燃气锅炉冷凝余热回收效率分析计算
基于燃气锅炉的烟气冷凝余热深度回收技术方案与节能潜力分析
基于燃气锅炉的烟气冷凝余热深度回收技术方案与节能潜力分析随着全球环境污染的日益加剧，我国政府及民间各主体开始采取多种手段用以改善周边环境。
文章针对大型燃气锅炉的烟气冷凝余热深度回收技术和节能潜力进行了分析并给出了烟气冷凝余热深度回收的技术方案。
文章首先对我国当前能源利用情况以及冷凝式燃气锅炉的分类及形式进行了综述，其次对冷凝式燃气锅炉的工作原理和特点进行了技术性分析；最后以我国北方某既有大型燃气锅炉改造为例，对不同燃气锅炉烟气冷凝余热深度回收技术方案进行了总结。
最终研究结果表明：对于该大型燃气锅炉而言，当排烟温度由175℃下降至45℃左右时，该大型燃气锅炉能够有效实现最高14%的节能效率；对于单台锅炉（70MW）而言，当排烟温度下降至45℃左右时，能够有效回收烟气冷凝水75～155t/d，除水率最高可达65%，能够有效降低烟气排放量10%以上。
关键词：烟气冷凝；余热深度回收；燃气锅炉；节能潜力引言随着全球自然环境的持续恶化，我国政府相继出台了一系列措施用以改善我国各地区的自然环境。
自2015年开始，我国陆续开展了针对大型工业煤炉、民用燃煤取暖设备等的“煤改气”计划"。
随着该计划的实施，近年来我国的大气环境质量得到了显著改善。
然而，在“煤改气”的过程中也相继出现了一些问题，其中最为显著同时也是对百姓生活、企业经营影响最大的问题，在于我国天然气的储量问题。
截至2017年底，我国已探明的天然气储量为5.50万亿m'，约占全球总探明储量的2.80%。
出量少、价格高、对外依存度高已经成为我国通过“煤改气”改善自然环境计划中的最大难题。
1概述1.1我国的天然气消费现今世界上以煤炭作为主要能源的国家已经不多了，我国就是其中一个，在我国煤炭消费远高于世界平均水平，占总能源消费量的75%左右。
煤炭是工业革命之后开始被广泛使用的，它是远古植物遗骸埋在地下经历了复杂的反应产生的碳化化石矿物，在我国煤炭的价格相对于石油和天然气来说比较便宜，而且存储量大，被广泛应用于人们的生产和生活中。
冷凝燃气锅炉评价与热效率计算
1
锅炉烟气中水蒸气冷凝问题
以往设计锅炉时， 为防止烟气露点腐蚀， 排烟温 度取得较高， 排烟热损失大， 锅炉热效率不高。根据 长 期运行实践经验积累及技术进步 ， 烟气露点腐蚀
0508 收稿日期： 2015-
檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨
式中g排烟热损失相应于排烟过量空气系数和排烟温度条件下的烟气焓kjm排烟过量空气系数得则理论冷空气焓kjmq燃料收到基低位发热量kjmg气体不完全燃烧热损失q气体不完全燃烧损失热量kjmg散热损失q锅炉散热损失热量kjmr
36 003606 8774 （ 2015 ） 04文章编号：1004-
工
业
锅
（ 2 ） 潜热回收明显少于显热回收 对于天然气锅炉， 排烟温度从 200 ħ 降 到 60 3 ħ， 每立方米天然气可多回收烟气显热 2 361 kJ / m （ 标态） ；若壁温较低， 当烟气中有 20% 水蒸气冷凝
3 时， 还可回收潜热 761 kJ / m （ 标态 ） 。 则潜热回收 显热回收约占全部回收的 约占全 部 回 收 的 1 /4 ，
2
2
含冷凝的燃气高效工业锅炉
（ 1 ） 排烟温度约为 100 ħ 的燃气高效工业锅炉
10 000 W / m ħ 以上； 但有 1% 不可溶气体时， α约 下降一半。 对于烟气冷凝放热系数： 含水蒸气的烟气由于 不可溶气体 （ 烟气 ） 占主导地位， 尽管冷凝， 其放热 系数不可能提高很多。大量文献给出的资料表明仍 与单相 烟 气 处 于 同 一 数 量 级 （ 提 高 不 会 超 过 10 倍） 。不同条件下不同结构冷凝器试验表明， 放热 2 3 倍甚至 4 倍， 系数 α 提高 2 倍、 也有 1． 5 3 倍 不等
