冷凝式燃?xì)忮仩t應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢研究

摘 要：對冷凝式燃?xì)忮仩t的國內(nèi)外應(yīng)用狀況進(jìn)行了總結(jié)，從新進(jìn)控制技術(shù)的融入、耐久性設(shè)計(jì)、可再生能源的整合等三個方面分析了我國鍋爐技術(shù)發(fā)展的趨勢。

關(guān)鍵詞：鍋爐；技術(shù)；發(fā)展趨勢

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.020

我國目前應(yīng)用的鍋爐主要是常規(guī)鍋爐（燃煤鍋爐）和普通的燃?xì)庠O(shè)備，技術(shù)水平不夠，所以鍋爐的排煙溫度一般都很高，在200°C左右，沒有充分利用煙氣中的潛熱，因此鍋爐的平均熱效率，不是很高，一般都在80%左右，相比國際先進(jìn)水平來說，低了將近10%，不僅大量的浪費(fèi)了能源，同時也嚴(yán)重的污染了環(huán)境[1]。

由于冷凝式燃?xì)忮仩t具有較高的鍋爐熱效率、能夠大量的節(jié)約能源，同時排出的煙氣對環(huán)境污染低的原因，其在國外得到了大量的研發(fā)和應(yīng)用，逐漸被國內(nèi)的人們重視起來。冷凝式鍋爐燃燒的物質(zhì)主要是天然氣等潔凈型燃料，里面的主要成分是碳水化合物，含有很少量的硫。燃燒后的產(chǎn)物主要是水和二氧化碳。煙氣中含有大量的水蒸氣，硫化物很少，因此可以把排煙溫度降低，充分利用水蒸氣的汽化潛熱加熱給水或預(yù)熱空氣，提高冷凝式鍋爐的熱效率[1]。

1 冷凝式燃?xì)忮仩t應(yīng)用現(xiàn)狀

效能冷凝式鍋爐最早出現(xiàn)在90年代末的美國市場，其銷售量成指數(shù)成長。近二十年來，鍋爐市場已經(jīng)緩慢地由標(biāo)準(zhǔn)、無冷凝系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成較有效率的冷凝設(shè)備及裝置，獲得快速發(fā)展契機(jī)。經(jīng)幾十年來運(yùn)轉(zhuǎn)生命周期的量測，采購一項(xiàng)新設(shè)備時，是否更換冷凝或非冷凝的鍋爐是一項(xiàng)重要的選擇，現(xiàn)今大部份的專業(yè)工程師尋求最具能源效率的加熱設(shè)計(jì)。自從 2012 年，美國最小的氣體加熱水鍋爐效率要求是82%，而以油加熱水鍋爐效率要求是84%。為了達(dá)到 90%以上水平，決策者應(yīng)該考慮安裝冷凝式鍋爐，這些單元可提供最大的熱效能，典型鋁質(zhì)或不銹鋼冷凝模塊供應(yīng)高于90%年度燃料操作效率。冷凝式鍋爐從水蒸汽冷凝成液態(tài)水所排放氣體而獲得額外的熱，因此恢復(fù)水蒸發(fā)的潛在熱，在獲得一些廢熱方面，在適當(dāng)條件下運(yùn)作，冷凝式鍋爐熱交換器比傳統(tǒng)鍋爐提升超過10%熱效能。一些鍋爐制造商目前增加第二個熱交換器或同流熱交換器，以改善傳統(tǒng)非冷熱交換器的效能。維持最優(yōu)化鍋爐效率的關(guān)鍵重點(diǎn)在于二氧化碳排放最小化、節(jié)省燃料資源及降低設(shè)備操作成本等。

目前，冷凝式鍋爐在國內(nèi)的推廣范圍并不是很大。我國目前有部分廠家生產(chǎn)冷凝式鍋爐，而且對煙氣冷凝采取不同了的方式，有的廠家嘗試采用了濕煙氣冷凝換熱技術(shù)，技術(shù)基本上都是在國外的基礎(chǔ)上改進(jìn)的，沒有自己研制的品牌。冷凝式鍋爐的生產(chǎn)與應(yīng)用在我國處于起步階段，與西方發(fā)達(dá)國家先進(jìn)的技術(shù)及針對天然氣這種燃料采用的燃燒方式和設(shè)備相比有很大的一段差距[1]。

2 冷凝式燃?xì)忮仩t發(fā)展趨勢

（1）先進(jìn)控制技術(shù)的融入。越來越多的鍋爐制造廠商致力于提供具有先進(jìn)控制功能的鍋爐系統(tǒng)，冷凝式鍋爐相較于傳統(tǒng)無冷凝式鍋爐具有容易安裝、控制簡便的優(yōu)點(diǎn)。除安裝容易的特性外，冷凝鍋爐也著重于鍋爐控制，包括遙控及診斷、鍋爐與鍋爐通信、最大到最小輸入的調(diào)整、交替延遲隔熱層及整合設(shè)備自動化系統(tǒng)等。無論在何地，設(shè)備管理人員均可以通過智能手機(jī)、計(jì)算機(jī)、平板電腦及其它設(shè)備加以控制，并允許一人操作以更改及最優(yōu)化設(shè)置，查閱預(yù)警及調(diào)整天氣變化參數(shù)。

