冷凝式燃氣鍋爐及應用現(xiàn)狀

與常規(guī)鍋爐一樣，冷凝式鍋爐也有很多種分類方法。現(xiàn)按結(jié)構(gòu)扼要介紹常用的冷凝式鍋爐型式。

1、整體型冷凝式鍋爐

整體型冷凝式鍋爐的特點是在鍋爐內(nèi)部實現(xiàn)煙氣中水蒸氣的冷凝，主要有兩級換熱器和倒置燃燒器兩類。兩級換熱器的冷凝式鍋爐分為輻射換熱器和對流冷凝換熱器。第一級換熱器直接接受火焰輻射，處于高溫環(huán)境；第二級換熱器在下降煙道中，煙氣與冷凝流動方向相同，易于冷凝液排泄。倒置燃燒器冷凝式鍋爐只有一級換熱器。上部主要接受輻射熱，下部以對流換熱為主。燃燒器在上部，煙氣自上而下流動，冷凝液與煙氣流動方向相同，類似兩級換熱器的第二級。

整體型冷凝式鍋爐對鍋爐本體改造較大，煙道結(jié)構(gòu)和阻力變化較大，需要增加較大的風機功率；冷凝液在爐內(nèi)產(chǎn)生，要求耐腐蝕換熱面；燃燒器在性能匹配上明顯與非冷凝式鍋爐不同。通常整體型冷凝式鍋爐的成本是常規(guī)鍋爐的1.6~2倍。

2、分離型冷凝式鍋爐

目前較大容量的整體型冷凝式鍋爐較少，通常采用分離式結(jié)構(gòu)，將煙氣中水蒸氣冷凝部分在鍋爐外實現(xiàn)，類似燃煤鍋爐的省煤器裝置，稱為煙氣冷凝熱能回收裝置，即：

常規(guī)鍋爐+煙氣冷凝熱能回收裝置=分離式冷凝鍋爐

煙氣冷凝熱能回收裝置分為直接接觸換熱型和間接換熱型。直接接觸型，噴淋室與鍋爐煙道相連，噴淋水階梯式下落，與煙氣逆流運動，進行熱量交換，熱能回收率很高，同時可高效除塵及吸收有害物質(zhì)。

但是，此類裝置回收的熱能品質(zhì)較低，凝結(jié)水含酸性，使用受到限制；混合換熱裝置長期與酸性噴淋水接觸，易腐蝕，一般要采用鑄鐵、鋁合金、耐酸鋼材或塑料進行制造。

二、冷凝式鍋爐及應用現(xiàn)狀

如果燃氣鍋爐的排煙溫度降低到足夠低的水平，那么煙氣中呈過熱狀態(tài)的水蒸氣就會凝結(jié)而放出汽化潛熱，使煙氣中水蒸氣的汽化潛熱得以回收利用的鍋爐稱為冷凝式鍋爐。

世界上首臺冷凝式鍋爐1979年誕生于荷蘭，1980年開始應用于實際工程中。由于其明顯的節(jié)能與環(huán)保效益，自20世紀80年代起，在北美和歐洲得到迅速發(fā)展，20世紀90年代初開始在英國、德國和法國廣泛應用。鍋爐增設各種型式熱交換器，以利用煙氣中水蒸氣冷凝時放出的汽化潛熱。這樣，由于在供熱系統(tǒng)中廣泛使用冷凝式鍋爐使燃料消耗量大大減少，節(jié)約了能源。大量的實驗結(jié)果表明，當燃用天然氣時，鍋爐的保養(yǎng)工作量很少，熱效率可提高10%~15%。

國外冷凝式供熱鍋爐的生產(chǎn)與應用已具有一定的規(guī)模。荷蘭1995年共有230萬臺用于住宅；法國2000年在全部供熱鍋爐中冷凝式占一半以上；俄羅斯1993年已開始批量生產(chǎn)；而我國目前尚無冷凝式鍋爐的生產(chǎn)廠家。因此，對冷凝式鍋爐的研制與應用應給予足夠的重視。

康丹森全預混冷凝鍋爐卓越的安全系統(tǒng)

