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上海韓斯鍋爐有限公司
發(fā)布時(shí)間：2012-06-19  來(lái)源：全球節(jié)能環(huán)保工程網(wǎng) 
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一、冷凝余熱回收鍋爐熱效率分析 
        燃料中含有大量氫元素，燃燒產(chǎn)生大量水蒸汽。每1NM3天然氣燃燒后可以產(chǎn)生1.55KG水蒸汽，具有可觀的汽化潛熱，大約為3700KJ，占天然氣的低位發(fā)熱量的10%左右。在排煙溫度較高時(shí)，水蒸汽不能冷凝放出熱量，隨煙氣排放，熱量被浪費(fèi)。同時(shí)，高溫?zé)煔庖矌ё叽罅匡@熱，一起形成較大的排煙損失。
         煙氣冷凝余熱回收裝置，利用溫度較低的水或空氣冷卻煙氣，實(shí)現(xiàn)煙氣溫度降低，靠近換熱面區(qū)域，煙氣中水蒸汽冷凝，同時(shí)實(shí)現(xiàn)煙氣顯熱釋放和水蒸汽凝結(jié)潛熱釋放，而換熱器內(nèi)的水或空氣吸熱而被加熱，實(shí)現(xiàn)熱能回收，提高鍋爐熱效率。
        鍋爐熱效率提高：1NM3天燃?xì)馊紵a(chǎn)理論煙氣量約10.3 NM3（大約12.5KG）。以過(guò)量空氣系數(shù)1.3為例，產(chǎn)生煙氣14 NM3（大約16.6KG）。取煙氣溫度200℃降低至70℃，放出物理顯熱約1600KJ，水蒸汽冷凝率取50%，放出汽化潛熱約1850 KJ，總計(jì)放熱3450 KJ，約是天然氣低位發(fā)熱量的10%。若取80%煙氣進(jìn)入熱能回收裝置，可以提高熱能利用率8%以上，節(jié)省天然氣燃料近10%。
         傳統(tǒng)鍋爐中，排煙溫度一般在160～250℃，煙氣中的水蒸汽仍處于過(guò)熱狀態(tài)，不可能凝結(jié)成液態(tài)的水而放出汽化潛熱。眾所周知，鍋爐熱效率是以燃料低位發(fā)熱值計(jì)算所得，未考慮燃料高位發(fā)熱值中汽化潛熱量的熱損失。因此傳統(tǒng)鍋爐熱效率一般只能達(dá)到87%～91%。而冷凝式余熱回收鍋爐，它把排煙溫度降低到50～70℃，充分回收了煙氣中的顯熱和水蒸汽的凝結(jié)潛熱。
         以天然氣為燃料的冷凝余熱回收鍋爐煙氣中水蒸汽容積成分一般為15%~19%，燃油鍋爐煙氣中水蒸汽含量為10%~12%，遠(yuǎn)高于燃煤鍋爐產(chǎn)生的煙氣中6%以下的水蒸汽含量。目前鍋爐熱效率均以低位發(fā)熱量計(jì)算，盡管名義上熱效率較高，但由于天然氣高、低位發(fā)熱量值相差10%左右，實(shí)際能源利用率尚待提高。為了充分利用能源，降低排煙溫度，回收煙氣的物理熱能，當(dāng)換熱器壁面溫度低于煙氣的露點(diǎn)溫度時(shí)，煙氣中的水蒸汽將被冷凝，釋放潛熱，10%的高低位發(fā)熱量差就能被有效利用。
二、冷凝式鍋爐的設(shè)計(jì)思想及原理：
        排煙溫度是鍋爐的基本設(shè)計(jì)參數(shù)之一。設(shè)計(jì)鍋爐時(shí)首先要對(duì)該參數(shù)進(jìn)行選定。
        鍋爐排煙溫度直接影響到鍋爐機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和尾部受熱面工作的安全性。選擇較低的排煙溫度可以降低鍋爐的排煙熱損失，有利于提高鍋爐的熱效率，節(jié)約能源及降低鍋爐的運(yùn)行費(fèi)用。因此，如何有效地降低鍋爐的排煙溫度并使之合理利用，是一個(gè)重大的技術(shù)性課題，斯大公司引進(jìn)韓國(guó)技術(shù)研發(fā)的冷凝式余熱回收鍋爐，其降低排煙溫度是通過(guò)以下方法來(lái)實(shí)現(xiàn)：
