冷凝餘熱回收蒸汽鍋爐
一、   特點分析
燃燒用燃氣的主要成份是碳(C)和氫(H),燃氣燃燒後的產物主要是CO2和H2O,煙氣中的水份遇到低溫的受熱麵後會凝結成液態,並釋放出凝結潛熱,回收這部分熱量,提高熱效率這樣的鍋爐為冷凝鍋爐。
冷凝鍋爐在尾部煙道增加了冷凝換熱器:將換熱器入口冷媒溫度保持很低,在換熱器的煙氣側煙氣中的水蒸汽大部分被凝結成液態,換熱器可獲得大量的凝結潛熱並加熱冷媒,這樣的換熱器為冷凝換熱器。
冷媒可以是空氣也可以是水也可以是其它的流體。
燃氣的類型:液化石油氣;天然氣。
下麵是兩種氣體的熱值情況:
LPG
低位發熱值:22318 kCal/Nm3
高位發熱值:24277 kCal/Nm3
燃燒產物中水蒸汽的潛熱為:1959 kCal/Nm3
水蒸汽的量為:3.63Kg/Nm3
水蒸汽的汽化潛熱(凝結潛熱):539Kcal/Kg
凝結潛熱占低位發熱值的比例為:1959/22318X100%=8.7%
LNG
低位發熱值:8500 kCal/Nm3
高位發熱值:9550 kCal/Nm3
燃燒產物中水蒸汽的潛熱為:1050 kCal/Nm3
水蒸汽的量為:1.95Kg/Nm3
水蒸汽的汽化潛熱(凝結潛熱):539Kcal/Kg
凝結潛熱占低位發熱值的比例為:1050/8500X100%=12.4%
 
熱效率的概念:一定時間內鍋爐所吸收的熱量總和除以燃料的低位發熱量總和
在使用煤炭為燃料時,由於存在低溫腐蝕,一般出空氣預熱器的溫度控製在160度以上,此時煙氣中的水蒸汽不能冷凝,直接排入大氣中,冷凝餘熱不能回收;當AG打不開使用天然氣或液化氣時,由於燃料中硫元素含量較低,低溫腐蝕較小,AG打不開可以盡可能的降低排溫度,這時煙氣中的水蒸汽被冷凝,其冷凝餘熱可以被吸收,那麽鍋爐所吸收的熱量就有可能接近燃料釋放的總熱量(即高位熱值)而大於低位熱值總和,就出現了大於100%的熱效率。
兩種不同的燃料,在使用冷凝換熱器後熱效率可以適當提高,下表列出了兩種燃料在使用了冷凝換熱器後鍋爐熱效率可能提高的總數:
燃料種類 液化石油氣 天然氣
鍋爐的種類 非冷凝餘熱回收蒸汽鍋爐 冷凝餘熱回收蒸汽鍋爐 非冷凝餘熱回收蒸汽鍋爐 冷凝餘熱回收蒸汽鍋爐
高位發熱量 24277 9550
低位發熱量 22318 8500
鍋爐熱效率 87% 101% 87% 104%
排煙損失 10% 5% 10% 5%
散熱損失 3% 3% 3% 3%
水蒸汽潛熱 8.7% 0% 12.4% 0%
最高熱效率 109% 112%
 
二、   冷凝餘熱回收蒸汽鍋爐的設計思想:
排煙溫度是鍋爐的基本設計參數之一。設計鍋爐時首先要對該參數進行選定。
鍋爐排煙溫度直接影響到鍋爐機組的經濟性和尾部受熱麵工作的安全性。選擇較低的排煙溫度可以降低鍋爐的排煙熱損失,有利於提高鍋爐的熱效率,節約能源及降低鍋爐的運行費用。因此,如何有效地降低鍋爐的排煙溫度並使之合理利用,是一個重大的技術性課題,我公司公司引進韓國技術研發的冷凝式餘熱回收鍋爐,其降低排煙溫度是通過以下方法來實現:

