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中國壁掛爐路向何方

2018-07-17  來自: 大連渤爾科技有限公司 瀏覽次數:453

大連渤爾科技總工程師 邵信宏

 

最近初入中國的進口全預混冷凝式壁掛爐國內使用、檢驗過程中出了一些問題。主換熱器有腐蝕現象、鍋爐管有燒穿漏水現象。于是國內一些輿論認為:冷凝爐不適合中國國情,只有煙氣二次換熱式冷凝爐才適合中國國情。同樣是冷凝,煙氣二次換熱冷凝爐不產生腐蝕現象,而進口的就不行了呢?看來不能一概而論,要具體問題具體分析。老式壁掛爐換熱器是不允許出現冷凝的。冷凝爐分為主換熱器和冷凝換熱器,也規定主換熱器是不允許冷凝的。進口爐的主換熱器是由不銹鋼矩形管纏繞成圓筒狀,煙氣從矩形管之間的窄縫(0.30.5mm)通過,國內空氣中以及燃氣燃燒后的顆粒物較多,很容易將窄縫堵塞,矩形管長寬比很大,側面為長尺寸,側面窄縫堵塞不吸熱,只有迎火短尺寸面吸熱,吸收熱量太小,溫度不高,在主換熱器產生冷凝水,如此一來,燃燒而產生的顆粒物和空氣中的顆粒物與冷凝水混合成了泥漿,經火蒸發,成了燒磚過程。而冷凝水中的酸的成分,顆粒物中的鹽的成分由于水的不斷蒸發其濃度不斷增加(過程與曬鹽相似),腐蝕性大大增強,產生了腐蝕現象。看來主換熱器產生冷凝水是其主要原因。若很好的解決此問題,全預混冷凝爐在中國運行是沒有問題的。而煙氣二次換熱冷凝爐其燃燒是大氣式燃燒,排放達不到國家最新排放標準,熱效率也根本無法與全預混冷凝爐相比,是沒有前途的。

下面對其性能進行具體分析對比。

一、 冷凝吸熱

   1kg水從0加熱到100需要100千卡(顯熱)熱量,1kg水從100℃加熱汽化成100℃水蒸氣需要599千卡(潛熱)熱量。潛熱比顯熱大6倍。老式壁掛爐不具備冷凝吸熱功能,而煙氣二次換熱冷凝爐雖然有冷凝效果,但其冷凝器換熱面積小,尤其是其燃燒方式仍然大氣式燃燒,其爐腔中的水蒸氣飽和分壓低,造成其冷凝效果大大降低。

燃氣中含有大量氫離子,燃燒過程生成大量水蒸汽分子,以天然氣(CH4)為例:

α=1:CH4+2(O2+3.76N2)=CO2+2H2O+7.52N2

(空氣中氮氣含量為79%,所以氧氣與氮氣的比例為13. 76)

此時水蒸汽飽和分壓為:2/(1+2+7.52)=0.19bar

α=2時:CH4+4(O2+3.76N2)=CO2+2H2O+2O2+15.04N2

此時水蒸汽飽和分壓為:2/1+2+2+15.04=0.09975bar=0.1 bar

查表得出:0.19bar時冷凝水露點為58.3攝氏度;0.1bar時冷凝水露點為45.5攝氏度(全預混燃燒方式α=1,大氣式燃燒方式α=2)。

由此可見全預混燃燒方式其結露點溫度大大高于大氣式燃燒,冷凝效果遠遠超出。

大氣式燃燒為了燃燒充分,降低CO排放,過剩空氣系數α一般為1.6~2.0

過多的干燥空氣進入爐腔降低了爐腔內的水蒸汽飽和分壓,大大降低了冷凝效果。

二、 全預混燃燒

全預混燃燒采用變速風機送風,風機將燃氣燃燒所需要的空氣吸入文丘里混合器,空氣流量的變化導致文丘里內燃氣入口處氣壓改變,使燃氣與空氣比例閥的閥口開度產生變化,使得燃氣與空氣形成比例關系,調整閥上的調節螺釘以達到所需比例,當燃氣與空氣以所需比例進入燃燒器,燃燒時已不需要另外的空氣就能達到完全燃燒。風機變速,風量改變,燃氣閥開口改變,燃燒負荷改變,燃氣與空氣比例不變。

