冷凝锅炉原理及注意事项

冷凝式燃气壁挂炉综合学习资料

工作原理

冷凝式燃气壁挂炉是通过两个换热器充分吸收燃气燃烧产物

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烟气中的显热及水蒸气的潜热。燃起的热值是指1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量。热值分为高热值和低热值，高热值指1Nm3燃气完全燃烧后，其烟气全部被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结状态排出时所放出的热量；低热值指1Nm3燃气完全燃烧后，其烟气全部被冷却至原始温度，而其中的水蒸气仍为蒸汽状态排出时所放出的热量。由此可见，燃气的高热值与低热值之差就是水蒸气的汽化潜热。以天然气为例，天然气的主要成分为CH4，CH4的燃烧化学反应式为： CH4+2O2=CO2+2H2O+△H 由上式可见，在近似假定各种气体的kmol容积相等的前提下，每燃烧1Nm3的CH4可以得到

2Nm3水蒸气，同时放出一定热量△H。2Nm3水蒸气凝结放出的潜热3.96×103kJ/Nm3。CH4的高热值Hh=39842kJ/N m3；低热值H1=35906kJ/N m3。汽化潜热低热值的百分比=（3.96×103/35906）×100=11 也就是说，当该燃气燃烧提供100kW的显热时，同时也提供了11kW的潜热。冷凝式燃气壁挂炉就是要将烟气温度冷却到露点温度40-450回收这部分潜热，同时也获得烟气中的大部分显热。从而大大的提高了热效率，一般可提高10-15以上，按低热值计算的热效率可能超过100。

什么是冷凝锅炉？

在天然气和液化气的燃烧过程中，作为燃烧产物，我们得到了二氧化碳和

水燃烧1m3的甲烷和2m3的氧气，生产1m3的二氧化碳2m3的水。

CH4+2O2+2H2O+Q 放出的热量Q为：34.020千焦（等于8127大卡）

这个数值即时甲烷CH4的低热量值（lowercalorificvalue）

如果是使燃烧产生的水蒸气冷凝，可以得到另一部分热量（汽化潜热）

通过冷凝1m3的水蒸气，我们可以得到1885千焦（450大卡）热量。所

以当我们燃烧1m3的甲烷CH4，我们可以得到3770千焦（900大卡）热量。

冷凝锅炉工作原理几大要素

天然气的高热值

高热值u.c.v.=低热值l.c.v.+3770千焦=37790千焦（9027大卡）

这个值是在天然气和氧气完全燃烧所得到的值。在实际燃烧过程中，天然

气是和过剩的空气混合燃烧的。这样就增加了排烟热损失，并且限制了烟

气中的水蒸气的冷凝（比如说传统的燃烧中产生的一次、二次、三次空气）由于采用了空气混合技术Vaillan冷凝锅炉在整个燃烧过程中只需要较少

的过剩空气。这样使烟气中水蒸气更好的冷凝。

□露点

露点定义了一个温度，即达到这这个温度烟气中的水蒸气转化为液态水

（冷凝水），然后放出热量。下面图标就表示天然气在燃烧过程中，烟气

中水蒸气冷凝的温度（露点）与过剩空气比例的关系。

□热效率

热效率=有效量/使用量对于传统锅炉，天然气，每提供相当于111kWh

高热值U.C.V.，便有11kWh的汽化潜热。没有被利用而以烟气中水蒸气形式排出。即低热值L.C.V.为100kWh。即锅炉有效热量为92kWh。则锅炉热效率为：η=92/100=92%（使用热量以低热值计算）。

▲非冷凝技术

对于冷凝锅炉，天然气，也提供相当于11kWh高热值U.C.V..。烟气在低于露点的温度中冷却，一部分水蒸气在冷凝中释放汽化潜热。烟气在热交换器中冷却的时候，烟气中一部分显热也会被收回。所以，过滤有效热量为92kWh

，回收显热7kWh，水蒸气汽化潜热9kWh。则锅炉热效率为：η=（92+7+9）/100=108%（使用热量以低热值计算）

▲冷凝技术

←如图所示，在过剩空气的比例为30%时，Vaillan冷凝锅炉烟气中的水蒸气能够在55℃冷凝。过剩空气越少，越易使烟气中的水蒸气达到露点温度。影响冷凝锅炉的参数有很多参数能够影响冷凝锅炉是否达到最佳使用状态。在设计一个采暖系统输出功率时必须考虑到工程的需要。在选择采暖系统时，低供水/回水（30℃-40℃）温度的采暖系统有利于冷凝锅炉的冷凝。因此，冷凝锅炉尤其适用于低温热水地板采暖系统。冷凝水的循坏使用锅炉产生的冷凝水是微酸性的（pH值3-4）而生活废水系统内的水是微碱性的（pH值6.5-10）。所以可以将冷凝水直接排到生活废水中，起到一个中和作用。大概估计冷凝锅炉每年平均可以得到1000到1300升水。

▲设备供暖温度曲线

▲冷凝壁挂炉功能示意图

○不锈钢热交换器

○塑料烟气聚集器

○变频风机

○全预混燃烧器

○单块集成电路板

▲独特的优质钢燃烧器

在变频风机及燃气阀的配合下，燃烧器对燃烧所需的燃气和空气进行全预混，满足充分燃烧所需比例，达到极好的燃烧状态。垂直火焰，360度燃烧，极大的提高了燃烧范围及燃烧效率。

▲螺旋形管式换热器

冷凝燃气壁挂炉采用了独特的具有专利技术的螺旋形管式换热器，达到充分换热的效果，极大的增加了换热面积，提高了换热器的功率。

▲无级变频风机和比例阀

无级变频风机，采用变频原理，根据热负荷输出要求的变化调整转速来调节烟气排放量，即达到调节燃烧所用的空气量目的；同时比例阀根据需求自动调节开度，调节燃气量。同步调节的空气质量和燃气量始终处于最佳燃烧混合比，全预混技术保证了燃烧充分，热量损失减少到最低，功率调节范围达到15，这是冷凝技术中最关键的技术环节。

但是冷凝锅炉必须面临解决的问题：

1、冷凝式锅炉并不适应某些高温系统，适用于低温辐射地面采暖。

2、冷凝式锅炉需要特殊设计的控制系统和调试测温设备。

3、冷凝水一般具有轻微酸性，需要耐腐蚀的铁素不锈钢、奥氏体不锈钢、铝合金等；

4、年运行当量时间对投资及其回收年限的评估问题；

5、冷凝水的回收处理与排放问题。

6、功率不能太小，会出现回火现象，引起爆炸，管壁易腐蚀。（功率建议选择在35千瓦及以上）

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