一、工作原理
以燃氣全冷熱水鍋爐凝鍋爐為例
天然氣主要是碳(C)和氫(H)兩元素組成。其主要成分如下:
95%CH4(甲烷)+2、4%CnHn(烷酊類混合物)+1、0%H2(氫氣)+0、1%CO(一氧化碳)+0、5% CO2(二氧化碳)+1、0%N2(氮氣)
含在天然氣中的氫(H)在鍋爐內部燃燒時與氧氣中的氧(O)結合成水。生成的水從燃料燃燒時產生的熱量(稱為高位發熱量)中吸收約10%的汽化熱而變成水蒸汽,與排出的煙氣一道排出。如下等式:
燃氣高位發熱量9450kcal/Nm3—汽化熱950kcal/Nm3(潛熱)=低位發熱量8500kcal/Nm3
每 1Nm3天然氣燃燒後可以產生1、7Kg水蒸汽,可見裡面含有可觀的汽化潛熱,約4000kJ,占天然氣高位發熱量的10%左右。在排煙較高時(傳統鍋爐 排煙溫度大約在250℃左右),水蒸汽不能冷卻凝結放出熱量,隨煙氣排放而浪費,且高溫煙氣中含有大量顯熱也一起被浪費掉,形成很大的排煙損失。因此傳統 鍋爐熱效率是以低位發熱值計算所得,一般只能達到88%~92%。根據最新的國家強制節能規範(TSGG0002-2010《鍋爐節能技術監督管理規程》 的要求(控制排煙溫度≦170℃),現一般采用在鍋爐排煙口處加裝節能器,利用鍋爐補給水冷卻煙氣,排煙溫度可控制在150℃左右。但也只是吸收了一部分 煙氣中的顯熱而已,水蒸汽中的潛熱未能吸收。
全 冷凝高效吸收原理是通過優化鍋爐本體的受熱面,大量吸收熱量降低排煙溫度(250℃左右),再運用高效翅片管節能器(高溫給水加熱器)利用鍋爐補給水冷卻 煙氣降低排煙溫度(150℃左右),最後采用耐腐蝕高效翅片管冷凝換熱器(低溫給水預加熱器) 熱水鍋爐,利用溫度較低的鍋爐補給水再次冷卻煙氣降低排煙溫度 (<65℃),煙氣中的水蒸汽冷凝成水釋放潛熱,實現煙氣中顯熱和水蒸汽凝結潛熱同時釋放,將換熱器中的低溫補給水或熱媒水被加熱進入鍋爐,達到熱能回 收,提高鍋爐效率。采用燃料高位發熱量計算,效率可達100%以上;采用燃料低位發熱量計算達97%以上。原理圖如下:
(另圖)
燃油鍋爐煙氣中水蒸汽容積含量約為12~13%鍋爐,同樣可得到有效的煙氣回收利用,提高鍋爐運行效率和節約燃料。
二、發展趨勢
冷 凝式鍋爐起源於歐洲,由荷蘭率先將冷凝式鍋爐應用在大中型工業鍋爐上。由於冷凝式鍋爐具有傳統鍋爐的共性外,還具有明顯的燃料節約特點,熱效率高達 103%以上,大大降低了燃料耗量,同時煙氣中的SO2和NOX等有害成分也大大降低,降低蒸氣鍋爐了有害氣體的排放。因此冷凝式鍋爐在歐洲國家得到了政府政策的 支持和推廣運用,代表著最先進的高效節能環保鍋爐的標志和發展方向。
三、性能特點
1、高效節能
采用鍋爐本體受熱面和低溫擴展受熱面(節能器和冷凝器)的有機完美整合,通過低溫水與高溫尾氣充分換熱,大量吸收煙氣熱量並有效回收利用,大幅度降低熱量散失和燃料消耗,提高鍋爐運行效率(達100%以上,排煙溫度低於65℃)。
2、清潔環保
普 通燃氣鍋爐排煙中CO2含量約為10%,NOX含量約為60~80ppm,而全冷凝式燃氣鍋爐排煙中CO2含量約為6~7%,NOX含量在20ppm以 下,含量明顯低於普通鍋爐。同時CO2和NOX在全冷凝鍋爐的尾部煙道中與冷凝結露的H2O結合生成對應的酸,並隨著凝結水從排放管排至中和池進行中和處 理,最大程度減少有害氣體對大氣的污染。
3、結構合理
全冷凝臥式高效燃油(氣)蒸汽鍋爐本體采用濕背式中心低位對稱布置,能改善爐體的應力分布,結構穩健,蒸汽空間大,使用壽命長。
波紋爐膽和螺紋煙管的應用,既增強了換熱效果,又緩解熱脹冷縮對燃燒室的損傷。
鍋爐、內置一級節能器、外置二級冷凝器一體化組合結構,既提高鍋爐效率,又使鍋爐結構緊湊美觀,占地小,簡化現場安裝工作量,節約鍋爐房建設用地和基建成本。外置冷凝器使用耐腐蝕材料,使用壽命長。
4、保養方便
設置便捷式全開啟高密封性煙箱門,鍋爐後部設置防爆裝置熱水鍋爐、檢查門、觀火孔,爐體設置人孔、手孔,方便檢修。
5、使用便捷安全
配置國內外優質控制元器件、泵閥、全自動控制系統和世界知名品牌燃燒器,運行穩定可靠,安全保護功能齊全,操作簡單便捷,自動化程度高。
- Oct 10 Tue 2017 11:01
全冷凝高效燃油(氣)蒸汽鍋爐
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