筒陪(3)彩肉冷凝节能装置笛为了防止排烟弯凝结水的酸性谨腐蚀，使用进低口不锈钢材质玩制作的螺纹管港，它与直管相往比，导热性能宴比直管绳高盘2土倍以上肌。志蜡(4)仿脏烟气的有害气征体得到有效的闻控制，并随冷细凝液流入中和殖池畅。丰衔综上所述，冷围凝式锅炉，是宽传热学、物理婶学、燃烧学、游材料等科学的回结晶。它以绝忽对的经济性傲园视传统锅炉。革冷凝式锅炉的碑推广，是一场遍思维的闪耀与执观念的变革，恒同时，必将会掠推动热工领域命的发展苦。友携(服一霞)减拾冷凝余热回收撇锅炉原兔理浇鹰1奋、天然译气蚁(LNG财)来以及其它的燃隙气燃料主要是喝碳汗(C权)紧和州氢差(H林)缠两元素结合而返成的化合物，烟能保持完全燃书烧，因其不含轨硫磺成份，所惹以不产生在低同温条件下腐蚀嚷金属的硫茂酸毫(H2SO4喝)窜和亚硫宪酸强(H2SO3括)易，是一种清洁庭的燃料技。圾抵天然气的主要境成份怜：曾冈CH4+纵C2H6+缘C3H8育+C4H1小0+N2胖灌甲旁烷杂+周称乙漏烷苹+为旧丙牵烷喷+嫂别丁敢烷换+吵其氮不表(大%)90瞧+6.8经+2.5拆+1+索0.3=1忌00里2码、含在燃气中殊的梨氢盒(H说)券在锅炉内部燃岭烧时与氧结合板成水。生成的端水从燃烧时产君生的热畏量俗(漏高位发热坐量湿)授中吸收泄约辫10仪%报的气化热而变漫成水蒸汽，与喝排出的烟气一盐道排出回。找(峡冬季水蒸汽与胞冷空气相遇而作凝结，从烟囱此观察到冒白烟粘应是这个原因芹。帖)缝燃气的高位发衫热求量配-仅雁汽化丝热赶(赶潜驰热浴)=必扎低位发热饲量伸堡9450Kc巧al/NM3偶-950蚊Kcal/N疲M3=8充500Kca青l/NM3打3齿、水在高温烟胸气中，吸热蒸留发为水蒸汽，厘水蒸汽遇到通纳过冷空气或冷编水的传热面，际重新凝结成水乐而释放潜食热括(亦汽化般热镰539Kca平l/kg穿)村。冷凝余热回科收锅炉就是在撑燃气锅炉的排立烟通道上设置态通过冷水的热乱交换器和加热掘空气的空气预命热器，烟气在秆通过热交换器戚的传热面时水颂蒸汽重新凝结匹为水，将其汽译化僻热戚(颜潜梦热查)雕释放出来，并型加热交换器内拜的介漫质让(慈冷水或空链气锁)膀。傻虏4违、锅炉热效率荒的计算室：压丰锅炉的正平衡赠效率缺：稠束η拣=决(爆锅炉出碌力论×阀饱和蒸汽焓－奖给水湿量瞧×罗给水撤焓悬)÷秩(樱燃料消耗晨量咸×娱燃料的低位发如热奏量救)惑5涨、将余热回收姓炉的原理公式微化、图表化罚如女(疑图木-1层)叶，蒸糟汽掉/魄温水锅炉，炉骗水的饱和温度忠比低温水锅炉曲相对的高，排裤烟温度也相对隶要高。显热和忍潜热均由温水千回收的话，则哗能加热的温水罢量过大无法处女理，故而设置残空气预热器。害用来加热燃料锣燃烧所需的空灶气，极大的改科善燃烧状态，给并提高了炉胆批火焰温度，加宅强炉胆内的辐松射传热窑。族抬(栋二尘)邮峡冷凝余热回收楼锅炉和环境保堆护稿仁燃气与燃重油在或轻油相比对宝环境污染相对骤小一些，它是术一种清洁燃料奴。但燃烧时生白成京的半CO音2慎、下C毙O滴、拴NO拌x音对环境产生了奥影响。在先进岩国家也为了减手少这个量，煮开发和使用庙低希NO泰x洋燃烧器，暮低讯NO轮x术锅炉等。剩但肢CO稻2中依然被排出，朱而垫NO毁x饼控制中在芳60PP潮M煤以下排出没。猴祖一般情况下，谣天然气燃烧排躁烟中私含绢CO啄2碍含量约心为牙10-12垒%胜；赵NO守x蚀含量约泳为贿60-80P蓬P亮M驾，这些有害气双体促成酸雨产酱生或温室效应钳，诱发大气臭直氧层的破环或佩影响臭氧生成弯。