烟气余热回收器在冷凝式燃气采暖热水炉上的应用

赵立红等

摘 要：通过对烟气余热回收技术进行分析，并对不同类型的烟气余热回收器的结构、材料进行分析、对比。结合在燃气采暖热水炉上的应用条件，为烟气余热回收器在冷凝式燃气采暖热水炉上的应用提供参考依据。

关键词：烟气余热回收；换热；二次换热器；冷凝

中图分类号：TK115 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）05-0016-02

当今社会，节能已成为继煤炭、电力、石油和天然气之后的“第五能源”。家庭采暖行业是能源消耗的大户，作为热源的燃气采暖热水炉，具有高效节能、环保的特点，已成为整个行业的发展方向，节能环保技术成为了行业当前发展的第一要务。目前，国际主流技术是全预混燃烧技术。但由于全预混燃烧对空燃比的要求较高，我国区域性燃气成分差异大、压力不稳，再加上全预混冷凝炉的成本居高不下，所以，全预混燃烧在中国的推广有一定的区域局限性。

根据GB 20665—2006《燃气热水器能效等级》可知，常规机型测试一般采暖热效率只能达到88%～90%. 国内一些大品牌和国外的一些进口机型，热效率可以达到欧洲三星能效，最高也只能达到93%左右；卫浴的热效率按照能效等级要求，一级能效需要达到96%以上，在常规机型的基础上改善，很难满足一级能效的要求。为了解决上述问题，进一步提高热效率，达到节能降耗的目的，便出现了烟气余热回收技术。

烟气余热回收主要是通过某种换热方式将烟气携带的热量转换成可以利用的热量，是一项重要的节能方法。通常一次排烟温度有130～150 ℃，烟气余热回收技术将这部分余热作为回水的预热，可有效提高热效率。这样既可以降低运行成本，增加经济效益，还可以减少对环境造成的污染。

1 烟气余热回收技术

排烟热损失占全部热损失的60%～80%，是各项热损失中最大的一项，是影响燃气采暖热水炉热效率的重要因素之一。如何降低排烟温度，减少排烟热损失，提高热效率，是设计和改造中一项极为重要的工作，是实现低碳排放、节能降耗的有力体现。

烟气余热回收技术的原理是把烟气中的余热和相变潜热通过烟气余热回收器，将热量传递到锅炉回水端，提高回水温度，从而大大提高采暖热水炉的热效率。烟气在一级换热器中主要放出显热，一次排烟温度在130～150 ℃后进入烟气余热回收器，烟气进一步冷却，并在换热器表面低于烟气中水的露点温度下，烟气中的水蒸气冷凝，放出潜热，烟气出口温度可降至50 ℃ 左右。冷凝液通过下部的冷凝液收集器排出器外，经过处理后排出。

以天然气为例，其主要成分为CH4. 燃烧化学反应式为：

烟气余热回收技术除了可以大幅度节约能源外，由于冷凝的作用，排入大气的有害物质也会大幅度减少。因此，利用烟气余热回收技术除了节能外，排出的烟雾指标也更加符合环保要求。

2 二次换热的结构

对烟气余热回收进行二次换热。目前，烟气余热回收器有两种形式：一种是内置式，与燃气采暖热水炉整机一体化；一种是外置式，独立于燃气采暖热水炉外部。

2.1 内置式烟气余热回收器

一般采用内置式烟气余热回收器的燃气采暖热水炉，它需要的横向面积比较大，而且在一般情况下，由于体积的限制，换热器就要做得比较小，就会出现换热器里面流道小的现象，从而增大燃气采暖热水炉中的水阻，并且容易结垢堵塞。

强排机型一般都是同轴烟道结构，空气进风口一般都在顶部。采用内置式烟气余热回收器的燃气采暖热水炉，由于烟气余热回收器的位置通常都在排烟罩的上部，这样就会出现空气往阻力小的方向流动，阻力大的方向空气量不足，最终出现黄焰火和燃烧不充分、烟气偏高等现象。通常出现此类情况，都会使用扰流板来解决空气分配的问题，使空气分配均匀。

采用内置式烟气余热回收器的燃气采暖热水炉的优点是一体性强、结构比较简单、成本比外置式的低；缺点是内置式的冷凝燃气采暖热水炉，其空间会比较紧凑，日后维修、保养比较困难。

