一、工作原理
以燃气全冷凝锅炉为例
天然气主要是碳(C)和氢(H)两元素组成。其主要成分如下:
95%CH4(甲烷)+2.4%CnHn(烷酊类混合物)+1.0%H2(氢气)+0.1%CO(一氧化碳)+0.5% CO2(二氧化碳)+1.0%N2(氮气)
含在天然气中的氢(H)在锅炉内部燃烧时与氧气中的氧(O)结合成水。生成的水从燃料燃烧时产生的热量(称为高位发热量)中吸收约10%的汽化热而变成水蒸汽,与排出的烟气一道排出。如下等式:
燃气高位发热量9450kcal/Nm3—汽化热950kcal/Nm3(潜热)=低位发热量8500kcal/Nm3
每1Nm3天然气燃烧后可以产生1.7Kg水蒸汽,可见里面含有可观的汽化潜热,约4000kJ,占天然气高位发热量的10%左右。在排烟较高时(传统锅炉排烟温度大约在250℃左右),水蒸汽不能冷却凝结放出热量,随烟气排放而浪费,且高温烟气中含有大量显热也一起被浪费掉,形成很大的排烟损失。因此传统锅炉热效率是以低位发热值计算所得,一般只能达到88%~92%。根据最新的国家强制节能规范(TSGG0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》的要求(控制排烟温度≤170℃),现一般采用在锅炉排烟口处加装节能器,利用锅炉补给水冷却烟气,排烟温度可控制在150℃左右。但也只是吸收了一部分烟气中的显热而已,水蒸汽中的潜热未能吸收。
全冷凝高效吸收原理是通过优化锅炉本体的受热面,大量吸收热量降低排烟温度(250℃左右),再运用高效翅片管节能器(高温给水加热器)利用锅炉补给水冷却烟气降低排烟温度(150℃左右),最后采用耐腐蚀高效翅片管冷凝换热器(低温给水预加热器),利用温度较低的锅炉补给水再次冷却烟气降低排烟温度(<65℃),烟气中的水蒸汽冷凝成水释放潜热,实现烟气中显热和水蒸汽凝结潜热同时释放,将换热器中的低温补给水或热媒水被加热进入锅炉,达到热能回收,提高锅炉效率。采用燃料高位发热量计算,效率可达100%以上;采用燃料低位发热量计算达97%以上。原理图如下:
燃油锅炉烟气中水蒸汽容积含量约为12~13%,同样可得到有效的烟气回收利用,提高锅炉运行效率和节约燃料。
二、发展趋势
冷凝式锅炉起源于欧洲,由荷兰率先将冷凝式锅炉应用在大中型工业锅炉上。由于冷凝式锅炉具有传统锅炉的共性外,还具有明显的燃料节约特点,热效率高达103%以上,大大降低了燃料耗量,同时烟气中的SO2和NOX等有害成分也大大降低,降低了有害气体的排放。因此冷凝式锅炉在欧洲国家得到了政府政策的支持和推广运用,代表着最先进的高效节能环保锅炉的标志和发展方向。
三、性能特点
1、高效节能
采用锅炉本体受热面和低温扩展受热面(节能器和冷凝器)的有机完美整合,通过低温水与高温尾气充分换热,大量吸收烟气热量并有效回收利用,大幅度降低热量散失和燃料消耗,提高锅炉运行效率(达100%以上,排烟温度低于65℃)。
2、清洁环保
普通燃气锅炉排烟中CO2含量约为10%,NOX含量约为60~80ppm,而全冷凝式燃气锅炉排烟中CO2含量约为6~7%,NOX含量在20ppm以下,含量明显低于普通锅炉。同时CO2和NOX在全冷凝锅炉的尾部烟道中与冷凝结露的H2O结合生成对应的酸,并随着凝结水从排放管排至中和池进行中和处理,最大程度减少有害气体对大气的污染。
3、结构合理
全冷凝卧式高效燃油(气)蒸汽锅炉本体采用湿背式中心低位对称布置,能改善炉体的应力分布,结构稳健,蒸汽空间大,使用寿命长。
波纹炉胆和螺纹烟管的应用,既增强了换热效果,又缓解热胀冷缩对燃烧室的损伤。
锅炉、内置一级节能器、外置二级冷凝器一体化组合结构,既提高锅炉效率,又使锅炉结构紧凑美观,占地小,简化现场安装工作量,节约锅炉房建设用地和基建成本。外置冷凝器使用耐腐蚀材料,使用寿命长。
4、保养方便
设置便捷式全开启高密封性烟箱门,锅炉后部设置防爆装置、检查门、观火孔,炉体设置人孔、手孔,方便检修。
5、使用便捷安全
配置国内外优质控制元器件、泵阀、全自动控制系统和世界知名品牌燃烧器,运行稳定可靠,安全保护功能齐全,操作简单便捷,自动化程度高。
6、优质服务
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项目 |
WNS1 |
WNS1.5 |
WNS2 |
WNS3 |
WNS4 |
WNS6 |
WNS8 |
WNS10 |
WNS12 |
WNS15 |
WNS20 |
额定蒸发量 |
t/h |
1 |
1.5 |
2 |
3 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
15 |
20 |
额定蒸汽压力 |
Mpa |
0.7/1.0/1.25/1.6 |
饱和蒸汽温度 |
℃ |
171/184/193/204 |
