冷凝余热回收蒸汽锅炉
2018-09-26 16:36
一、   特点分析
燃烧用燃气的主要成份是碳(C)和氢(H),燃气燃烧后的产物主要是CO2和H2O,烟气中的水份遇到低温的受热面后会凝结成液态,并释放出凝结潜热,回收这部分热量,提高热效率这样的锅炉为冷凝锅炉。
冷凝锅炉在尾部烟道增加了冷凝换热器:将换热器入口冷媒温度保持很低,在换热器的烟气侧烟气中的水蒸汽大部分被凝结成液态,换热器可获得大量的凝结潜热并加热冷媒,这样的换热器为冷凝换热器。
冷媒可以是空气也可以是水也可以是其它的流体。
燃气的类型:液化石油气;天然气。
下面是两种气体的热值情况:
LPG
低位发热值:22318 kCal/Nm3
高位发热值:24277 kCal/Nm3
燃烧产物中水蒸汽的潜热为:1959 kCal/Nm3
水蒸汽的量为:3.63Kg/Nm3
水蒸汽的汽化潜热(凝结潜热):539Kcal/Kg
凝结潜热占低位发热值的比例为:1959/22318X100%=8.7%
LNG
低位发热值:8500 kCal/Nm3
高位发热值:9550 kCal/Nm3
燃烧产物中水蒸汽的潜热为:1050 kCal/Nm3
水蒸汽的量为:1.95Kg/Nm3
水蒸汽的汽化潜热(凝结潜热):539Kcal/Kg
凝结潜热占低位发热值的比例为:1050/8500X100%=12.4%
 
热效率的概念:一定时间内锅炉所吸收的热量总和除以燃料的低位发热量总和
在使用煤炭为燃料时,由于存在低温腐蚀,一般出空气预热器的温度控制在160度以上,此时烟气中的水蒸汽不能冷凝,直接排入大气中,冷凝余热不能回收;当我们使用天然气或液化气时,由于燃料中硫元素含量较低,低温腐蚀较小,我们可以尽可能的降低排温度,这时烟气中的水蒸汽被冷凝,其冷凝余热可以被吸收,那么锅炉所吸收的热量就有可能接近燃料释放的总热量(即高位热值)而大于低位热值总和,就出现了大于100%的热效率。
两种不同的燃料,在使用冷凝换热器后热效率可以适当提高,下表列出了两种燃料在使用了冷凝换热器后锅炉热效率可能提高的总数:
燃料种类 液化石油气 天然气
锅炉的种类 非冷凝余热回收蒸汽锅炉 冷凝余热回收蒸汽锅炉 非冷凝余热回收蒸汽锅炉 冷凝余热回收蒸汽锅炉
高位发热量 24277 9550
低位发热量 22318 8500
锅炉热效率 87% 101% 87% 104%
排烟损失 10% 5% 10% 5%
散热损失 3% 3% 3% 3%
水蒸汽潜热 8.7% 0% 12.4% 0%
最高热效率 109% 112%
 
二、   冷凝余热回收蒸汽锅炉的设计思想:
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,我公司公司引进韩国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和热管式空气预热器。
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。
 
三、  
冷凝余热回收蒸汽锅炉的特点:
 
(1) 使用了热管式空气预热器、鳍片式冷凝换热器,有效地降低了排烟温度。
(2) 使用了分体式燃烧机,对燃料燃烧所需的空气进行预热,使燃料充分燃烧及提高炉膛温度。
(3) 冷凝节能装置为了防止排烟凝结水的酸性腐蚀,使用进口不锈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,冷凝余热回收蒸汽锅炉,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。冷凝余热回收蒸汽锅炉的推广,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。
 
四、   锅炉结构图:
 
 
五、   真空热管式空气预热器的构造和原理
 

热管是往真空状态的密封管内封入蒸馏水,管表面附有铝制放射状散热片叶的高性能热传导管。热管的工作原理是相变传热,原理如下图:
 
在锅炉前上部,以80倾斜角设置的热管内蒸馏水,吸收排烟热量,快速蒸发(气相),顺着斜面上升到凝结部(热管内部是真空的,内装蒸馏水,蒸馏水实行相变传热),传热给由送风机送至的供燃烧用的空气后凝结成水(液相),顺管流下继续吸热蒸发,热管内的蒸馏水形成相变循环。烟气的显热和部分潜热被吸收,烟温下降。

燃烧用空气被加热,对燃料的充分燃烧作用极大;另一方面热风吹进炉膛时有效地提高了炉膛的火焰温度,加强了炉膛的辐射传热。
 
六、   冷凝余热回收节能装置的特点:
(1)、本节能装置为了防止排烟结露的酸性腐蚀和供应无锈清洁热水,用不锈钢螺旋鳍片管来制成。
(2)、与直管相比,使用了传热性能高出2倍以上的螺旋鳍片管,大小与重量减少到1/2。耐腐蚀的不锈钢材质延长了其使用寿命。
(3)、本装置可组装在锅炉上部,缩小占有空间,生成在传热面上的凝结水亦可自然排出。
 


 
七、   冷凝余热回收锅炉的系统:
(1)、冷凝换热器可以是常压的或都是承压的,若冷凝换热器是常压的系统采用软水箱、循环水泵、冷凝换热器开式循环,软水箱需保温。
(2)、冷凝换热器采用承压的,则冷凝换热器可以串联在锅炉的给水系统中,软水箱、给水泵、冷凝换热器、锅炉串联在给水系统中。
(3)、燃烧机采用的分体燃烧机,送风机可以实行附房安装,这样有益于降低锅炉房的噪音。
(4)、若系统具有蒸汽冷凝水回收装置,则锅炉软水箱水温较高,采用软水箱、冷凝器、循环水泵循环可能产生的节能效果达不到预期的效果,此时可以把冷凝换热器作为单独的热水设备与外部热水箱进行循环。热水可以用于取暖或用于洗浴。
 
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