冷凝器节能原理

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1、冷凝器节能原理   1Nm3天然气燃烧后会放出9450Kcal的热量，其中显热为8500Kcal,水蒸气含有的热量(潜热)为950Kcal。对于传统燃气锅炉可利用的热能就是8500Kcal的显热，供热行业中常规计算天然气热值一般以8500Kcal/Nm3为基础计算。这样，天然气的实际总发热量9450Kcal与天然气的显热8500Kcal比例关系以百分数表示就为：111%，其中显热部分占100%，潜热部分占11%，所以对于传统燃气锅炉来说还是有很多热量白白浪费掉。对设备的作用   普通燃天然锅炉的排烟温度

2、一般在120--250℃，这些烟气含有8%--15%的显热和11%的水蒸气潜热。加装烟气冷凝器的主要目的就是通过冷凝器把烟气中的水蒸气变成凝结水，最大限度地回收烟气中含有的潜热和显热，使回收热量后排烟温度可降至40℃--80℃左右，同时烟气冷却后产生的凝结水得到及时有效地排出（1Nm3天然气完全燃烧后，可产生1.66kg水），并且大大减少了CO2、CO、NOx等有害物质向大气的排放，起到了明显的节能、降耗、减排及保护锅炉设备的作用。从而达到节能增效的目的。冷凝式燃气采暖热水炉的节能效果不宜盲目夸大从理论

3、上分析，冷凝式燃气采暖热水炉（简称“冷凝炉”）的热效率可以达到106%。但事实上，冷凝炉要达到这种热效率离不开良好的使用条件。否则，冷凝率的高效率将无从谈起。根据热力学第二定律分析，要想让被加热的物体达到与热源相同的温度，理论上需要无限长的时间。按照使用水流式热值仪的经验分析，当本生灯（用煤气作为燃料的一种加热器具）的热负荷大于1.163千瓦时，排烟温度会比进水温度高出0.2摄氏度。而燃气采暖热水炉的热负荷都在18千瓦以上，所以，排烟温度至少比进入炉子的回水温度高出1摄氏度。即：冷凝炉在与地暖系统配套时

4、，排烟温度要大于31摄氏度，在与散热器采暖系统配套时，排烟温度要大于46摄氏度。在标准状态下，1立方米天然气（假设为纯甲烷，下同）完全燃烧，需要2立方米氧气，会产生1立方米二氧化碳和2立方米水蒸气。由于干空气中的氧气含量为20.9%，因此，可以算出，在标准状态下，1立方米天然气完全燃烧的过程需要9.56立方米的干空气。燃气在全预混燃烧时，按照最小的空气系数α=1.05计算，每立方米天然气在完全燃烧期间实际需要的干空气量为：Va=1.05×9.56=10.04立方米。烟气在冷凝之前的总含水量等于空气中的含

5、水量加上燃烧产物的含水量之和。以北京为例，该地区冬季气候比较干燥，平均气温大概在零下2摄氏度左右。由此可以计算，上述10.04立方米的空气中仅含有0.0225立方米水蒸气。加上燃气燃烧后产生2立方米的水蒸气，烟气在冷凝之前的总含水量为2.0225立方米。根据相应的公式可以计算得出，包含湿空气的烟气量为11.06立方米。这样的话，水蒸气占全部烟气的体积比例为18.291%，水蒸气的分压为18.53千帕。当空气温度达到58摄氏度时，空气的饱和蒸汽压为18.159千帕。当空气温度达到59摄氏度时，空气饱和蒸汽

6、压为19.028千帕。烟气中因含有大量的三原子气体（如二氧化碳），故其露点温度稍高于空气的露点温度。试验证明，含水量为18.667%的烟气的露点温度为59摄氏度。也就是说，烟气被冷却到59摄氏度时就开始有冷凝水产生，直至冷却至31摄氏度被排放出去之前，都一直在生成冷凝水。实际燃烧1立方米的天然气所产生的烟气，其冷凝后产生的水蒸气体积为1.531立方米，质量约1.275千克。这些冷凝水在由气态冷凝成液态的过程中，释放出的热量约3051.01千焦。这就是被冷凝炉回收利用的冷凝潜热。除了回收利用冷凝潜热以外，

7、烟气温度在下降的过程中也可以为冷凝炉节约部分热量从而使冷凝炉的热效率提高，这就是由于烟气温度降低而被利用的显热。1立方米的天然气完全燃烧生成的烟气产物，在温度升高或降低1摄氏度时，所吸收或放出的热量总计为14.764千焦。非冷凝炉的排烟温度一般大于110摄氏度，假设冷凝炉排烟温度可以降低到30摄氏度，则显热得到的热量为1181.12千焦，潜热和显热共同作用的结果是多利用了4232.13千焦的热量。锅炉效率的定义公式是：η=Q1/B×QDWy×100%。即，效率=锅炉有效利用热÷输入锅炉的热量的百分数。这

8、里输入锅炉的热量就是燃料的低位发热量，在标准温度为0℃时，天然气的低热值为35888kJ/m3，那么,δ=4232.13kJ/35888kJ=11.79%，即全预混冷凝炉比非全预混冷凝炉的热效率提高了11.79%。以上计算结果是在空气系数为1.05、排烟温度为31摄氏度以下的条件下得出的。而目前的全预混燃烧采暖炉空气系数在1.1~1.3之间，大多数冷凝炉并没有做到真正的全预混燃烧，即使冷凝炉在额定热负荷状态是全预混燃烧，它在非额定热负荷状态