CN204757384U - 一种用于锅炉的全冷凝装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于锅炉的全冷凝装置，包括冷热分区水箱及其外循环水路，所述冷热分区水箱分为冷水区和热水区，所述外循环水路包括节能器、冷凝器、循环泵、给水泵，冷水区、循环泵、冷凝器、热水区依次相连，热水区、给水泵、节能器依次相连。本实用新型适合烟气中水蒸汽含量较多的锅炉，特别适用于燃气锅炉。

Description

一种用于锅炉的全冷凝装置

技术领域

本实用新型涉及一种冷凝装置，尤其是用于锅炉的全冷凝装置。

背景技术

锅炉中，燃料特别是燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量称为高位发热量，而水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量称为低位发热量。

燃料的高位发热量在数值上大于其低位发热量，差值为水蒸气的汽化潜热，燃料种类不同燃烧后水蒸气在烟气所占的比例也不同。天然气含氢元素的比例比较大，燃烧产生烟气中的水蒸汽的含量大，天燃气高位发热量9450kcal/Nm3—汽化热950kcal/Nm3（潜热）=低位发热量8500kcal/Nm3，每1Nm3天然气燃烧后可以产生1.7Kg水蒸汽，可见里面含有可观的汽化潜热，约4000kJ，占天然气高位发热量的10%左右。在排烟较高时（传统锅炉排烟温度大约在250℃左右），水蒸汽不能冷却凝结放出热量，随烟气排放而浪费，且高温烟气中含有大量显热也一起被浪费掉，形成很大的排烟损失。因此传统燃气锅炉（第一代）热效率是以低位发热值计算所得，一般只能达到88%~92%。

根据最新的国家强制节能规范（TSGG0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》的要求（控制排烟温度≤170℃），现一般采用在锅炉排烟口处加装节能器，利用锅炉补给水冷却烟气，排烟温度可控制在150℃左右。称为第二代燃气锅炉，但也只是吸收了一部分烟气中的显热而已，水蒸汽中的潜热未能吸收。

水蒸汽的露点在60℃左右,当烟气温度低于60℃时,烟气中的水蒸汽全面冷凝，只有锅炉排烟温度达到这个温度以下才称为全冷凝锅炉。

传统燃气锅炉热效率按燃料低位发热量计算为90%左右。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于锅炉的全冷凝装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：包括冷热分区水箱及其外循环水路，所述冷热分区水箱分为冷水区和热水区，所述外循环水路包括节能器、冷凝器、循环泵、给水泵，所述冷水区、循环泵、冷凝器、热水区依次相连，所述热水区、给水泵、节能器依次相连。本实用新型的有益效果是，独立的冷热分区水箱连节能器后，无论锅炉在运行中是否补水，节能器中始终有软水在常压循环流动回收余热并能储存热量；消除了常规节能器存在的间断换热、易产生汽蚀、沸腾、承压运行等安全隐患，解决了其间歇回收余热、效率低等问题；软水在冷凝器管中常压循环流动并加热，使其从常温升高至40－90℃进入除氧器或直接给锅炉补水、热力除氧所耗蒸汽约占总蒸发量的10%左右,提高除氧器进水温度后大大减少除氧自用蒸汽,提高锅炉给水温度，缩短大火燃烧升压时间，降低燃料消耗量。

进一步，所述冷热分区水箱中设纵向隔板，一边是冷水区，另一边是热水区，冷水区和热水区的底部相通。本实用新型的有益效果是，在满足冷热分区功能的同时，其分区结构简单，制造容易。

附图说明

图1是冷热分区水箱循环系统示意图。

图2是本实用新型应用于锅炉时常温给水系统流程示意图。

图3是本实用新型应用于锅炉时105℃给水系统流程示意图。

具体实施方式

参见图1至图3，锅炉本体70，由汽包及其附件，各受热面、联箱及其联系管道，汽水系统管道和附件，燃烧设备，烟风管道，包括平台、扶梯的构架，炉墙组成。

锅炉本体70连冷热分区水箱及其外循环水路，冷热分区水箱分为冷水区20和热水区30，外循环水路包括节能器41、冷凝器42、循环泵43、给水泵44，常温软化水进入冷水区20，通过循环泵43进入冷凝器42，然后回到热水区30，再经给水泵44进入节能器41，之后，再进入锅炉本体70，使排烟温度得到最大限度的降低。热水区连加药装置50，常温水经过水处理装置46进行软化，图3中，105度给水时需增设除氧箱45.

