關(guān)于冷凝式燃?xì)忮仩t的節(jié)能與環(huán)保特性的分析

摘 要：天然氣鍋爐相比燃煤鍋爐雖然在環(huán)保方面優(yōu)勢(shì)突出，但其排出的煙氣中存在大量潛熱的水蒸氣，造成不可忽視的熱損失，所以人們嘗試通過(guò)應(yīng)用冷凝式燃?xì)忮仩t，使其在保持天然氣鍋爐的環(huán)保性的同時(shí)，節(jié)能效果更加突出，在此背景下，文章針對(duì)冷凝式燃?xì)忮仩t的節(jié)能和環(huán)保特性兩方面展開研究，為冷凝式燃?xì)忮仩t的推廣應(yīng)用做出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：冷凝式燃?xì)忮仩t；節(jié)能；環(huán)保特性

前言

冷凝技術(shù)是現(xiàn)階段我國(guó)主要應(yīng)用的燃?xì)忮仩t節(jié)能技術(shù)之一，可以有效的提升燃?xì)忮仩t的效率，冷凝式燃?xì)忮仩t就是利用冷凝式換熱器將燃?xì)忮仩t排煙中含有的水蒸氣凝結(jié)，進(jìn)而使鍋爐熱效率提升的同時(shí)，燃?xì)忮仩t排煙對(duì)環(huán)境的污染程度降低，在實(shí)踐中人們發(fā)現(xiàn)，此類燃?xì)忮仩t的應(yīng)用，會(huì)使燃?xì)忮仩t的熱效率提升近15%，可見廣泛應(yīng)用冷凝式燃?xì)忮仩t在提升能源利用率方面的重要意義。

1 冷凝式燃?xì)忮仩t的節(jié)能特性

1.1 冷凝式燃?xì)忮仩t熱效率計(jì)算方法

目前冷凝式燃?xì)忮仩t的熱效率主要通過(guò)正平衡測(cè)量法和反平衡測(cè)量法計(jì)算獲取，前者在明確輸入和輸出熱量的基礎(chǔ)上，利用公式 ×100計(jì)算獲取，其中，B代表燃料量、hcs和hjs分別代表工質(zhì)出口和進(jìn)口的焓值、G代表工質(zhì)的流量、Qr代表燃料的低位發(fā)熱量[1]。后者是在明確各類燃燒產(chǎn)物熱損失和鍋爐散熱損失的基礎(chǔ)上，利用100· -q2-q3-q4，對(duì)鍋爐熱效率進(jìn)行計(jì)算的方法，其中Q高和Q低分別代表高位和低位的發(fā)熱量，q2、q3、q4分別代表排煙、散熱、燃料未完全燃燒所產(chǎn)生的熱損失，此方法的應(yīng)用范圍相對(duì)較廣泛?，F(xiàn)階段我國(guó)廣泛應(yīng)用的冷凝式燃?xì)忮仩t的q4、q3均在0.5%以下，而排煙出口處的一氧化碳含量在1000ppm以下，按照以上兩種計(jì)算方法[2]。可以發(fā)現(xiàn)，決定目前我國(guó)冷凝式燃?xì)忮仩t節(jié)能效果的因素主要是排煙過(guò)程中產(chǎn)生的熱損失，所以在研究冷凝式燃?xì)忮仩t的節(jié)能特性時(shí)主要針對(duì)其排煙熱損失進(jìn)行。

1.2 影響冷凝式燃?xì)忮仩t節(jié)能特性的因素

1.2.1 燃?xì)夥N類

由于目前在冷凝式燃?xì)忮仩t中應(yīng)用的燃?xì)獍ㄌ烊粴?、液化氣等多種類型，各種燃?xì)庠诔煞?、發(fā)熱量等方面的特性決定其在燃燒過(guò)程中對(duì)空氣的需求量和產(chǎn)物存在差異，按照燃燒化學(xué)反應(yīng)式CmHn+（m+ ）O2=mCO2+ H2O+Q，在常規(guī)情況下，燃?xì)庵蠬元素含量與其節(jié)能效果之間會(huì)具有較顯著的正相關(guān)性[3]。但冷凝式燃?xì)忮仩t在燃燒天然氣的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生相比其他種類鍋爐更多的水蒸氣，占煙氣容積18%至25%，使煙氣露點(diǎn)溫度相比更高，進(jìn)而加大高位和低位發(fā)熱量的差額，使煙氣中存在的50%至79%的熱量被排煙中的水蒸氣攜帶，冷凝式燃?xì)忮仩t通過(guò)冷凝器可以直接利用水蒸氣攜帶的熱量，使鍋爐達(dá)到節(jié)能效果。

