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节能与改造
燃气锅炉冷凝技术探讨
文章编号:1004-874(2015)03-0019-03
燃气锅炉冷凝技术探讨
石裕高,高云龙,魏居林
(博瑞特热能设备股份有限公司,安徽宣城242000)
Discussion on the Condensing Technology
of Gas-fired Boiler
SHI Yu-ga0, GAO Yun-long, WEI Ju-lin
Bright Thermal Energy Ee
,quipment o
.Ltdl, Xuancheng242000, Anhui, China)第一作者:石裕高
(1987-),学土,2008
摘要:通过对天然气燃烧的烟气特性分析,其烟气中的冷凝热约为3890kJ,约古燃料热年毕业于安徽工.业
值的10%,不论是从节能减排的角度,还是用户的角度去看,冷凝热的回收都具有很高的价值,大学热能与动力工
将大幅度提高锅炉的热效率,节约能源降低成本。通过对传统的燃气蒸汽锅炉和燃气热水锅炉程专业,从事锅炉设
的改造实例,对燃气锅炉冷凝技术进行探讨。
计工作
关键词:燃气锅炉;烟气露点;泠凝器;锅炉热效率
中图分类号:TK229.8
文献标识码:B
引言
户欢迎。本文通过对传统燃气菾汽锅炉和燃气热水
随着大气污染日益严重,国家节能环保要求的锅炉的改造实例,对然气锅炉冷凝技术进行探讨。
提高,我国的能源结构在不断调整,逐步转向清洁能1天然气燃烧后的烟气特性分析
源,然气锅炉逐渐增多,并且燃气锅炉的冷凝热(烟
天然气成分中约95%为甲烷(CH4),还有少量
气中过热状态的水蒸气凝结而放出的汽化潜热)回其他烷烃、水分及其他成分,燃烧后的烟气特性计算
收不断地被关注。
见表
在竞争激烈的市场上,锅炉热效率越高,越受用
表1天然气燃烧后的烟气特性
名称
单位
计算公式
计算结果
理论空气量
m3/m2(标态)
0.0476(0.5C0+0.5H2+1,5H2S)+X(m+4
C.H.-0
理论水蒸气
谷积
m3/m3(标态)
0.01(H2+H1S+CnH,+0.124)+0.0161v
RO2容积
m3/m2(标态
0.01(C02 +CO +>mc, H,+H S
1.01
氮气容积
m3/m2(标态
0.79+0.01
7.36
过量空气
系数
选取
实际水蒸气
容积
m/m2(标态)
20+0.0161(a-1)V
烟气总容积
m3/m3(标态)
vo2+2+V0+(1+0.0161)(a-1)
10.9
水蒸气容积
份额
0.193
收稿日期:20150302
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工业锅炉
2015年第3期(总第151期)
从表1中的数据可以看出,每燃烧1m(标态)2燃气锅炉尾部烟气冷凝要点
的天然气就会产生约2.11m3(标态)的水蒸气(本
锅炉尾部烟气温度降到多少度才能将烟气中的
文中的计算均以过量空气系数a=1.05作为计算依水蒸气冷凝,需要明确烟气露点,并且冷凝热能够回
据),相当于1.69kg的水,可以算出其冷凝热约为收多少,也需要明确,否则受热面过多也不经济,这
3800,约占燃料热值的10%,这正是燃料的高位些都是设计的依据。表2给出了不同烟气露点温度
热值和低位热值的差别,如果这10%的热量被回下水蒸气的理论冷凝率。
收,锅炉热效卒将大幅度提高。
表2a=1.05时不同烟气器点温度下水蒸气的理论冷凝率
冷凝率
0.3
0.523
0.732
饱和压力/MP
0.018
0.0123
0.0095
0.0073
0.0562
0.424
饱和温度/℃
45
图1示出过量空气系数变化与烟气露点温度的3.2改造后锅炉运行概况
关系
从改造前的情况看,省煤器的介质是常温水,计
60
算时一般取为20℃,北方的温度更低,满足回收烟
气中冷凝热的条件之一;再是尾部受热面省煤器是
火管结构,相比较翅片管受热面,它不适合作为冷凝
受热面,若采用错列、逆流布置的翅片管结构,一是
?
可以加大受热面积,二是可以起到扰流作用,使烟气
与受热面充分接触,三是可以增大温压,这样就提高
了换热效率,冷凝效果提升,烟气的温度会很快降
低,满足回收烟气中冷凝热的另一条件。
21.31.41.51.61.7
改造后的锅炉本体为带内部回燃室的湿背式双
过景空气系数
回程结构;省煤器采用翅片管错列、逆流布置,坐落
图1过量空气系数与烟气露点温度的关系
在锅炉本体上方靠近前烟箱处,分为I、Ⅱ两级。锅
可以看出,理论上排烟温度降到58℃以下,才炉的水流程为:原水箱一水处理→软水箱→循环水
能够回收冷凝热,要想有较高的冷凝率,必需进一步泵→Ⅱ级省煤器→除氧水泵→除氧器→增压泵→给
降低排烟温度,当达到30℃时,理论冷凝率为水泵→I级省煤器一锅炉本体。Ⅰ级省煤器相当于
80.1%,这对介质温度(水温)和冷凝器受热面的型改造前锅炉本体的第三回程,此改造的主要优点是
式与结构布置有一定的要求:①介质温度要远低于工质(水侧)进口温度不再是锅炉本体的193℃饱
58℃,否则冷凝率不高;②冷凝器的受热面型式和和水温度,而是比它低的除氧器出口水温104℃
结构布置要合理,否则给水温度虽然很低,也达不到(即给水温度),这样就增大了传热温压,使传热效
好的冷凝效果。
率提高,出口烟气温度能够降低更多,设计为159
3燃气蒸汽锅炉冷凝热回收案例
℃,比改造前锅炉排烟温度还低,这也是为烟气在
以一台WNS10-1.25-Q的燃气蒸汽锅炉改级省煤器中冷凝提供一个条件,烟气再经过Ⅱ级省
造为例,锅炉给水温度为104℃。
煤器(习惯上称为冷凝器)后温度降为69℃,计算
改造前锅炉概况
热效率为97%,实际运行也是如此,比改造前提高
改造前的锅炉本体为带内部回燃室的湿背式三了5个百分点。
回程结构;省煤器采用火管结构,布置在锅炉本体后
设计中,Ⅲ级省煤器的翅片管采用ND钢
方。锅炉的水流程为:原水箱→水处理→软水箱
(09 Crcusb),耐低温腐蚀。经过核算,改造后的锅
循环水泵→省煤器→除氧水泵→除氧器一增压泵
炉钢耗量仅比改造前的多出约1.8t,相比较5个百
给水泵→锅炉本体,锅炉运行后,排烟温度为165分点节省的成本,是非常值得投资的。
℃,热效率为92%,从能效标准来讲排烟温度和热
燃气热水锅炉冷凝热回收案例
效率都满足,但冷凝热都排入大气,没有回收,造成
在参数系列上,热水锅炉回水温度最低为70
能源浪费。
℃,但实际供热中存在系统调节,部分时间内的回水