2.2 外置式烟气余热回收器

现在冷凝换热的燃气采暖热水炉也采用外置式的。把烟气余热回收器作为一个独立的单元，将其外置于燃气采暖热水炉的外部，通过烟管把2台机器连接在一起。烟气在烟气余热回收器中进行换热后，通过同轴烟道排出外界。

外置式的烟气余热回收器不受原来燃气采暖热水炉的空间限制，而且外置的燃气采暖热水炉可塑空间很大，它可以根据机型功率的不同，随意调整烟气余热回收器的大小。经过外置式烟气余热回收器换热后，一般排烟温度可以达到67 ℃，而且在采暖时，其能效可以由于不同类型的烟气余热回收器在燃气采暖热水炉上的应用都存在很多局限性，所以在余热回收技术方面还有很大的发展空间。

4 结论

外置式烟气余热回收器是在原有产品上进行延伸。它日常保养、维护方便，有利于减少售后服务工作量。内置式烟气余热回收器成本低，有利于降低生产成本。

通过对比铜、不锈钢、铝三种不同材料的烟气余热回收器的优缺点不难发现，铝材料是三者之中最合适的材料，因为它具有体积小、重量轻、换热效率高、坚固耐用、适应性强等特点，且铝材料防腐性能优异；不锈钢材料成本低、加工方便、防腐性能佳，但由于体积大，仅适用于外置式的烟气回收烟气余热回收器；铜材料在防腐技术方面还有待进一步研究。

烟气回收的燃气采暖热水炉是大气式燃烧，对燃气的依赖程度不高，适应性强，可以很好地解决全预混燃烧冷凝采暖热水炉对气体稳定性要求高的问题。在中国燃气区域性、差异性大的环境下，烟气余热回收器无论采用内置式还是外置式，它都将是未来的重点发展方向。

参考文献

[1]郭全.燃气壁挂锅炉及其应用技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2]中国市政工程华北设计研究院，香港中华煤气有限公司，广东万家乐燃气具有限公司，等.GB/T 13611—2006 城镇燃气分类和基本特性[S].北京：中国标准出版社，2007.

[3]广州迪森家用锅炉制造有限公司，国家燃气用具质量监督检验中心.GB 25034—2010 燃气采暖热水炉[S].北京：中国标准出版社，2010.

〔编辑：白洁〕

Flue Gas Waste Heat Recovery in the Application of Condensing Gas Hot Water Heating Furnace

Zhao Lihong， Peng Shaobin， Ma Xuefeng

Abstract： Through the analysis of the flue gas waste heat recovery technology， and the different types of flue gas heat recovery device structures， materials analysis， comparison. Combined with gas heating and hot water heaters on the application conditions， to provide reference for flue gas heat recovery applications on condensing gas heating and hot water heaters.

Key words： flue gas heat recovery； heat； secondary heat exchanger； condensation

摘 要：通过对烟气余热回收技术进行分析，并对不同类型的烟气余热回收器的结构、材料进行分析、对比。结合在燃气采暖热水炉上的应用条件，为烟气余热回收器在冷凝式燃气采暖热水炉上的应用提供参考依据。

关键词：烟气余热回收；换热；二次换热器；冷凝

中图分类号：TK115 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）05-0016-02

当今社会，节能已成为继煤炭、电力、石油和天然气之后的“第五能源”。家庭采暖行业是能源消耗的大户，作为热源的燃气采暖热水炉，具有高效节能、环保的特点，已成为整个行业的发展方向，节能环保技术成为了行业当前发展的第一要务。目前，国际主流技术是全预混燃烧技术。但由于全预混燃烧对空燃比的要求较高，我国区域性燃气成分差异大、压力不稳，再加上全预混冷凝炉的成本居高不下，所以，全预混燃烧在中国的推广有一定的区域局限性。

根据GB 20665—2006《燃气热水器能效等级》可知，常规机型测试一般采暖热效率只能达到88%～90%. 国内一些大品牌和国外的一些进口机型，热效率可以达到欧洲三星能效，最高也只能达到93%左右；卫浴的热效率按照能效等级要求，一级能效需要达到96%以上，在常规机型的基础上改善，很难满足一级能效的要求。为了解决上述问题，进一步提高热效率，达到节能降耗的目的，便出现了烟气余热回收技术。

