全冷凝高效蒸汽鍋爐
一、工作原理
以燃?xì)馊淠仩t為例
天然氣主要是碳(C)和氫(H)兩元素組成。其主要成分如下:
95%CH4(甲烷)+2.4%CnHn(烷酊類混合物)+1.0%H2(氫氣)+0.1%CO(一氧化碳)+0.5% CO2(二氧化碳)+1.0%N2(氮?dú)猓?/p>
含在天然氣中的氫(H)在鍋爐內(nèi)部燃燒時(shí)與氧氣中的氧(O)結(jié)合成水。生成的水從燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量(稱為高位發(fā)熱量)中吸收約10%的汽化熱而變成水蒸汽,與排出的煙氣一道排出。如下等式:
燃?xì)飧呶话l(fā)熱量9450kcal/Nm3—汽化熱950kcal/Nm3(潛熱)=低位發(fā)熱量8500kcal/Nm3
每 1Nm3天然氣燃燒后可以產(chǎn)生1.7Kg水蒸汽,可見里面含有可觀的汽化潛熱,約4000kJ,占天然氣高位發(fā)熱量的10%左右。在排煙較高時(shí)(傳統(tǒng)鍋爐排煙溫度大約在250℃左右),水蒸汽不能冷卻凝結(jié)放出熱量,隨煙氣排放而浪費(fèi),且高溫?zé)煔庵泻写罅匡@熱也一起被浪費(fèi)掉,形成很大的排煙損失。因此傳統(tǒng)鍋爐熱效率是以低位發(fā)熱值計(jì)算所得,一般只能達(dá)到88%~92%。根據(jù)最新的國家強(qiáng)制節(jié)能規(guī)范(TSGG0002-2010《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》的要求(控制排煙溫度≤170℃),現(xiàn)一般采用在鍋爐排煙口處加裝節(jié)能器,利用鍋爐補(bǔ)給水冷卻煙氣,排煙溫度可控制在150℃左右。但也只是吸收了一部分煙氣中的顯熱而已,水蒸汽中的潛熱未能吸收。
全冷凝高效吸收原理是通過優(yōu)化鍋爐本體的受熱面,大量吸收熱量降低排煙溫度(250℃左右),再運(yùn)用高效翅片管節(jié)能器(高溫給水加熱器)利用鍋爐補(bǔ)給水冷卻煙氣降低排煙溫度(150℃左右),最后采用耐腐蝕高效翅片管冷凝換熱器(低溫給水預(yù)加熱器),利用溫度較低的鍋爐補(bǔ)給水再次冷卻煙氣降低排煙溫度(<65℃),煙氣中的水蒸汽冷凝成水釋放潛熱,實(shí)現(xiàn)煙氣中顯熱和水蒸汽凝結(jié)潛熱同時(shí)釋放,將換熱器中的低溫補(bǔ)給水或熱媒水被加熱進(jìn)入鍋爐,達(dá)到熱能回收,提高鍋爐效率。采用燃料高位發(fā)熱量計(jì)算,效率可達(dá)100%以上;采用燃料低位發(fā)熱量計(jì)算達(dá)97%以上。
燃油鍋爐煙氣中水蒸汽容積含量約為12~13%,同樣可得到有效的煙氣回收利用,提高鍋爐運(yùn)行效率和節(jié)約燃料。
二、發(fā)展趨勢
冷凝式鍋爐起源于歐洲,由荷蘭率先將冷凝式鍋爐應(yīng)用在大中型工業(yè)鍋爐上。由于冷凝式鍋爐具有傳統(tǒng)鍋爐的共性外,還具有明顯的燃料節(jié)約特點(diǎn),熱效率高達(dá) 103%以上,大大降低了燃料耗量,同時(shí)煙氣中的SO2和NOX等有害成分也大大降低,降低了有害氣體的排放。因此冷凝式鍋爐在歐洲國家得到了政府政策的支持和推廣運(yùn)用,代表著最先進(jìn)的高效節(jié)能環(huán)保鍋爐的標(biāo)志和發(fā)展方向。
三、性能特點(diǎn)
1、高效節(jié)能
采用鍋爐本體受熱面和低溫?cái)U(kuò)展受熱面(節(jié)能器和冷凝器)的有機(jī)完美整合,通過低溫水與高溫尾氣充分換熱,大量吸收煙氣熱量并有效回收利用,大幅度降低熱量散失和燃料消耗,提高鍋爐運(yùn)行效率(達(dá)100%以上,排煙溫度低于65℃)。
2、清潔環(huán)保
普通燃?xì)忮仩t排煙中CO2含量約為10%,NOX含量約為60~80ppm,而全冷凝式燃?xì)忮仩t排煙中CO2含量約為6~7%,NOX含量在20ppm以下,含量明顯低于普通鍋爐。同時(shí)CO2和NOX在全冷凝鍋爐的尾部煙道中與冷凝結(jié)露的H2O結(jié)合生成對應(yīng)的酸,并隨著凝結(jié)水從排放管排至中和池進(jìn)行中和處理,最大程度減少有害氣體對大氣的污染。
3、結(jié)構(gòu)合理
全冷凝臥式高效蒸汽鍋爐本體采用濕背式中心低位對稱布置,能改善爐體的應(yīng)力分布,結(jié)構(gòu)穩(wěn)健,蒸汽空間大,使用壽命長。
波紋爐膽和螺紋煙管的應(yīng)用,既增強(qiáng)了換熱效果,又緩解熱脹冷縮對燃燒室的損傷。
鍋爐、內(nèi)置一級節(jié)能器、外置二級冷凝器一體化組合結(jié)構(gòu),既提高鍋爐效率,又使鍋爐結(jié)構(gòu)緊湊美觀,占地小,簡化現(xiàn)場安裝工作量,節(jié)約鍋爐房建設(shè)用地和基建成本。外置冷凝器使用耐腐蝕材料,使用壽命長。
4、保養(yǎng)方便
設(shè)置便捷式全開啟高密封性煙箱門,鍋爐后部設(shè)置防爆裝置、檢查門、觀火孔,爐體設(shè)置人孔、手孔,方便檢修。
5、使用便捷安全
配置國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)控制元器件、泵閥、全自動控制系統(tǒng)和世界**品牌燃燒器,運(yùn)行穩(wěn)定可靠,安全保護(hù)功能齊全,操作簡單便捷,自動化程度高。