使用冷凝余租热回收锅炉时岂，对这一环境闸污染有极大的救缓解饲。盗内CO2+H2国O页→屿H2CO3犁NOx+H2委O话→袖HNO2+H瓶NO3幕在上式中可以腔看出挑：赚CO扔2问和拜NO云x蜓在冷凝余热回互收锅炉的尾部河烟道中与冷凝分结露桨的社H2趣O饶结合生成对应昨的酸，并随着光凝结水从排放覆管排出。而烟察气中的有害成址份哗CO右2魄和淹NO劝x拜含量大大咸爬少体,CO歉2挑约减染少离40帖%庄，含量由原来测的菌12芽%界下降宾至胆6-7%;N杏O蛾x娘约减少柿至勺20PP郊M住以下绞。膊葱酸性的冷凝水管排出时需进行愁中和处理五：闲蚊H2CO3+浊Ca2++O坐H析-搅→羊CaCO3+恳H2O庄H2NO3+惯Ca2++O茎H剥-盏→刃CaNO3+府H2O警可以设置一中劲和池，将冷凝腰水排放到中和杨池中，定斯检夺查中和池治的机P逐H猜值键。速扮(礼三暮)豪息冷凝余热回收吩锅炉结构和外咳观御炎(组四照)辜君热管式空气预阀热器的构造和维原谢理救娇热管是往真空衡状态的密封管豆内封入蒸馏水希，管表面附有危铝制放射状散鹿热片叶的高性怨能热传导管蜘。万火在锅炉前上部眯，虏以哗8迫0料倾斜角设置的义热管内蒸馏水赤，吸收排烟热烘量，快速蒸发何顺着斜面上升喷到凝结遵部严(毫热管内部是真激空的，内装蒸告馏水，蒸馏水策实行相变传练热忠)装，传热给由送林风机送至的供为燃烧用的空气对后凝结成绞水浩(生液搅相虎)月顺管流下继续挥吸热蒸发，热卖管内的蒸馏水残形成相变循环启。烟气的显热珍和部分潜热被旁吸收，烟温下蚀降逮。驼皇燃烧用空气被倦加热，对燃料扫的充分燃烧作倾用极大；另一泥方面热风吹进腐炉膛时有效地幼提高了炉膛的俱火焰温度，加槽强了炉膛的辐肠射传酸热狸(旦辐射传热跟火装焰温度的四次范方成正踏比认)背。沾渣(喝五只)剧坡热管式空气预形热器的特截点测区1罢、热管比铜铝判管的热传导性烂能高唐出强500-10桶0纵0市倍，用热管制滩成的空气预热驾器比传统的管骂壳式空气预热星器尺寸、重量际都昂小膜2/三3治，可在锅炉的抚正面组装设置朵，占用的空间崭很少芒。杰洞2睬、管表面附着肢有热传导性极至好的放射状铝奸片，在小体积劣的状况下获得朵较大的传热面摸积蒸。帐丈3母、热管的蒸发弄部和凝结部温粗度均匀，热胀冬冷缩量很小，形可以说它是一律种长寿命装置清。警煌(剩六脑)左毕冷凝余热回收递节能装置的特责长勾固1纸、本节能装置柳为了防止排烟冬结露的酸性腐廊蚀和供应无锈退清洁热水，用肠不锈钢螺旋鳍挑片管来制成就。脑除2应、与直管相比治，使用了传热驻性能高宁出紧2半倍以上的螺旋紧鳍片管，大小任与重量减少春到鞋1/啊2歌。耐腐蚀的不折锈钢材质延长猪了其使用寿命鹊。旱姑3结、本装置可组狮装在锅炉上部张，缩小占有空茅间，生成在传室热面上的凝结朝水亦可自然排停出啊。梨毅(金七雁)惕浅冷凝余热回收千节能装置原理垫图你莲在排烟通路中础，设置冷凝余摇热回收热交换肢器，烟气在通闭路内通过传热邻面，温度降至幕露点温度以下及，含在排烟中得的水蒸汽凝结瓦潜热将冷水或量温水加热，这坏就叫余热回收省节能装症置论(今又称冷凝换热盲器游)系。伯胆在流程中看到托的冷凝节能装本置在尾部烟道尖中串联布炸置怠(青前后布敏置寸)则，将烟气中的鸦水蒸汽冷凝下鸽来，结露后吸剩收烟气中的部贤分讽CO网2翼和探NO壮x昂，洁净了烟气距，起到环保作姑用养。雪叉冷凝水经引导装管排放到中和壮池中，与中和炎池中的碱性石定灰水中和愧。贵龄(片八朽)缓族冷凝余热回收返蒸汽锅炉与水幅箱连结方阳式粮裳冷凝余热回收卷锅炉与水箱相脏连用循环泵