冷热分区水箱中设纵向隔板10，左边是冷水区20，右边是热水区30，冷水区20和热水区30的底部相通。

锅炉本体70为卧式二回程结构，第一回程包括波形炉胆，第二回程包括螺纹烟管。

节能器41、冷凝器42的受热面采用翅片管，布置在锅炉本体70的顶部。

增设冷凝器这种余热回收装置后，排烟温度可以降到60℃，其热效率则会提高到98%以上。以10t/h锅炉为例，普通锅炉天然气耗量为785Nm³/h(天然气低位热值为8500kcal/Nm³)，冷凝式锅炉天然气耗量为703Nm³/h，如果锅炉每天运转10个小时，每天节约能天然气：820Nm³，每天节约燃气费:820Nm³*2.4元/Nm³=1968元，一个月节约天然气成本费:5.9万元。表一为本实用新型实施例与常规锅炉燃气锅炉有关参数对比分析:

表中，“WNS”指锅炉的型号代码，“Q”指燃料为气体燃料，“冷凝”指本实用新型实施例，“常规”指常规燃气锅炉。

燃料燃烧会产生大量的CO₂、NO_X和少量的SO₂，这些物质排放到大气，会引起温室效应和酸雨的产生，对环境产生破坏作用。冷凝式锅炉在冷凝烟气中水蒸汽的同时，可以方便地去除烟气中的这些有害物质，因此，采用冷凝式锅炉对保护环境也具有重要的意义。

通过网络平台,对锅炉运行参数进行远程监控，根据用户负荷需求变化、烟气含氧量分析、环境温度变化、自动调节燃气量和风量，达到最经济运行。

自动打印锅炉运行的各种参数及锅炉运行的经济成本核算分析报表。

针对不同的管理层，授权各级权限，对锅炉系统运行进行远程监控。

通过烟气含氧量分析，调节空燃比，减少过量空气系数，降低排烟温度；同时，合理的过量空气系数，可减少NO_x的生成。

对于供暖锅炉，通过分析环境温度与室内温度的变化，自动调节燃烧器负荷大小。

本实用新型的全冷凝锅炉，通过优化锅炉本体的受热面，大量吸收热量降低排烟温度（250℃左右），再运用高效翅片管节能器（高温给水加热器）利用锅炉补给水冷却烟气降低排烟温度（150℃左右），最后采用耐腐蚀高效翅片管冷凝换热器（低温给水预加热器），利用温度较低的锅炉补给水再次冷却烟气降低排烟温度（＜65℃），烟气中的水蒸汽冷凝成水释放潜热，实现烟气中显热和水蒸汽凝结潜热同时释放，将换热器中的低温补给水或热媒水被加热进入锅炉，达到热能回收，提高锅炉效率。采用燃料低位发热量计算，效率可达100%以上；采用燃料高位发热量计算达97%以上。

与传统三回程燃气锅炉对比:

1、取消锅炉本体第三回程的螺纹烟管,以8t/h燃气蒸汽锅炉为例，三回程的螺纹烟管阻力占总烟气体阻力的40%左右，而其传热量(1310KJ/Nm3)只占总传热量的3.8%；而二回程的螺纹烟管传热量(16684KJ/Nm3)占总传热量的48.5%,比第三回程传热量大一个数量级。因此取消锅炉本体第三回程的螺纹烟管,能有效降低烟气阻力,从而降低燃烧器鼓风机的功率,达到节约电能的目的。

2、增加螺旋翅片管节能器，以吸收烟气中的显热，提高给水温度，降低排烟温度。

3、增加螺旋翅片管冷凝器，以吸收烟气中的显热和烟气中水蒸汽发生相变时所释放的汽化潜热，提高给水温度，进一步降低排烟温度。

4、增加冷热分区水箱，利用水在不同温度下的密度差，热水与冷水自然上下分层；利用水箱中间隔板实现左右冷热分区。隔板下端不封闭，以实现水的自然流动。

保持始终以冷水进冷凝器，热水区的水进节能器。提高冷凝器烟气与介质水平均温压，使其从烟气中的吸热量增加，确保翅片式冷凝器烟温降至水蒸汽露点之下，使水蒸汽相变成液态水，释放汽化潜热。

从以上对比分析可看出：冷凝锅炉热效率高，得益于排烟损失的降低和有效利用高温烟气中水蒸汽的汽化潜热。

Claims (2)

1.一种用于锅炉的全冷凝装置，其特征在于，包括冷热分区水箱及其外循环水路，所述冷热分区水箱分为冷水区和热水区，所述外循环水路包括节能器、冷凝器、循环泵、给水泵，所述冷水区、循环泵、冷凝器、热水区依次相连，所述热水区、给水泵、节能器依次相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于锅炉的全冷凝装置，其特征在于，所述冷热分区水箱中设纵向隔板，一边是冷水区，另一边是热水区，冷水区和热水区的底部相通。