一種新型燃氣鍋爐節能器的節能分析

方暉 高劍

摘 要：通過加裝煙氣冷凝熱回收利用裝置（冷凝節能器），將常規燃氣鍋爐改裝為冷凝式鍋爐，可以明顯提高鍋爐熱效率，節約大量天然氣。同時冷凝式鍋爐具有顯著的環保效益，與常規無節能器燃氣鍋爐相比較，隨鍋爐燃燒產生的煙氣排入大氣中的有害成分大大減少，降低了對環境的污染，CO2排放量的減少也有抑制溫室效應的作用。

關鍵詞：鍋爐；節能器；熱效率

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

1 引言

由于環保的要求，各級政府已經在加快推廣天然氣鍋爐。但是采用天然氣燃燒方式之后，目前大多數常規鍋爐排煙溫度仍在200℃之間，耗費了大量的能源。冷凝式鍋爐在天然氣燃燒領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，已經引起了制造廠的廣泛關注。這就需要采取高效節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），將常規燃氣鍋爐改造為冷凝式鍋爐是非常理想的選擇。據文獻報道，德國漢堡某小區720套住宅，原先都用小型非冷凝式燃油鍋爐供熱，經改造后使用4臺冷凝式天然氣鍋爐，總產熱量為3.7 MW。改造后每平方米住宅采暖費用由11歐元減少為8.5歐元，一年節省下來的燃料費用已遠遠超過鍋爐改造費用[1]。

2 冷凝式節能器介紹

煙氣進入節能器，水走管內煙走管外。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動方向使傳熱因子與金屬壁外側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側。

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勢，一是擴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。

換熱管束采用錯列布置，此種布置的目的在于使煙氣流態呈波浪形前進，延長煙氣在煙室內的滯留時間，同時也使換熱因子間發生大量而充分的碰撞以便將熱量傳遞給管內介質，以取得最大的換熱時間。增加水側紊流度，節能器布置了一些彎管，彎管的布置既是產品制造的需要，同時也是增加水側紊流的措施，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。

3 冷凝式節能器實施

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

對該鍋爐進行實際的熱效率測試，通過測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、計算以及燃氣公司提供的數據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，最后通過公式計算得到該鍋爐的正平衡效率為80.10%。[2]對于該鍋爐的反平衡效率，我們可以通過測試得到的煙氣成分和溫度計算得到，測得排煙處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%。

如果將實測鍋爐的排煙溫度冷凝至露點以下時，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，實測天然氣鍋爐按低位熱值極限熱效率可達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（節能器），以控制鍋爐排煙溫度為55℃以下，可獲得15%左右的節能效率，鍋爐節能效益明顯。

4 結論

通過加裝煙氣冷凝熱回收利用裝置（節能器），將常規燃氣鍋爐改裝為冷凝式鍋爐，可提高鍋爐熱效率，節約大量天然氣。同時冷凝式鍋爐具有顯著的環保效果，與常規燃氣鍋爐相比較，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的作用。此外，冷凝式鍋爐在煙氣、水氣、粉塵的排放方面也優于常規鍋爐，是最清潔的燃燒設備之一。

參考文獻：

[1]李慧君，王樹眾，張斌等.冷凝式燃氣鍋爐煙氣余熱回收可行性經濟性分析[J].工業鍋爐，2003（02）.

[2]劉武標，陳鵬飛.燃氣鍋爐尾部煙氣余熱回收冷凝型節能器的實驗研究[J].工業鍋爐，2007（08）.