冷凝锅炉 恒温泳池
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冷凝锅炉
壁挂冷凝式锅炉
欧洲高效、环保新型冷凝式燃气锅炉
热效率高达109%、污染排放减少10倍、重量减轻2/3、体积减小1/2
  当今能源和环保是我们越来越关心的问题。随着经济的快速发展,人类对能源的需求以及在环境保护方面的意识,正在积极地采取应对措施。在锅炉的节能与环保技术方面,欧洲在上世纪70年代就开始开发、应用高效的冷凝式锅炉。目前欧洲的冷凝式锅炉技术已发展到热效率可高达109%,而烟气排放的氮氧化合物达到NOX<35mg/kwh的超低污染排放,比国内传统锅炉节能20%-30%,污染排放降低了10倍。欧洲现已全面推广使用冷凝锅炉,并有多个国家开始限制非冷凝式锅炉的使用。
冷凝锅炉的原理
  冷凝锅炉的应用在此以天然气燃气冷凝式锅炉为例,天然气的可燃成份主要是甲烷CH4,燃烧时它与空气中氧分子及氮分子结合。
  根据以上可以看出,燃烧所产生的热值有两种数值,分别把它们称作低热值PCI和高热值PCS。即:
  低热值PCI=燃料燃烧后释放的热值,假定燃烧产物中含有的水处于水蒸气状态;
  高热值PCS=燃料燃烧后释放的热值,假定燃烧产物中含有的水处于冷凝状态。
  锅炉的热效率也就具有二种数值,取决于它是以低热值(PCI)和高热值(PCS)。这两种热值的差值由于燃料的不同而不同。
  可以看出,对于天然气而言,PCI/PCS的比值较大。这也正是随着天然气到来冷凝技术应用的必要性。
  锅炉的热效率决定了锅炉的性能,这是选择锅炉的主要参数。热效率是锅炉输出的有效热量与其消耗的能量之比。消耗的能量可用两种不同的方式来表示,即高热值能量kwhPCS和低热值能量kwhPCI。所以对于一台锅炉采用不同的能量消耗计算方式便可得到两种不同的热效率。在我国计算锅炉的热效率是以低热值PCI计算,与欧洲相同,而美国等一些国家则采用高热值PCS计算。对于天然气而言,锅炉的高热值效率RPCS=0.9RPCI低热值效率。我们通常所见的锅炉,如果热效率为90%的话,若按高热值计算,热效率就应该是81%。
  对于一台天然气燃气锅炉,如果锅炉的有效输出功率为90kwh,效率为90%的话,那么这台锅炉就有10kwh显热损失。这部分显热是通过烟气而被排出以及通过锅炉的对外散热。但是如果以高热值来计算的话,锅炉还有11kwh的汽化潜热没有被利用,而是以烟气中的水蒸气形式被排出室外了。
  RPCS=0.9RPCI RPCI= RPCS /0.9=111%
  那么以低热值效率方式表示按高热值计算的话,天然气燃气锅炉的最高效率为111%,所以该锅炉消耗的能量为111kwh(PCI=0.9PCS)。我们可以看出有10kwh的显热和11kwh的潜热未被利用。也就是这台锅炉实际有21%的能量没有被利用。
  冷凝锅炉,就是把传统锅炉中随烟气被排出的热量予以回收,让烟气在低于露点的温度中冷却,一部分水蒸气在冷凝中释放汽化潜热,同时锅炉也吸收一部分烟气中的显热。
不同锅炉的比较
  我们可以通过以下看出不同的锅炉它们的热效率及能源利用状况:


普通锅炉
  如果以一台输出功率为1400kwh,热效率为90%的普通热水锅炉来计算,有10%即155.6kwh的显能损耗和11%既171.1的潜能损耗。若采用冷凝式锅炉的话,可最高获得19%的热量,即295.6kwh。







低温供暖锅炉
  如果以一台输出功率为1400kwh,热效率为93%的低温供暖热水锅炉来计算,有7%即105.4kwh的显能损耗和11%既165.6的潜能损耗。若采用冷凝式锅炉的话,可最高获得16%的热量,即240.9kwh。