許多機(jī)構(gòu)（如學(xué)校、醫(yī)院等）的建筑設(shè)置具有裕度及可靠性的多個鍋爐。由于成本或空間的限制等原因，其它設(shè)施已安裝或改裝了多模塊化鍋爐，在這種情況下，安裝智能控制鍋爐可以有效節(jié)省能量?，F(xiàn)代的冷凝型鍋爐也有能力與樓宇自動化系統(tǒng)進(jìn)行通信，樓宇自動化系統(tǒng)的好處在于改善用戶的舒適度、保證建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)高效運(yùn)行、降低能源消耗及運(yùn)行成本。另一個進(jìn)步是 0-10V直流輸出信號，方便系統(tǒng)與舊鍋爐整合。用 0-10V直流輸出信號，并非替換所有鍋爐，設(shè)備可以安裝一個冷凝鍋爐以提高效率，并作為主鍋爐運(yùn)行單元。如果需要更多的熱量，則輸出信號開啟舊鍋爐及先前調(diào)節(jié)冷凝鍋爐。這種混合動力系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的整體效率，并且降低了客戶初始投資[2]。

（2）重視耐久性設(shè)計(jì)。冷凝是相當(dāng)新的技術(shù)，所以很難證明這些設(shè)備的耐久性，若保養(yǎng)得宜，這些設(shè)備是有可能可以持續(xù) 15 到 20 年。在冷凝鍋爐用鋁或不銹鋼熱交換器監(jiān)測年度熱傳導(dǎo)流體的效率，根據(jù)結(jié)果，可以采取提高鍋爐效率行動，從而降低每年運(yùn)行成本。

冷凝熱交換器是以非金屬冷凝的底層，它大大地降低了熱交換器腐蝕問題。雖然高度耐用的復(fù)合底層受酸性冷凝水的影響不大，而鋁或不銹鋼底部卻都受影響，非金屬底層熱交換器能保護(hù)抵抗來自長期持久使用導(dǎo)致侵略性冷凝的腐蝕。

（3）可再生加熱源的整合。鍋爐設(shè)計(jì)的未來是與可再生加熱源（如太陽能、地?zé)崮堋L(fēng)能、生質(zhì)能等）整合成一體的。以太陽能為例，西美預(yù)加熱水槽應(yīng)用很普遍。太陽能熱水器通常無法提供自己足夠加熱的水，但它可以提高系統(tǒng)的能源效率以及與鍋爐一起串聯(lián)運(yùn)行，當(dāng)水溫低于某一水平時，鍋爐會啟動以提供補(bǔ)充熱量。在溫和氣候條件下，地?zé)崮茉慈諠u盛行[3]。此應(yīng)用使用地源熱泵供熱和冷卻，地?zé)釤岜檬褂玫孛嫦碌淖匀粶囟鹊耐寥纴眍A(yù)熱水。地?zé)峁┡椒梢詼p少所用的天然氣、電力或鍋爐采用節(jié)省能源的石油，當(dāng)需要更多的熱量時，再啟動電力或常規(guī)熱水鍋爐，安裝鍋爐與可再生能源技術(shù)和環(huán)保供暖系統(tǒng)結(jié)合使用，以提高效率的組合正在上升。

3 結(jié)論

冷凝式鍋爐在設(shè)計(jì)和技術(shù)已經(jīng)歷經(jīng)很長的路，未來的冷凝式鍋爐具有先進(jìn)控制、高效加熱和容易整合到現(xiàn)有的鍋爐系統(tǒng)等特性，為用戶降低能源成本。針對國內(nèi)外冷凝式鍋爐的發(fā)展?fàn)顩r，我們應(yīng)該抓住這個機(jī)遇，研究出具有中國特色的中小型系列天然氣供熱鍋爐（具有高效的冷凝回收裝置），提高天然氣利用水平，提升國際競爭力。

參考文獻(xiàn)：

[1]柳鵬飛.高效節(jié)能型冷凝式鍋爐的研究與開發(fā)[D].大連理工大學(xué)，2012.

[2]周帥.燃?xì)忮仩t煙氣余熱冷凝回收研究與應(yīng)用[D].山東大學(xué)，2012.

[3]莊斌舵，陳興華.節(jié)能的冷凝式供熱鍋爐能源研究與利用[J].暖通空調(diào)，2005.

作者簡介：吳恒峰（1977-），男，滿族，遼寧鳳城人，本科，學(xué)士，工程師，研究方向：特種設(shè)備檢驗(yàn)。