超壓保護系統(tǒng)：超過6公斤水壓時，鍋爐自動停止運行

自動排氣閥：排出鍋爐內(nèi)水循環(huán)產(chǎn)生的空氣，確保系統(tǒng)正常運行，防止腐蝕

離子探針：檢查燃燒機是否燃燒，如果沒有火焰，自動關(guān)閉進氣口確保系統(tǒng)安全

低水壓安全保護：時刻檢查鍋爐水壓，如果壓力低于0.8公斤，鍋爐自動關(guān)閉

溫度安全保護：如果鍋爐水溫超過95℃，自動停爐

二級過熱保護：鍋爐水溫超過105℃，自動停爐

煙氣溫度安全防護：煙氣感應器檢測煙氣溫度，如果煙氣溫度超過極限，系統(tǒng)停止運行

防凍保護：當鍋爐水溫低至4℃，鍋爐會自動升溫到15℃以免結(jié)霜（鍋爐電壓必須開啟）

水泵保護：如果鍋爐長期不用，水泵自動定期、定時運轉(zhuǎn)

軍團桿菌防護：生活熱水儲罐內(nèi)的水低于60℃長時間不用，會生成軍團桿菌，鍋爐會定時自動運行使水溫達到65℃，避免生成軍團桿菌

高低電壓保護：鍋爐不會因電壓變動而受到損壞

一體式完全冷凝蒸汽鍋爐不同于普通清潔燃料鍋爐，該系列鍋爐的效率達到極限，有害物質(zhì)的排放量更低。

排煙余熱梯級利用，充分提高鍋爐效率；

排煙溫度低，熱效率高達100%以上,將鍋爐的效率發(fā)揮至極限；

NOx、COx、SOx等有害物質(zhì)排放大量減少；

天然氣的大部分成分是甲烷（CH4）,燃燒產(chǎn)物中水蒸氣占18%以上，1立方天然氣燃燒后，可產(chǎn)生1.55Kg的水蒸氣；

在鍋爐排煙的可利用的熱能中，水蒸氣的汽化潛熱占有很大的份額，大約為3700KJ/Nm3,占天然氣低位發(fā)熱量的10%以上；

普通鍋爐燃燒產(chǎn)生的熱量80~85%傳給了工質(zhì)，散熱占1%左右，而根據(jù)燃料的不同，較大的排煙損失可高達高位發(fā)熱量的20~30%;

對于普通天然氣鍋爐而言，水蒸氣所帶走的熱損失占整個排煙損失的55%~75%；

將鍋爐排煙溫度降低到水蒸氣露點以上，鍋爐效率可提高2~5%，若將排煙溫度降低到露點以下，挽回了水蒸氣的汽化潛熱，可使熱效率提高11%~15%以上。

冷凝鍋爐的三大工作原理

　　冷凝鍋爐由于它的煙氣回收技術(shù)，熱效率可以達107%~109%，而普通鍋爐則只有90%~92%的熱效率，因此，在運行費用上冷凝鍋爐要低許多。另外，由于冷凝鍋爐將煙氣中的溫度下降而產(chǎn)生冷凝水，從而使煙氣中的NOX排放物大大下降，達5星級標準。不過，目前冷凝鍋爐的價格較貴，所以初次投資本錢較大。目前市場上冷凝鍋爐的熱交換器裝置有不銹鋼和硅鋁鎂合金的兩種，其中康丹森冷凝鍋爐是硅鋁鎂合金的，傳熱更快，更耐腐蝕！

　　冷凝鍋爐熱效率影響因素：

　　冷凝鍋爐與普通燃氣鍋爐不同的是，冷凝鍋爐的熱負荷越小，熱效率越高，而整個供暖季的熱負荷大約在30-50%，因此冷凝鍋爐能夠保持較高的熱效率。冷凝鍋爐的回水溫度越低，熱效率越高，但是當回水溫度低于50℃時，普通的燃氣鍋爐會產(chǎn)生大量的冷凝水，因此冷凝鍋爐對鍋爐材質(zhì)要求很高。

　　冷凝鍋爐采用全預混燃燒方式：

　　全預混燃燒方式能夠?qū)⒖諝夂腿細獾谋壤刂圃诜秶ＷC混合氣體的過?？諝庀禂?shù)在1.2-1.3之間，既能夠保證燃料充分燃燒，又能夠減少氮氧化物的生成，降低鍋爐熱損失。

　　冷凝鍋爐輻射換熱與對流換熱相結(jié)合：

　　冷凝鍋爐采用鼓風式全預混燃燒器，燃燒頭表面為金屬纖維編織物，只在燃燒頭的筒壁上形成一層淡藍色火焰，并且由于筒壁的溫度很高，便形成了一個高溫輻射源，與不銹鋼大氣式燃燒器相比，金屬纖維燃燒器既有輻射換熱，又有對流換熱，換熱效果更好。