        （1）、通過(guò)增加鍋爐本體的對(duì)流受熱面的換熱面積或采用提高對(duì)流換熱系數(shù)的方法，降低排煙溫度；
        （2）、在尾部煙道增設(shè)高效的鰭片式冷凝換熱器和熱管式空氣預(yù)熱器。
        上述方法在實(shí)際應(yīng)用中有效地回收排煙中顯熱與汽化潛熱。
三、冷凝式鍋爐的顯形優(yōu)勢(shì)：
        （1） 使用了熱管式空氣預(yù)熱器、鰭片式冷凝換熱器，有效地降低了排煙溫度。
        （2） 使用了分體式燃燒機(jī)，對(duì)燃料燃燒所需的空氣進(jìn)行預(yù)熱，使燃料充分燃燒及提高爐膛溫度。
        （3） 冷凝節(jié)能裝置為了防止排煙凝結(jié)水的酸性腐蝕，使用進(jìn)口不銹鋼材質(zhì)制作的螺紋管，它與直管相比，導(dǎo)熱性能比直管高2倍以上。
        （4）煙氣的有害氣體得到有效的控制，并隨冷凝液流入中和池。
         綜上所述，冷凝式鍋爐，是傳熱學(xué)、物理學(xué)、燃燒學(xué)、材料等科學(xué)的結(jié)晶。它以絕對(duì)的經(jīng)濟(jì)性傲視傳統(tǒng)鍋爐。冷凝式鍋爐的推廣，是一場(chǎng)思維的閃耀與觀念的變革，同時(shí)，必將會(huì)推動(dòng)熱工領(lǐng)域的發(fā)展。

四、冷凝式鍋爐的環(huán)保功效：
        燃?xì)馀c燃重油或輕油相比對(duì)環(huán)境污染相對(duì)小一些，它是一種清潔燃料。但燃燒時(shí)生成的CO2、CO、NOX對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了影響。在先進(jìn)國(guó)家也為了減少這個(gè)量，開(kāi)發(fā)和使用低NOX燃燒器，低NOX鍋爐等。但CO2依然被排出，而NOX控制在60PPM以下排出。
         一般情況下，天然氣燃燒排煙中含CO2含量約為10~12%；NOX含量約為60~80PPM，這些有害氣體促成酸雨產(chǎn)生或溫室效應(yīng)，誘發(fā)大氣臭氧層的破環(huán)或影響臭氧生成。使用冷凝余熱回收鍋爐時(shí)，對(duì)這一環(huán)境污染有極大的緩解。
         CO2+H2O→H2CO3
         NOX+H2O→HNO2+HNO3
         在上式中可以看出：CO2和NOX在冷凝余熱回收鍋爐的尾部煙道中與冷凝結(jié)露的H2O結(jié)合生成對(duì)應(yīng)的酸，并隨著凝結(jié)水從排放管排出。而煙氣中的有害成份CO2和NOX含量大大咸少,CO2約減少40%，含量由原來(lái)的12%下降至6~7%;NOX約減少至20PPM以下。
         酸性的冷凝水排出時(shí)需進(jìn)行中和處理：
         H2CO3+Ca2++OH-→CaCO3+H2O
         H2NO3+Ca2++OH-→CaNO3+H2O
         可以設(shè)置一中和池，將冷凝水排放到中和池中，定斯檢查中和池的PH值。
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