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上海韓斯鍋爐有限公司
發(fā)布時間：2012-06-19  來源：全球節(jié)能環(huán)保工程網 
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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，燃燒產生大量水蒸汽。每1NM3天然氣燃燒后可以產生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，水蒸汽不能冷凝放出熱量，隨煙氣排放，熱量被浪費。同時，高溫煙氣也帶走大量顯熱，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，同時實現(xiàn)煙氣顯熱釋放和水蒸汽凝結潛熱釋放，而換熱器內的水或空氣吸熱而被加熱，實現(xiàn)熱能回收，提高鍋爐熱效率。
        鍋爐熱效率提高：1NM3天燃氣燃燒生產理論煙氣量約10.3 NM3（大約12.5KG）。以過量空氣系數(shù)1.3為例，產生煙氣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，總計放熱3450 KJ，約是天然氣低位發(fā)熱量的10%。若取80%煙氣進入熱能回收裝置，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熱狀態(tài)，不可能凝結成液態(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%，遠高于燃煤鍋爐產生的煙氣中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，當換熱器壁面溫度低于煙氣的露點溫度時，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、冷凝式鍋爐的設計思想及原理：
        排煙溫度是鍋爐的基本設計參數(shù)之一。設計鍋爐時首先要對該參數(shù)進行選定。
        鍋爐排煙溫度直接影響到鍋爐機組的經濟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行費用。因此，如何有效地降低鍋爐的排煙溫度并使之合理利用，是一個重大的技術性課題，斯大公司引進韓國技術研發(fā)的冷凝式余熱回收鍋爐，其降低排煙溫度是通過以下方法來實現(xiàn)：
        （1）、通過增加鍋爐本體的對流受熱面的換熱面積或采用提高對流換熱系數(shù)的方法，降低排煙溫度；
        （2）、在尾部煙道增設高效的鰭片式冷凝換熱器和熱管式空氣預熱器。
        上述方法在實際應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：
        （1） 使用了熱管式空氣預熱器、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，對燃料燃燒所需的空氣進行預熱，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水的酸性腐蝕，使用進口不銹鋼材質制作的螺紋管，它與直管相比，導熱性能比直管高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、物理學、燃燒學、材料等科學的結晶。它以絕對的經濟性傲視傳統(tǒng)鍋爐。冷凝式鍋爐的推廣，是一場思維的閃耀與觀念的變革，同時，必將會推動熱工領域的發(fā)展。

四、冷凝式鍋爐的環(huán)保功效：
        燃氣與燃重油或輕油相比對環(huán)境污染相對小一些，它是一種清潔燃料。但燃燒時生成的CO2、CO、NOX對環(huán)境產生了影響。在先進國家也為了減少這個量，開發(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生或溫室效應，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，對這一環(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露的H2O結合生成對應的酸，并隨著凝結水從排放管排出。而煙氣中的有害成份CO2和NOX含量大大咸少,CO2約減少40%，含量由原來的12%下降至6~7%;NOX約減少至20PPM以下。
         酸性的冷凝水排出時需進行中和處理：
         H2CO3+Ca2++OH-→CaCO3+H2O
         H2NO3+Ca2++OH-→CaNO3+H2O
         可以設置一中和池，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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