WNS燃气冷凝式蒸汽介绍(2015)讲解

1、燃气冷凝式蒸汽锅炉概述

传统燃气（油）锅炉热效率一般只能达到85%~92%，排烟温度一般

140~250℃，使得燃料燃烧时产生的水(例如天然气：CH

4+2O

2

→CO

2

+2H

2

O↑)在烟

气中处于过热状态的水蒸汽，随烟气从烟囱中流失。而冷凝燃气锅炉，利用水蒸汽凝结成液态水过程整

释放大量汽化潜热的原

理，通过增设烟气余热回

收装置把排烟温度降低到

50~70℃，充分回收了烟气

中的显热和水蒸汽的凝结

潜热，热效率理论值最高

可达109%。

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%。

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，荷兰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。

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囡，另一原因就是生产厂家对冷凝锅炉的推广和研发不力。

浙江特富锅炉作为国内专业燃油、气锅炉第一品牌，多年来始终至力于将国外的先进锅炉技术与中国锅炉的现状相结合，走一条绿色节能环保的民族路线。依靠强大的技术研发团队，以及30年来工业锅炉制造经验，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，并将国外先进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，走在了中国节能环保领域的最前列。

〉1992年，浙江特富制造国内第一台喷淋式冷凝锅炉，≥96%热效率创造当时国内最佳纪录，该锅炉目前仍在杭州天星龙大厦正常运行，该系统目前仍处于国内领先水平。

〉1997年，国内首台间壁式余热回收冷凝锅炉由我公司研发成功，填补了国内冷凝锅炉领域的又一项空白。

〉2004年国内第一台 ND钢鳍片管式冷凝器在浙江特富投产，开创了国内冷凝锅炉新革命。

〉2005年浙江特富冷凝锅炉大规模市场推广开来，贵阳老干妈、福建闽中食品、井冈山卷烟厂、浙江大学、正大集团农牧分公司、正大集团大福饲料、成都铁路局、民生制药、江西北洋食品添加剂等大批国内知名企业均选用了浙江特富——国内燃油、气第一民族品牌，浙江特富冷凝锅炉国内市场占有率超过70%。

〉2008年浙江特富与德国博世—布德鲁斯锅炉战略性合作启动，共同完善冷凝锅炉系列产品。

〉2010年浙江特富冷凝锅炉冷凝锅炉系列产品市场占有率逐年提升。

2、冷凝式锅炉热效率分析

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1.71kg水蒸汽，具有可观的汽化潜热，大约为4000kJ，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，利用温度较低的锅炉补给水或热媒水冷却烟气，实现烟气温度的降低，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，同时换热器内的低温补给水或热媒水吸热而被加热，实现热能回收，提高锅炉热效率。

锅炉热效率的提高：1Nm3天然气燃烧产生理论烟气量约10.56Nm3（大约

13.0kg）。以过量空气系数1.1为例，产生烟气11.52Nm3（大约14.3kg）。取烟气温度155℃降低至54℃，放出物理显热约1610kJ，水蒸汽冷凝率取23%，放出汽化潜热约938 kJ，总计放热2548 kJ，约是天然气低位发热量的7.2%。若全部烟气进入冷凝回收装置，可以提高热能利用率7.2%以上，节省天然气燃料近10%。

传统锅炉中，排烟温度一般在150～250℃，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88%～92%，即使按最新的国家强制性节能规范（TSG G0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》）的要求（锅炉排烟温度≤170℃）加装节能器后，锅炉排烟温度仍有150℃左右。而冷凝式余热回收锅炉，它能把排烟温度降低到50～70℃，充分回收了烟气中的显热和烟气中水蒸汽的凝结潜热。

以天然气为燃料的冷凝余热回收锅炉烟气中水蒸汽容积份额一般为18%～19%，燃油锅炉烟气中水蒸汽含量为12%～13%，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，特富锅炉引进荷兰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；

（2）、在尾部烟道增设高效的

鳍片式冷凝换热器。

上述方法在实际应用中有效地

回收排烟中显热与汽化潜热。

3、冷凝式锅炉的显形优势：

（1）使用了鳍片式冷凝换热

器，有效地降低了排烟温度。

（2）冷凝节能装置为了防止

排烟凝结水的酸性腐蚀，使用ND钢材质制作的螺纹管，它与直管相比，导热性能比直管高2倍以上。

（4）烟气的有害气体得到有效的控制，并随冷凝液流入中和池。

综上所述，冷凝式锅炉，是传热学、物理学、燃烧学、材料等科学的结晶。它以绝对的经济性傲视传统锅炉。冷凝式锅炉的推广，是一场思维的闪耀与观念的变革，同时，必将会推动热工领域的发展。