烟气余热回收主要是通过某种换热方式将烟气携带的热量转换成可以利用的热量，是一项重要的节能方法。通常一次排烟温度有130～150 ℃，烟气余热回收技术将这部分余热作为回水的预热，可有效提高热效率。这样既可以降低运行成本，增加经济效益，还可以减少对环境造成的污染。

1 烟气余热回收技术

排烟热损失占全部热损失的60%～80%，是各项热损失中最大的一项，是影响燃气采暖热水炉热效率的重要因素之一。如何降低排烟温度，减少排烟热损失，提高热效率，是设计和改造中一项极为重要的工作，是实现低碳排放、节能降耗的有力体现。

烟气余热回收技术的原理是把烟气中的余热和相变潜热通过烟气余热回收器，将热量传递到锅炉回水端，提高回水温度，从而大大提高采暖热水炉的热效率。烟气在一级换热器中主要放出显热，一次排烟温度在130～150 ℃后进入烟气余热回收器，烟气进一步冷却，并在换热器表面低于烟气中水的露点温度下，烟气中的水蒸气冷凝，放出潜热，烟气出口温度可降至50 ℃ 左右。冷凝液通过下部的冷凝液收集器排出器外，经过处理后排出。

以天然气为例，其主要成分为CH4. 燃烧化学反应式为：

烟气余热回收技术除了可以大幅度节约能源外，由于冷凝的作用，排入大气的有害物质也会大幅度减少。因此，利用烟气余热回收技术除了节能外，排出的烟雾指标也更加符合环保要求。

2 二次换热的结构

对烟气余热回收进行二次换热。目前，烟气余热回收器有两种形式：一种是内置式，与燃气采暖热水炉整机一体化；一种是外置式，独立于燃气采暖热水炉外部。

2.1 内置式烟气余热回收器

一般采用内置式烟气余热回收器的燃气采暖热水炉，它需要的横向面积比较大，而且在一般情况下，由于体积的限制，换热器就要做得比较小，就会出现换热器里面流道小的现象，从而增大燃气采暖热水炉中的水阻，并且容易结垢堵塞。

强排机型一般都是同轴烟道结构，空气进风口一般都在顶部。采用内置式烟气余热回收器的燃气采暖热水炉，由于烟气余热回收器的位置通常都在排烟罩的上部，这样就会出现空气往阻力小的方向流动，阻力大的方向空气量不足，最终出现黄焰火和燃烧不充分、烟气偏高等现象。通常出现此类情况，都会使用扰流板来解决空气分配的问题，使空气分配均匀。

采用内置式烟气余热回收器的燃气采暖热水炉的优点是一体性强、结构比较简单、成本比外置式的低；缺点是内置式的冷凝燃气采暖热水炉，其空间会比较紧凑，日后维修、保养比较困难。

2.2 外置式烟气余热回收器

现在冷凝换热的燃气采暖热水炉也采用外置式的。把烟气余热回收器作为一个独立的单元，将其外置于燃气采暖热水炉的外部，通过烟管把2台机器连接在一起。烟气在烟气余热回收器中进行换热后，通过同轴烟道排出外界。

外置式的烟气余热回收器不受原来燃气采暖热水炉的空间限制，而且外置的燃气采暖热水炉可塑空间很大，它可以根据机型功率的不同，随意调整烟气余热回收器的大小。经过外置式烟气余热回收器换热后，一般排烟温度可以达到67 ℃，而且在采暖时，其能效可以由于不同类型的烟气余热回收器在燃气采暖热水炉上的应用都存在很多局限性，所以在余热回收技术方面还有很大的发展空间。

4 结论

外置式烟气余热回收器是在原有产品上进行延伸。它日常保养、维护方便，有利于减少售后服务工作量。内置式烟气余热回收器成本低，有利于降低生产成本。

通过对比铜、不锈钢、铝三种不同材料的烟气余热回收器的优缺点不难发现，铝材料是三者之中最合适的材料，因为它具有体积小、重量轻、换热效率高、坚固耐用、适应性强等特点，且铝材料防腐性能优异；不锈钢材料成本低、加工方便、防腐性能佳，但由于体积大，仅适用于外置式的烟气回收烟气余热回收器；铜材料在防腐技术方面还有待进一步研究。

