方暉 高劍

摘 要：通過加裝煙氣冷凝熱回收利用裝置（冷凝節(jié)能器），將常規(guī)燃?xì)忮仩t改裝為冷凝式鍋爐，可以明顯提高鍋爐熱效率，節(jié)約大量天然氣。同時(shí)冷凝式鍋爐具有顯著的環(huán)保效益，與常規(guī)無節(jié)能器燃?xì)忮仩t相比較，隨鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣排入大氣中的有害成分大大減少，降低了對(duì)環(huán)境的污染，CO2排放量的減少也有抑制溫室效應(yīng)的作用。

關(guān)鍵詞：鍋爐；節(jié)能器；熱效率

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.003

1 引言

由于環(huán)保的要求，各級(jí)政府已經(jīng)在加快推廣天然氣鍋爐。但是采用天然氣燃燒方式之后，目前大多數(shù)常規(guī)鍋爐排煙溫度仍在200℃之間，耗費(fèi)了大量的能源。冷凝式鍋爐在天然氣燃燒領(lǐng)域具有非常高的熱效率，如何利用它以提高鍋爐的燃燒效率，已經(jīng)引起了制造廠的廣泛關(guān)注。這就需要采取高效節(jié)能的措施以提高能源的利用效率，而加裝煙氣余熱回收裝置（冷凝式換熱器），將常規(guī)燃?xì)忮仩t改造為冷凝式鍋爐是非常理想的選擇。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，德國(guó)漢堡某小區(qū)720套住宅，原先都用小型非冷凝式燃油鍋爐供熱，經(jīng)改造后使用4臺(tái)冷凝式天然氣鍋爐，總產(chǎn)熱量為3.7 MW。改造后每平方米住宅采暖費(fèi)用由11歐元減少為8.5歐元，一年節(jié)省下來的燃料費(fèi)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鍋爐改造費(fèi)用[1]。

2 冷凝式節(jié)能器介紹

煙氣進(jìn)入節(jié)能器，水走管內(nèi)煙走管外。水流方向與煙氣方向始終保持垂直，垂直沖刷的碰撞效果形象的說將改變煙氣微觀傳熱因子的運(yùn)動(dòng)方向使傳熱因子與金屬壁外側(cè)有了更多次的親密接觸，在親密接觸的過程中將熱量傳遞給了金屬壁的內(nèi)側(cè)。

采用螺旋翅片管、螺旋開齒翅片管等新型換熱元件，這些換熱元件的采用有兩大優(yōu)勢(shì)，一是擴(kuò)展了換熱面積在相同的換熱面積下可有更小的空間，二是將煙氣約束為許多支流提高傳熱因子與金屬壁的接觸比。

換熱管束采用錯(cuò)列布置，此種布置的目的在于使煙氣流態(tài)呈波浪形前進(jìn)，延長(zhǎng)煙氣在煙室內(nèi)的滯留時(shí)間，同時(shí)也使換熱因子間發(fā)生大量而充分的碰撞以便將熱量傳遞給管內(nèi)介質(zhì)，以取得最大的換熱時(shí)間。增加水側(cè)紊流度，節(jié)能器布置了一些彎管，彎管的布置既是產(chǎn)品制造的需要，同時(shí)也是增加水側(cè)紊流的措施，彎管既有水平布置又有豎直布置，使水流不斷改變方向且始終處于紊流狀態(tài)。

3 冷凝式節(jié)能器實(shí)施

對(duì)南京市某商廈型號(hào)為WNS2-1.0-Y（Q）天然氣鍋爐進(jìn)行加裝冷凝式節(jié)能器。未加裝節(jié)能器前煙氣出口處煙溫260℃，加裝節(jié)能器后，節(jié)能器出口處煙溫為110℃。

對(duì)該鍋爐進(jìn)行實(shí)際的熱效率測(cè)試，通過測(cè)試得該鍋爐的給水流量為836.70kg/h，給水溫度為21.50℃，蒸汽壓力為0.70MPa，蒸汽濕度為4.0%，燃料消耗量為72.13 m3/h；通過查表、計(jì)算以及燃?xì)夤咎峁┑臄?shù)據(jù)可以得到飽和蒸汽焓為2762.00 kJ/kg，汽化潛熱為2046.90 kJ/kg，給水焓為90.10 kJ/kg，輸入熱量為33160 kJ/m3，最后通過公式計(jì)算得到該鍋爐的正平衡效率為80.10%。[2]對(duì)于該鍋爐的反平衡效率，我們可以通過測(cè)試得到的煙氣成分和溫度計(jì)算得到，測(cè)得排煙處RO2的成分為8.55%，O2的成分為5.83%，CO的成分為36.17×10-6，排煙溫度為213.8℃，根據(jù)各損失可得到該鍋爐的反平衡效率為77.9%，最后可以求得該鍋爐的效率為79%。

如果將實(shí)測(cè)鍋爐的排煙溫度冷凝至露點(diǎn)以下時(shí)，可回收的熱量和熱量回收率見表1。

天然氣鍋爐利用了高低位熱值差的一部分，實(shí)測(cè)天然氣鍋爐按低位熱值極限熱效率可達(dá)η=104.7%（冷凝溫度30℃），一般回收部分汽化潛熱的情況下η=95%上下，即通過加裝冷凝式煙氣余熱回收裝置（節(jié)能器），以控制鍋爐排煙溫度為55℃以下，可獲得15%左右的節(jié)能效率，鍋爐節(jié)能效益明顯。

4 結(jié)論

通過加裝煙氣冷凝熱回收利用裝置（節(jié)能器），將常規(guī)燃?xì)忮仩t改裝為冷凝式鍋爐，可提高鍋爐熱效率，節(jié)約大量天然氣。同時(shí)冷凝式鍋爐具有顯著的環(huán)保效果，與常規(guī)燃?xì)忮仩t相比較，隨煙氣排入大氣中的有害成分大大減少，比如氮氧化物、硝化物的降低，而且CO2排放量的減少也有抑制溫室效應(yīng)的作用。此外，冷凝式鍋爐在煙氣、水氣、粉塵的排放方面也優(yōu)于常規(guī)鍋爐，是最清潔的燃燒設(shè)備之一。

參考文獻(xiàn)：

[1]李慧君，王樹眾，張斌等.冷凝式燃?xì)忮仩t煙氣余熱回收可行性經(jīng)濟(jì)性分析[J].工業(yè)鍋爐，2003（02）.

[2]劉武標(biāo)，陳鵬飛.燃?xì)忮仩t尾部煙氣余熱回收冷凝型節(jié)能器的實(shí)驗(yàn)研究[J].工業(yè)鍋爐，2007（08）.