(1)、通過增加鍋爐本體的對流受熱麵的換熱麵積或采用提高對流換熱係數的方法,降低排煙溫度;
(2)、在尾部煙道增設高效的鰭片式冷凝換熱器和熱管式空氣預熱器。
上述方法在實際應用中有效地回收排煙中顯熱與汽化潛熱。
 
三、  
冷凝餘熱回收蒸汽鍋爐的特點:
 
(1) 使用了熱管式空氣預熱器、鰭片式冷凝換熱器,有效地降低了排煙溫度。
(2) 使用了分體式燃燒機,對燃料燃燒所需的空氣進行預熱,使燃料充分燃燒及提高爐膛溫度。
(3) 冷凝節能裝置為了防止排煙凝結水的酸性腐蝕,使用進口不鏽鋼材質製作的螺紋管,它與直管相比,導熱性能比直管高2倍以上。
(4)煙氣的有害氣體得到有效的控製,並隨冷凝液流入中和池。
綜上所述,冷凝餘熱回收蒸汽鍋爐,是傳熱學、物理學、燃燒學、材料等科學的結晶。它以絕對的經濟性傲視傳統鍋爐。冷凝餘熱回收蒸汽鍋爐的推廣,是一場思維的閃耀與觀念的變革,同時,必將會推動熱工領域的發展。
 
四、   鍋爐結構圖:
 
 
五、   真空熱管式空氣預熱器的構造和原理
 

熱管是往真空狀態的密封管內封入蒸餾水,管表麵附有鋁製放射狀散熱片葉的高性能熱傳導管。熱管的工作原理是相變傳熱,原理如下圖:
 
在鍋爐前上部,以80傾斜角設置的熱管內蒸餾水,吸收排煙熱量,快速蒸發(氣相),順著斜麵上升到凝結部(熱管內部是真空的,內裝蒸餾水,蒸餾水實行相變傳熱),傳熱給由送風機送至的供燃燒用的空氣後凝結成水(液相),順管流下繼續吸熱蒸發,熱管內的蒸餾水形成相變循環。煙氣的顯熱和部分潛熱被吸收,煙溫下降。

燃燒用空氣被加熱,對燃料的充分燃燒作用極大;另一方麵熱風吹進爐膛時有效地提高了爐膛的火焰溫度,加強了爐膛的輻射傳熱。
 
六、   冷凝餘熱回收節能裝置的特點:
(1)、本節能裝置為了防止排煙結露的酸性腐蝕和供應無鏽清潔熱水,用不鏽鋼螺旋鰭片管來製成。
(2)、與直管相比,使用了傳熱性能高出2倍以上的螺旋鰭片管,大小與重量減少到1/2。耐腐蝕的不鏽鋼材質延長了其使用壽命。
(3)、本裝置可組裝在鍋爐上部,縮小占有空間,生成在傳熱麵上的凝結水亦可自然排出。
 


 
七、   冷凝餘熱回收鍋爐的係統:
(1)、冷凝換熱器可以是常壓的或都是承壓的,若冷凝換熱器是常壓的係統采用軟水箱、循環水泵、冷凝換熱器開式循環,軟水箱需保溫。
(2)、冷凝換熱器采用承壓的,則冷凝換熱器可以串聯在鍋爐的給水係統中,軟水箱、給水泵、冷凝換熱器、鍋爐串聯在給水係統中。
(3)、燃燒機采用的分體燃燒機,送風機可以實行附房安裝,這樣有益於降低鍋爐房的噪音。
(4)、若係統具有蒸汽冷凝水回收裝置,則鍋爐軟水箱水溫較高,采用軟水箱、冷凝器、循環水泵循環可能產生的節能效果達不到預期的效果,此時可以把冷凝換熱器作為單獨的熱水設備與外部熱水箱進行循環。熱水可以用於取暖或用於洗浴。
 
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