烟气回收的燃气采暖热水炉是大气式燃烧，对燃气的依赖程度不高，适应性强，可以很好地解决全预混燃烧冷凝采暖热水炉对气体稳定性要求高的问题。在中国燃气区域性、差异性大的环境下，烟气余热回收器无论采用内置式还是外置式，它都将是未来的重点发展方向。

参考文献

[1]郭全.燃气壁挂锅炉及其应用技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2]中国市政工程华北设计研究院，香港中华煤气有限公司，广东万家乐燃气具有限公司，等.GB/T 13611—2006 城镇燃气分类和基本特性[S].北京：中国标准出版社，2007.

[3]广州迪森家用锅炉制造有限公司，国家燃气用具质量监督检验中心.GB 25034—2010 燃气采暖热水炉[S].北京：中国标准出版社，2010.

〔编辑：白洁〕

Flue Gas Waste Heat Recovery in the Application of Condensing Gas Hot Water Heating Furnace

Zhao Lihong， Peng Shaobin， Ma Xuefeng

Abstract： Through the analysis of the flue gas waste heat recovery technology， and the different types of flue gas heat recovery device structures， materials analysis， comparison. Combined with gas heating and hot water heaters on the application conditions， to provide reference for flue gas heat recovery applications on condensing gas heating and hot water heaters.

Key words： flue gas heat recovery； heat； secondary heat exchanger； condensation

摘 要：通过对烟气余热回收技术进行分析，并对不同类型的烟气余热回收器的结构、材料进行分析、对比。结合在燃气采暖热水炉上的应用条件，为烟气余热回收器在冷凝式燃气采暖热水炉上的应用提供参考依据。

关键词：烟气余热回收；换热；二次换热器；冷凝

中图分类号：TK115 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）05-0016-02

当今社会，节能已成为继煤炭、电力、石油和天然气之后的“第五能源”。家庭采暖行业是能源消耗的大户，作为热源的燃气采暖热水炉，具有高效节能、环保的特点，已成为整个行业的发展方向，节能环保技术成为了行业当前发展的第一要务。目前，国际主流技术是全预混燃烧技术。但由于全预混燃烧对空燃比的要求较高，我国区域性燃气成分差异大、压力不稳，再加上全预混冷凝炉的成本居高不下，所以，全预混燃烧在中国的推广有一定的区域局限性。

根据GB 20665—2006《燃气热水器能效等级》可知，常规机型测试一般采暖热效率只能达到88%～90%. 国内一些大品牌和国外的一些进口机型，热效率可以达到欧洲三星能效，最高也只能达到93%左右；卫浴的热效率按照能效等级要求，一级能效需要达到96%以上，在常规机型的基础上改善，很难满足一级能效的要求。为了解决上述问题，进一步提高热效率，达到节能降耗的目的，便出现了烟气余热回收技术。

烟气余热回收主要是通过某种换热方式将烟气携带的热量转换成可以利用的热量，是一项重要的节能方法。通常一次排烟温度有130～150 ℃，烟气余热回收技术将这部分余热作为回水的预热，可有效提高热效率。这样既可以降低运行成本，增加经济效益，还可以减少对环境造成的污染。

1 烟气余热回收技术

排烟热损失占全部热损失的60%～80%，是各项热损失中最大的一项，是影响燃气采暖热水炉热效率的重要因素之一。如何降低排烟温度，减少排烟热损失，提高热效率，是设计和改造中一项极为重要的工作，是实现低碳排放、节能降耗的有力体现。

烟气余热回收技术的原理是把烟气中的余热和相变潜热通过烟气余热回收器，将热量传递到锅炉回水端，提高回水温度，从而大大提高采暖热水炉的热效率。烟气在一级换热器中主要放出显热，一次排烟温度在130～150 ℃后进入烟气余热回收器，烟气进一步冷却，并在换热器表面低于烟气中水的露点温度下，烟气中的水蒸气冷凝，放出潜热，烟气出口温度可降至50 ℃ 左右。冷凝液通过下部的冷凝液收集器排出器外，经过处理后排出。

