一种新型燃气锅炉节能器的节能分析

方晖 高剑

摘 要：通过加装烟气冷凝热回收利用装置（冷凝节能器），将常规燃气锅炉改装为冷凝式锅炉，可以明显提高锅炉热效率，节约大量天然气。同时冷凝式锅炉具有显著的环保效益，与常规无节能器燃气锅炉相比较，随锅炉燃烧产生的烟气排入大气中的有害成分大大减少，降低了对环境的污染，CO2排放量的减少也有抑制温室效应的作用。

关键词：锅炉；节能器；热效率

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.003

1 引言

由于环保的要求，各级政府已经在加快推广天然气锅炉。但是采用天然气燃烧方式之后，目前大多数常规锅炉排烟温度仍在200℃之间，耗费了大量的能源。冷凝式锅炉在天然气燃烧领域具有非常高的热效率，如何利用它以提高锅炉的燃烧效率，已经引起了制造厂的广泛关注。这就需要采取高效节能的措施以提高能源的利用效率，而加装烟气余热回收装置（冷凝式换热器），将常规燃气锅炉改造为冷凝式锅炉是非常理想的选择。据文献报道，德国汉堡某小区720套住宅，原先都用小型非冷凝式燃油锅炉供热，经改造后使用4台冷凝式天然气锅炉，总产热量为3.7 MW。改造后每平方米住宅采暖费用由11欧元减少为8.5欧元，一年节省下来的燃料费用已远远超过锅炉改造费用[1]。

2 冷凝式节能器介绍

烟气进入节能器，水走管内烟走管外。水流方向与烟气方向始终保持垂直，垂直冲刷的碰撞效果形象的说将改变烟气微观传热因子的运动方向使传热因子与金属壁外侧有了更多次的亲密接触，在亲密接触的过程中将热量传递给了金属壁的内侧。

采用螺旋翅片管、螺旋开齿翅片管等新型换热元件，这些换热元件的采用有两大优势，一是扩展了换热面积在相同的换热面积下可有更小的空间，二是将烟气约束为许多支流提高传热因子与金属壁的接触比。

换热管束采用错列布置，此种布置的目的在于使烟气流态呈波浪形前进，延长烟气在烟室内的滞留时间，同时也使换热因子间发生大量而充分的碰撞以便将热量传递给管内介质，以取得最大的换热时间。增加水侧紊流度，节能器布置了一些弯管，弯管的布置既是产品制造的需要，同时也是增加水侧紊流的措施，弯管既有水平布置又有竖直布置，使水流不断改变方向且始终处于紊流状态。

3 冷凝式节能器实施

对南京市某商厦型号为WNS2-1.0-Y（Q）天然气锅炉进行加装冷凝式节能器。未加装节能器前烟气出口处烟温260℃，加装节能器后，节能器出口处烟温为110℃。

对该锅炉进行实际的热效率测试，通过测试得该锅炉的给水流量为836.70kg/h，给水温度为21.50℃，蒸汽压力为0.70MPa，蒸汽湿度为4.0%，燃料消耗量为72.13 m3/h；通过查表、计算以及燃气公司提供的数据可以得到饱和蒸汽焓为2762.00 kJ/kg，汽化潜热为2046.90 kJ/kg，给水焓为90.10 kJ/kg，输入热量为33160 kJ/m3，最后通过公式计算得到该锅炉的正平衡效率为80.10%。[2]对于该锅炉的反平衡效率，我们可以通过测试得到的烟气成分和温度计算得到，测得排烟处RO2的成分为8.55%，O2的成分为5.83%，CO的成分为36.17×10-6，排烟温度为213.8℃，根据各损失可得到该锅炉的反平衡效率为77.9%，最后可以求得该锅炉的效率为79%。

如果将实测锅炉的排烟温度冷凝至露点以下时，可回收的热量和热量回收率见表1。

天然气锅炉利用了高低位热值差的一部分，实测天然氣锅炉按低位热值极限热效率可达η=104.7%（冷凝温度30℃），一般回收部分汽化潜热的情况下η=95%上下，即通过加装冷凝式烟气余热回收装置（节能器），以控制锅炉排烟温度为55℃以下，可获得15%左右的节能效率，锅炉节能效益明显。

4 结论

通过加装烟气冷凝热回收利用装置（节能器），将常规燃气锅炉改装为冷凝式锅炉，可提高锅炉热效率，节约大量天然气。同时冷凝式锅炉具有显著的环保效果，与常规燃气锅炉相比较，随烟气排入大气中的有害成分大大减少，比如氮氧化物、硝化物的降低，而且CO2排放量的减少也有抑制温室效应的作用。此外，冷凝式锅炉在烟气、水气、粉尘的排放方面也优于常规锅炉，是最清洁的燃烧设备之一。

参考文献：

[1]李慧君，王树众，张斌等.冷凝式燃气锅炉烟气余热回收可行性经济性分析[J].工业锅炉，2003（02）.

[2]刘武标，陈鹏飞.燃气锅炉尾部烟气余热回收冷凝型节能器的实验研究[J].工业锅炉，2007（08）.