冷凝锅炉
  0.5%炉体辐射损失,1%烟气显热损失,0.5%未回收的水蒸气的潜热损失,最高可以获得有效热效率109%。





冷凝锅炉的特点
  欧洲新型冷凝式燃气锅炉热效率比普通锅炉提高20%-30%,比低温供暖锅炉提高10%-15%,已达到欧洲最高能效标准****CE四星级标准,热效率高达109%,氮氧化合物的排放NOx<35mg/kwh达到了极低污染的排放,比普通锅炉降低了10倍的污染排放,比低温供暖锅炉降低了1/3的污染排放,CO2的排放量也比过去降低了15%。由于冷凝锅炉将燃烧后的烟气中产生氮化合物、硫化合物、碳化合物等酸性物质被冷凝收集,有效地降低了烟气对酸雨及大气温室效应的影响。
  但对于锅炉而言,耐腐蚀这是关键因素。只有锅炉具有理想的材质才可实现上述的节能和环保的目的。欧洲最新型的冷凝锅炉采用导热和耐腐蚀性能极佳的硅铸铝铸造而成,具有超长的使用寿命,同时锅炉的重量也减轻了很多,差不多每1kwh功率相当于1kg锅炉重量,是普遍的锅炉重量的1/3。冷凝锅炉当然对锅炉的燃烧器也有极高的要求,通常都采用无焰燃烧方式,全预混比例调节,运行噪音比普通锅炉降低15%-20%,由于锅炉内烟气冷凝后产生弱酸性液体,对锅炉燃烧内腔可起着清除积碳等燃烧杂质的作用,不会向普通锅炉那样形成换热效率下降,所以对炉膛内腔几乎不需要保养。锅炉燃气采用比例调节,功率可在10%~100%之间根据热需求进行无级调节。冷凝锅炉的另一优势就是对烟囱的要求变的非常简单,通常排烟温度只比环境温度只高30℃—40℃,最高一般不超过70℃ 烟囱甚至可以用塑料来制作,由于几乎没有污染完全可以低空排放。
冷凝锅炉的应用
  冷凝锅炉的应用:我们为了得到更高的锅炉热效率,适当地降低锅炉的出水温度,这是极其重要的,对冷凝锅炉更是如此。通常建议出水温度在60℃—70℃。冷凝锅炉可用于中央空调热源或是提供生活热水,当用于泳池、地采暖等低温加热系统时热效率可达到最高的理想值。欧洲通常所用的冷凝锅炉有壁挂锅炉和落地锅炉,壁挂式冷凝锅炉主要用于家庭及小型商业供热系统,也可多台联机用于较大的供热系统。落地式冷凝锅炉通常用于大型供热系统,也可多台联机用于更大的供热系统。以下是两种典型的多台联机系统:

壁挂式冷凝锅炉多台联机系统,最多可实现十台联机运行,单机最大输出功率为90kwh。

冷凝锅炉多台联机系统,最多可实现十台联机运行,单机最大输出功率为1140kwh。
应用实例
  南京某酒店式公寓160套,每套有厨房和卫生间,要求24小时供恒温热水,所提供的能源为天然气。由于该建筑为全玻璃慕墙,且未设置独立烟道,安装普通锅炉则会使烟囱破坏建筑的整体造型,也无法达到环保要求,采用冷凝锅炉的方案如下。
  根据计算可得该公寓日消耗热水量:Cgj=户数(n)*平均日用水量(Cj)*修正系数(K)*用水等级系数(Cs)=160*150*0.9*1.1=23760L
  采用半即热式加热方式,在储水罐蓄满热水的情况下,系统应该能够补偿10分钟的高峰流量及保证2小时用水高峰的耗热量。取每户10分钟的高峰流量Qp=860L/h,每户2小时的高峰流量C2h=220L。
  每天2小时的高峰总流量Cg2h=户数(n)*每户2小时的高峰流量(C2h )*修正系数(S)*用水等级(Cs)=160*220*0.248*1.1=9602.6L。
  S=0.896*(1/n0.253)=0.248
  每天10分钟的高峰总流量Qpq=户数(n)*每户10分钟的高峰流量(Qp) *同时使用系数(m)*用水等级(Cs)=160*860*0.2*1.1=30272L/h。
  其中m取0.2
  10分钟的高峰总流量为30272/6=5045L
  如果选板式换热器的换热量为:360KW
  10分钟内能提供热水量为360*600/4.18*(60-10)=1033.5L
  所需热水罐的最小体积为:5045-1033.5=4011.5L
  2小时内能提供热水量为360*7200/4.18*(60-10)=12402L>9602.6L。
  结论,该板式换热器的加热功率能够保证2小时用水高峰的耗热量及10分钟的高峰流量。热水罐的最小体积为4M3
  用4小时加热23760L热水,所需功率为:P≈345KW<360KW。
  所以系统所需要的供热功率可选为360KW,可以选择的冷凝锅炉:
  1、C310 Eco,最大功率为353KW,一台。
  2、MC90,单台输出功率为90KW,建议选择四台,则总输出功率为360KW。
  系统图如下:

相关链接:壁挂冷凝式锅炉 | 落地冷凝式锅炉
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