以天然气为例，其主要成分为CH4. 燃烧化学反应式为：

烟气余热回收技术除了可以大幅度节约能源外，由于冷凝的作用，排入大气的有害物质也会大幅度减少。因此，利用烟气余热回收技术除了节能外，排出的烟雾指标也更加符合环保要求。

2 二次换热的结构

对烟气余热回收进行二次换热。目前，烟气余热回收器有两种形式：一种是内置式，与燃气采暖热水炉整机一体化；一种是外置式，独立于燃气采暖热水炉外部。

2.1 内置式烟气余热回收器

一般采用内置式烟气余热回收器的燃气采暖热水炉，它需要的横向面积比较大，而且在一般情况下，由于体积的限制，换热器就要做得比较小，就会出现换热器里面流道小的现象，从而增大燃气采暖热水炉中的水阻，并且容易结垢堵塞。

强排机型一般都是同轴烟道结构，空气进风口一般都在顶部。采用内置式烟气余热回收器的燃气采暖热水炉，由于烟气余热回收器的位置通常都在排烟罩的上部，这样就会出现空气往阻力小的方向流动，阻力大的方向空气量不足，最终出现黄焰火和燃烧不充分、烟气偏高等现象。通常出现此类情况，都会使用扰流板来解决空气分配的问题，使空气分配均匀。

采用内置式烟气余热回收器的燃气采暖热水炉的优点是一体性强、结构比较简单、成本比外置式的低；缺点是内置式的冷凝燃气采暖热水炉，其空间会比较紧凑，日后维修、保养比较困难。

2.2 外置式烟气余热回收器

现在冷凝换热的燃气采暖热水炉也采用外置式的。把烟气余热回收器作为一个独立的单元，将其外置于燃气采暖热水炉的外部，通过烟管把2台机器连接在一起。烟气在烟气余热回收器中进行换热后，通过同轴烟道排出外界。

外置式的烟气余热回收器不受原来燃气采暖热水炉的空间限制，而且外置的燃气采暖热水炉可塑空间很大，它可以根据机型功率的不同，随意调整烟气余热回收器的大小。经过外置式烟气余热回收器换热后，一般排烟温度可以达到67 ℃，而且在采暖时，其能效可以由于不同类型的烟气余热回收器在燃气采暖热水炉上的应用都存在很多局限性，所以在余热回收技术方面还有很大的发展空间。

4 结论

外置式烟气余热回收器是在原有产品上进行延伸。它日常保养、维护方便，有利于减少售后服务工作量。内置式烟气余热回收器成本低，有利于降低生产成本。

通过对比铜、不锈钢、铝三种不同材料的烟气余热回收器的优缺点不难发现，铝材料是三者之中最合适的材料，因为它具有体积小、重量轻、换热效率高、坚固耐用、适应性强等特点，且铝材料防腐性能优异；不锈钢材料成本低、加工方便、防腐性能佳，但由于体积大，仅适用于外置式的烟气回收烟气余热回收器；铜材料在防腐技术方面还有待进一步研究。

烟气回收的燃气采暖热水炉是大气式燃烧，对燃气的依赖程度不高，适应性强，可以很好地解决全预混燃烧冷凝采暖热水炉对气体稳定性要求高的问题。在中国燃气区域性、差异性大的环境下，烟气余热回收器无论采用内置式还是外置式，它都将是未来的重点发展方向。

参考文献

[1]郭全.燃气壁挂锅炉及其应用技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2]中国市政工程华北设计研究院，香港中华煤气有限公司，广东万家乐燃气具有限公司，等.GB/T 13611—2006 城镇燃气分类和基本特性[S].北京：中国标准出版社，2007.

[3]广州迪森家用锅炉制造有限公司，国家燃气用具质量监督检验中心.GB 25034—2010 燃气采暖热水炉[S].北京：中国标准出版社，2010.

〔编辑：白洁〕

Flue Gas Waste Heat Recovery in the Application of Condensing Gas Hot Water Heating Furnace

Zhao Lihong， Peng Shaobin， Ma Xuefeng

Abstract： Through the analysis of the flue gas waste heat recovery technology， and the different types of flue gas heat recovery device structures， materials analysis， comparison. Combined with gas heating and hot water heaters on the application conditions， to provide reference for flue gas heat recovery applications on condensing gas heating and hot water heaters.

Key words： flue gas heat recovery； heat； secondary heat exchanger； condensation