冷凝锅炉热效率分析及应用探讨

杨 俊

（常州市节能技术服务中心 江苏常州 213015）

燃气锅炉与燃煤锅炉相比最大的特点就是排放物大幅减少，几乎没有二氧化硫，氮氧化物和二氧化碳排放量分别减少45%和52%；另外，每燃烧1g天然气可产生2.25g的水，烟气中水蒸汽容积成分比例达到15%～19%，该数据是燃煤锅炉的2～3倍。这些水在锅炉内全部蒸发成水蒸汽随烟气排放并带走大量汽化潜热，这正是天然气高低位发热量相差3700kJ/Nm3的根本原因。回收这部分汽化潜热是提高燃气锅炉热效率的最重要途径。

冷凝技术的核心就是减少了燃料燃烧的热损失，高效的吸收了燃料产生的热能，同时由于烟气冷凝将烟气中的有害物质收集到冷凝水中，减少了酸性物质及其它污染物向空气中排放。

通过简单的计算就可得知，锅炉排烟温度降低到烟气露点（该温度一般为60℃）以下后，回收了烟气中水蒸汽的汽化潜热，锅炉效率将获得11%～15%的提高，烟气潜热占烟气总热量的比例如图1所示。如将排烟温度进一步降低，锅炉效率将接近甚至超过100%，如图2所示。这一结果我们由锅炉正平衡热效率计算公式（公式1）获得。

图1

图2

η=（锅炉出力×饱和蒸汽焓-给水量×给水焓）/（燃料量×燃料低位发热量）…公式1

该公式表明，锅炉热效率的定义为锅炉输出的有效热量与输入热量的比值。但问题在于：冷凝锅炉的冷凝余热回收装置所回收的热量是否能全部进入锅炉本体，使得锅炉燃料使用量减少，从而提高锅炉热效率。

目前冷凝锅炉的水系统设计：锅炉冷凝器位置一般是省煤器的位置，而烟道中即使冷凝器设计尺寸再大性能再好，也不能将烟气温度下降到烟气冷凝温度（如果烟气温度降低至60℃，则给水温度在冷凝器出口应小于45℃），所以在设计的时候是将冷凝器里的水再次进入软水箱，通过软水箱中大量的水来降低排烟温度；而且软水箱还必须足够大，否则短时间内软水温度就将超过冷凝温度（图3）。另一种设计就是将回收了冷凝余热的水另作它用（图4）。这些被加热送入软水箱或者另作它用而未进入锅炉的热水，其折算的热量是不能作为计算锅炉热效率有效量的。而被锅炉以外的系统所利用计算所得的热效率应当称为锅炉系统热效率。

图3

图4

结合冷凝锅炉的系统特点，我认为要获得超高的锅炉热效率（≥100%）是有相应的局限条件的：首先天然气作为燃料是必要条件（高低位发热量差值达），每立方天然气燃烧可产生1.55kg的水，这位回收冷凝余热提供了条件；其次，应运用在有低温回水的热水锅炉，如室内采暖、游泳池、加热工艺用水、纺织厂和食品厂等。通过对锅炉受热面科学巧妙的布置以及冷凝器的运用，锅炉热效率才能达到甚至超过100%。对燃气蒸汽锅炉来讲，相对技术困难，成本偏高且回收热量有限。

[1]实用锅炉手册.化学工业出版社,2001．

[2]锅炉及锅炉设备.机械工业出版社,1991．

[3]锅炉燃烧设备.西安交通大学出版社,1990．