额定给水温度 |
℃ |
20 |
104(热力除氧)/20(常温除氧) |
水容量 |
t |
2.9 |
3.8 |
7 |
9 |
9.3 |
10.6 |
14.8 |
18.5 |
23 |
25 |
39.5 |
设计换热面积 |
m2 |
68 |
104.4 |
136.7 |
147.2 |
219.8 |
302.5 |
370 |
468 |
556 |
697 |
967 |
设计热效率 |
% |
100.1~100.8 |
设计燃料 |
— |
天然气 |
适用燃料 |
— |
城市煤气、轻油 |
主汽阀口径 |
mm |
50 |
65 |
65 |
80 |
100 |
125 |
150 |
150 |
150 |
200 |
200 |
放汽阀口径 |
mm |
25 |
25 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
安全阀口径 |
mm |
2×40 |
2×40 |
2×40 |
2×40 |
2×50 |
2×80 |
2×80 |
2×80 |
2×80 |
2×100 |
2×100 |
排污阀口径 |
mm |
40 |
50 |
50 |
50 |
50 |
2×40 |
2×40 |
2×50 |
2×50 |
2×50 |
2×50 |
给水口径 |
mm |
25 |
40 |
40 |
40 |
40 |
50 |
50 |
50 |
65 |
65 |
65 |
冷凝器进出水口径 |
mm |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
40 |
40 |
50 |
50 |
65 |
65 |
烟囱直径 |
mm |
280 |
320 |
350 |
400 |
450 |
500 |
600 |
650 |
700 |
800 |
900 |
燃料耗量 |
天然气 |
Nm3/h |
75 |
110.5 |
149.05 |
223 |
298.1 |
420 |
560 |
708 |
840 |
1051 |
1402 |
城市煤气 |
Nm3/h |
159.6 |
234.8 |
316.7 |
473.7 |
633 |
888.7 |
1183.2 |
1500 |
1783 |
2234 |
2972 |
轻油 |
Kg/h |
63.64 |
93.75 |
126.47 |
189.2 |
252.95 |
348.9 |
464.7 |
588.7 |
700 |
875 |
1190 |
锅炉运输重量 |
t |
6 |
8 |
10.5 |
11.3 |
12 |
16 |
19 |
24.5 |
28.8 |
35 |
47 |
最大运输尺寸 |
长 |
mm |
3600 |
4200 |
5000 |
5100 |
5250 |
6350 |
7000 |
7600 |
7800 |
8300 |
9200 |
宽 |
mm |
1700 |
1900 |
2100 |
2150 |
2240 |
2450 |
2600 |
3000 |
3100 |
3200 |
3600 |
高 |
mm |
2200 |
2400 |
2600 |
2600 |
2800 |
3000 |
3100 |
3300 |
3600 |
3800 |
4100 |
最大外型尺寸 |
长 |
mm |
4200 |
4800 |
5800 |
5900 |
6150 |
7600 |
8400 |
9100 |
9300 |
9900 |
11000 |
宽 |
mm |
2600 |
2800 |
3000 |
3060 |
3150 |
3360 |
3500 |
3910 |
3900 |
4400 |
4800 |
高 |
mm |
3000 |
3200 |
3400 |
3500 |
3600 |
3800 |
3900 |
4100 |
4300 |
4800 |
5300 |
底座尺寸 |
长 |
mm |
2700 |
3000 |
4300 |
4400 |
4600 |
5100 |
5600 |
6200 |
6600 |
7000 |
7600 |
宽 |
mm |
1200 |
1400 |
1400 |
1400 |
1600 |
1700 |
1800 |
2000 |
2200 |
2200 |
2400 |
说明:1、天然气热值:8500Kcal/Nm3,轻油热值:10300Kcal/kg,城市煤气热值:4000Kcal/Nm3;2、表中数据及图片仅供参考,产品以实物为准,如因改型而变恕不另行通知;3、预制、预留,及锅炉房设计前请联系确认有关数据;4、以上热效率为设计理论数据,此数据仅供参考。