燃气锅炉冷凝水的收集和利用

王惠云　金铭　王鹏南

陕西建工金牛集团股份有限公司（陕西西安　710043）

工作研究

燃气锅炉冷凝水的收集和利用

王惠云金铭王鹏南

陕西建工金牛集团股份有限公司（陕西西安710043）

通过对天然气燃烧时冷凝水产生机理的阐述，以及现有燃气锅炉冷凝水收集情况的分析，论述了在燃气锅炉设计中收集、利用冷凝水的措施。

燃气锅炉冷凝水收集利用

0　前言

随着国家对环保要求的提高，大中城市正在进行锅炉的清洁燃料置换工作,其中以天然气为燃料的锅炉越来越多。但在锅炉运行过程中，其内部常存在大量的冷凝水，冷凝水会对锅炉造成腐蚀，从而缩短锅炉的使用年限。

1　冷凝水的危害

天然气的主要成分为甲烷（约占90%），其燃烧时的化学反应方程式见式（1）。

由此可见，天然气锅炉烟气中水蒸气含量（体积分数）较高，同时，燃烧过程中会产生大量的CO2和NOx，这些气体在锅炉内与冷凝结露的H2O发生化学反应生成相对应的酸，见式（2）、（3）。酸性冷凝水对锅炉本体具有腐蚀性。

在锅炉刚启动或低负荷运转时，天然气所产生的烟气温度低于60℃，此时烟气中的水蒸气凝结成大量的水，留在锅炉内部，给锅炉带来潜在危害。

2　燃气锅炉冷凝水收集的现状

目前，在许多燃气锅炉设计之初，锅炉冷凝水的排放问题往往会被忽略，当冷凝水从锅炉内部泄漏时，会认为是由锅炉本体漏水或锅炉房管道漏水造成的。出现问题后，有的单位只是简单地增加管道，直接将冷凝水引出到排污系统，造成资源的浪费；有的单位在锅炉低温区简单地增加冷凝水排放装置，但由于收集孔数量较少或收集孔过小而容易被堵塞，时间一长，漏水的问题也就暴露出来了。

3　解决措施

目前市场上的锅炉类型主要分为两类：WNS蒸汽锅炉和SZS水管锅炉，现分别予以介绍。

（1）WNS蒸汽锅炉

WNS蒸汽锅炉指全自动燃油（气）蒸汽锅炉，为卧式内燃三回程火管锅炉。WNS系列锅炉产生冷凝水的主要部位为前后烟室，而前后烟室的密封性比较好，因此等发现冷凝水泄漏时，冷凝水已经对烟室产生了较长时间的腐蚀。所以在设计制作时，就要在烟室设置冷凝水排放装置，分别见图1、图2。

图1　后烟室冷凝装置

（2）SZS水管锅炉

SZS型水管锅炉最容易产生冷凝水的部位处于对流的高温区和低温区。对流高温区产生的冷凝水如果不及时排出，会倒流到燃烧室，腐蚀管子和鳍片；由于对流低温区的烟气温度较低，产生的冷凝水较多，如果不及时排出，将对锅筒、管道造成严重的腐蚀伤害。因此，在设计、制作锅炉时，需要在高温区和低温区分别设置冷凝水排放装置，见图3。

图2　前烟室冷凝装置

图3　锅炉本体冷凝水装置

4　冷凝水的收集和利用

锅炉烟气在经过热交换后，排烟温度普遍下降80～150℃，当温度降至露点时，烟气开始冷凝并产生冷凝水，冷凝水与烟气中的CO2和NOx发生反应，形成酸性水溶液，在酸性冷凝水排出后需要进行中和处理，如式（4）、（5）。

如图4所示，可以设置一中和池，将冷凝水排放到中和池中，经中和后对其进行二次利用，达到节能、节水、环保的目的。

图4　锅炉冷凝水收集系统图

5　经济性分析

以20 t热水锅炉为例，每小时消耗天然气1263 m3，1 m3天然气燃烧时可产生约1.8 kg水，按收集率为80%计算，则1 h可收集1819 kg水。锅炉每天运行8 h，一年运行300 d，则一年产生冷凝水4 365.6 t。1 t水的价格按3元计算，则一年可节省消费约1.3万元。可见，对锅炉冷凝水进行回收利用，不仅可以产生良好的环境效益，也可以带来比较可观的经济效益。

6　结语

锅炉内部的冷凝水需及时排出，以避免酸性冷凝水长时间腐蚀锅炉内部受热面，对锅炉的安全运行造成影响。对排出的酸性冷凝水要单独进行回收处理，以免污染环境。冷凝水回收装置的利用，可以带来良好的节能效果和可观的经济效益，对减轻我国环境压力也具有重要意义。

Collection and Utilization of Condensate Water from Gas-fired Boiler

Wang Huiyun Jin Ming Wang Pengnan

The generation mechanism of condensate water is introduced,and the condensate water collections of existing gas-fired boilers are analyzed．In addition,measures for the collection and utilization of condensate water during the design of gas-fired boiler are discussed．

Gas-fired boiler;Condensate water;Collection;Utilization

TK227.8

王惠云女1964年生本科正高级工程师现任陕西建工金牛集团股份有限公司总工程师

2016年4月