全預混燃燒由于在燃燒前燃氣分子與氧氣分子已充分混合,在空氣過剩系數α很小的情況下(α =1.05~1.1)也能充分燃燒,CO很小,火焰溫度很高,火焰很短,可以離換熱器很近(35~40m m)(熱強度與距離平方成反比),加熱效率很高。全預混燃燒在爐腔內形成正壓,熱質點密度較大,有利于換熱器換熱。雖然火焰溫度很高,但由于過剩空氣系數α很小,已經沒有多余的氧氣生成氮氧化物了,所以NOx排放也很小。

三、 控制方式

    大氣式燃燒壁掛爐采用交流單速風機,按照最大燃燒功率給風,功率小時給風量不變;過剩空氣系數α變大,效率很低。所以程序控制采暖加熱時均以最大功率燃燒,當出水溫度達到設置溫度時熄火,出水溫度低于回差溫度時再次點火,大功率燃燒,周而循環,每次從點火到正常燃燒,又廢氣,排放又不好,效率很低。而國家檢測時用水流控制水溫不變化,不停機。檢測結果,效率還不是很低。實際在客戶家使用不具備檢測時的水流條件,頻繁開、關機,效率大大降低。而全預混壁掛爐采用變速風機,燃燒負荷變化是隨著風量的變化而變化,程序控制對出水溫度是恒溫控制的,小負荷燃燒時空氣、燃氣量按比例縮減,過剩空氣系數α不變。而小負荷燃燒時排煙溫度很低,恰恰是效率最高的,所以實際應用,其效率比大氣式燃燒煙氣二次換熱冷凝爐高50%以上。

四、 燃燒穩定性

   全預混燃燒是由風機通過文丘里混合器產生的負壓,抽取燃氣管道中的燃氣來燃燒的,燃氣閥的二次壓為負壓,所以燃氣的氣壓變化對燃燒的影響是很小的,而大氣式燃燒則很大。全預混燃燒對燃氣熱值變化的調控比大氣式燃燒方便的多。調試全預混燃燒時,煙氣中氧指數的設定很重要。設定合理的氧指數(此值為商業秘密)對點火、燃燒的穩定性影響很大。

    綜上所述全預混冷凝爐的優勢是巨大的。要想做好冷凝爐換熱器的選擇是關鍵。一體式換熱器現在只有三種:

1)鑄造型

現有鑄造型均為鋁合金鑄造,由于型腔較復雜只能采用翻沙鑄造,因為鋁金屬比重較低(2.7),鑄造時澆不滿,在鋁中加入比重較大的合金以提高澆鑄質量,所以整機重量很大。鑄造成型的換熱器所用金屬重量及體積與換熱面積之比很大,材料利用率低。因為重力鑄造致密度低,使用壽命短。由于鑄造型腔截面不均勻造成水流

在型腔中局部流速過慢而降低換熱效率。另外,鑄造的換熱器燃燒器只能頂端放置,火焰與換熱器距離遠,熱效率低。

2)不銹鋼光管型

不銹鋼光管型為不銹鋼距形管螺旋纏繞成型,管與管之間有0.3~0.8mm窄縫,縫長為27~36mm,若縫寬超過0.8mm,排煙溫度會升高,矩形管壁厚很薄(0.6mm),當管內水流產生氣泡或管壁結水垢降低傳熱能力,很容易燒蝕損壞,國內空氣中以及燃氣燃燒后顆粒物較多,很容易將窄縫堵塞。

3)不銹鋼翅片管型

不銹鋼翅片管型采用直徑20mm、壁厚1.5mm不銹鋼無縫管外面焊接間隔2~2.2mm翅片以加大換熱面積,不銹鋼翅片管多層纏繞形成換熱器。內層為主換熱器,外層為冷凝換熱器。煙氣從2~2.2mm翅片間隙通過,不堵塞。1.5mm壁厚不銹鋼無縫管沒有燒穿隱患。圓形管受熱面積大 受熱比較均勻,主交換器不產生冷凝水。

 

大連渤爾科技研發的不銹鋼翅片管全預混式冷凝爐經過五年的實驗檢驗,性能良好。能適應中國國情,是中國市場的理想選擇。

關鍵詞: 商用爐   模塊爐   環保鍋爐   全預混冷凝爐  

渤爾致力于打造舒適節能綠色環保的全預混冷凝燃氣壁掛爐、商務爐、模塊爐及全預混智能蒸汽爐等!自主研發的全預混冷凝式燃氣熱水爐的熱效率可達到108%且污染物排放少,和傳統燃氣熱水爐相比節省燃氣35%以上。是國內目前能獨立批量生產全預混冷凝式燃氣熱水爐的高新技術企業。渤爾引用工業國家科技技術,服務于廣大客戶,精工締造品質,品質提升價值!免費服務熱線:400-990-1707

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