1.2.2 排煙溫度

常規(guī)燃?xì)忮仩t在燃燒過(guò)程中，排煙溫度和過(guò)量空氣系數(shù)分別在250攝氏度和1.15以下，此時(shí)其熱效率可以達(dá)到90%左右，而冷凝式燃?xì)忮仩t在應(yīng)用的過(guò)程中，其熱效率會(huì)提升到98%甚至105%，這與冷凝式燃?xì)忮仩t的露點(diǎn)溫度相比更低具有密切的關(guān)系，露點(diǎn)溫度的大小與煙氣中水蒸氣的含量之間具有較明顯的正相關(guān)性。通常情況下燃?xì)忮仩t的煙氣露點(diǎn)溫度在55至60攝氏度之間，如果冷凝式燃?xì)忮仩t的露點(diǎn)溫度在58.2攝氏度時(shí)，排煙處煙氣溫度比其小，冷凝式燃?xì)忮仩t會(huì)直接將煙氣中含有的水政其冷凝，是水蒸氣中存在的潛熱和被汽化的水蒸氣中存在的潛熱被直接回收利用，達(dá)到節(jié)能的效果，如果在冷凝式燃?xì)忮仩t的露點(diǎn)溫度在58.2攝氏度時(shí)，排煙處煙氣溫度比其大，冷凝式燃?xì)忮仩t會(huì)通過(guò)冷凝器中相比煙氣換熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)更突出的換熱螺紋管對(duì)流過(guò)的煙氣進(jìn)行冷凝，同樣達(dá)到節(jié)能的效果，不過(guò)此時(shí)的冷凝過(guò)程相比更加復(fù)雜。

1.2.3 過(guò)量空氣系數(shù)

過(guò)量空氣系數(shù)的大小與煙氣體積之間具有較顯著的正相關(guān)性，所以在其不斷增加的過(guò)程中，必然導(dǎo)致露點(diǎn)溫度隨著水蒸氣分壓力的不斷縮減而下滑，使冷凝式燃?xì)忮仩t的冷凝效果受到影響。通常情況下，過(guò)量空氣系數(shù)為1.15情況下，對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)溫度就是58.2攝氏度，在過(guò)量系數(shù)超過(guò)1.15的情況下，露點(diǎn)溫度會(huì)逐漸低于58.2攝氏度，使出口處煙氣溫度小于露點(diǎn)溫度的概率不斷縮減，這對(duì)冷凝器直接汽化水蒸氣，利用水蒸氣攜帶潛熱的效果會(huì)產(chǎn)生消極影響[4]。

除上述影響因素外，在冷凝式燃?xì)忮仩t應(yīng)用的過(guò)程中，冷凝器的性能等因素也會(huì)對(duì)其節(jié)能性產(chǎn)生影響，所以在具體應(yīng)用冷凝式燃?xì)忮仩t的過(guò)程中，要想充分利用其節(jié)能特性，要對(duì)各方面影響因素綜合考慮和協(xié)調(diào)。

2 冷凝式燃?xì)忮仩t的環(huán)保特性

由于燃?xì)忮仩t中使用的燃?xì)猓谌紵髸?huì)產(chǎn)生二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、硫化物、粉塵、碳?xì)浠衔锏葘?duì)空氣產(chǎn)生嚴(yán)重污染的氣體和粉塵，所以在用冷凝式燃?xì)忮仩t替代傳統(tǒng)燃?xì)忮仩t的過(guò)程中，要有意識(shí)的對(duì)其環(huán)保特性進(jìn)行優(yōu)化。冷凝式燃?xì)忮仩t在應(yīng)用的過(guò)程中，可以直接利用冷凝器在煙氣中產(chǎn)生大量的水蒸氣，是其和煙氣中含有的各種有害物質(zhì)進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)等理化反應(yīng)，使這些有害砌體由氣態(tài)轉(zhuǎn)化成液態(tài)，進(jìn)而被有效的收集，并傳輸至相應(yīng)的處理廠集中的處理，這不僅可以使燃?xì)馊紵^(guò)程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)不能直接的向空氣排放，降低了有害氣體對(duì)空氣的污染和破壞，而且在燃?xì)忮仩t應(yīng)用的過(guò)程中，可以社區(qū)專項(xiàng)的脫硫工藝，降低了企業(yè)在設(shè)備成本方面的投入，所以冷凝式燃?xì)忮仩t在環(huán)保方面的效果也極為突出。在實(shí)踐中人們發(fā)現(xiàn)，在排氣溫度在25至40攝氏度，而空氣過(guò)量系數(shù)在1至1.4之間的情況下，可以使排除煙氣中一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫的體積濃度分別縮減1.58×10-6至5.82×10-6m3/m3、1.19×10-6至2.92×10-6m3/m3、36×10-6至103×10-6m3/m3、1270×10-6至4591×10-6m3/m3，而且具體的環(huán)保效果會(huì)隨著水蒸氣溫度的變化和空氣過(guò)量系數(shù)的變化上下浮動(dòng)；在排氣溫度在25至40攝氏度，而空氣過(guò)量系數(shù)在1至1.4之間的情況下，排除煙氣中一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫的體積濃度的縮減與水蒸氣的吸收也具有一定的關(guān)系，通常情況下，一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫的吸收率會(huì)分別達(dá)到8.6%、2.0%、0.107%和100%，這進(jìn)一步證實(shí)冷凝式燃?xì)忮仩t在環(huán)保方面的有效性。現(xiàn)階段人們常識(shí)將燃煤鍋爐、燃?xì)忮仩t、燃油鍋爐和冷凝式燃?xì)忮仩t的環(huán)保特性進(jìn)行對(duì)比，但結(jié)合各方面的研究成果均體現(xiàn)出冷凝式燃?xì)忮仩t在環(huán)保方面的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，為冷凝式燃?xì)忮仩t的推廣應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述分析可以發(fā)現(xiàn)，冷凝式燃?xì)忮仩t既具有傳統(tǒng)燃?xì)忮仩t在環(huán)保方面的優(yōu)勢(shì)，又可以彌補(bǔ)燃?xì)忮仩t在熱損失方面的缺陷，與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和環(huán)境保護(hù)的要求高度一致，所以在工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中應(yīng)有意識(shí)的推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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