燃气锅炉的热效率及其计算方法
燃气锅炉的热效率及其计算方法随着社会的发展和节能环保意识的提高，燃气锅炉逐渐成为家庭、工厂、学校等场所的主要热源设备。
而燃气锅炉的热效率，直接关系到其能否高效节能地运行。
本文将介绍燃气锅炉热效率的概念、影响因素以及计算方法。
1. 燃气锅炉热效率的概念燃气锅炉热效率，通俗来说，就是燃气燃烧转化为热能后，锅炉输出到供热系统的热量与燃烧所得热量之比。
其数学表达式如下：热效率 = 输出热量 ÷输入热量 × 100%其中，输出热量指的是锅炉输出到供热系统中的热量，一般以千瓦时（kWh）或兆焦（MJ）表示；输入热量指的是燃料中含有的能量，一般以标准煤的热值表示。
热效率是衡量燃气锅炉能效的重要指标之一。
不同类型、不同规格的燃气锅炉热效率有所不同，而通常要求其热效率在80%以上，越高越好。
2. 燃气锅炉热效率影响因素燃气锅炉的热效率受到多种因素的影响，主要包括以下几点：（1）锅炉本身的结构设计。
不同规格、不同类型的锅炉结构各异，其热效率也会有所不同。
一般来说，锅炉的换热面积越大、燃烧室设计更合理、烟气流通更加顺畅，热效率会越高。
（2）燃料的质量和燃烧效果。
不同的燃料质量各异，在燃烧过程中产生的热效率也会受到影响。
同时，燃气锅炉的燃烧效果也会受到多种因素的影响，如空气过多或过少、燃烧温度过低等，都会使燃料燃烧不完全，热效率下降。
（3）水质和除垢处理。
燃气锅炉在长期使用过程中，因为水质问题或操作不当，会在内管、水室内壁等处形成水垢，影响锅炉的传热效果，从而导致热效率下降。
（4）锅炉排放的烟气温度。
燃烧后产生的烟气温度越高，说明热量利用效果越差，热效率越低。
3. 燃气锅炉热效率计算方法为了方便计算燃气锅炉的热效率，通常可以利用热平衡法或热损失法。
（1）热平衡法热平衡法是指在给定的装置内部，对于进出口热量的平衡原理，将各部分的热量平衡起来，计算锅炉的热效率。
具体方法如下：①在燃烧前后取样，测出燃料的热值。
分析燃气锅炉烟气冷凝水余热深度回收及利用技术
183PRACTICE区域治理作者简介：娄伟军，生于1974年，大专，毕业于浙江省电力职业技术学院，工程师，研究方向为电力工程技术。
分析燃气锅炉烟气冷凝水余热深度回收及利用技术中国能源建设集团浙江火电建设有限公司 娄伟军摘要：燃气锅炉排烟温度高会造成热能的浪费，目前通过简单的节能装置可以降低排烟温度至80℃左右，还存在较大的潜热浪费。
本文结合某供热厂的实际烟气冷凝水余热深度回收技术应用，对余热回收情况进行分析，通过深度回收技术可以达到较好的节能效果。
关键词：燃气锅炉；余热深度回收中图分类号：TK229.8文献标识码：A文章编号：2096-4595（2020）38-0183-0001一、燃气锅炉烟气冷凝水余热深度回收设备为了控制燃气锅炉的排烟温度能降低至露点温度以下，常使用的余热回收设备有直接接触式换热器和间壁式换热器。
（一）直接接触式换热器直接接触式换热器通过冷媒和热媒直接接触，实现热量和物质的传递。
冷媒常采取冷却水、热媒即为烟气。
在冷媒和热媒接触过程中，热量从烟气传递到水中，烟气发生冷凝，冷却水温度升高，达到回收热量的目的。
此方法传热系数高，没有热阻，同时烟气中的杂质颗粒等在冷却水冲洗的作用下会被带入冷却水中，在很大程度上能对烟气进行净化，但此换热方法得到的冷却水呈现酸性，不能直接被回收利用，需要进行二次处理。
在投资和管理上相对比较复杂。
（二）间壁式换热器间壁式换热器是冷媒和热媒不直接接触，两者需要通过管壁完成热量的传输。
间壁式换热器的类型较多，常用的类型主要有热管式换热器、板式换热器和板翅式换热器。
1.热管式换热器热管式换热器可以简单分为两大部分：吸热段和放热段。
热管内的换热介质在热管的吸热段吸收热媒(烟气)热量，自身发生汽化，沿着热管内部移动至放热段，将自身的热量传输给冷媒(冷却水)，自身发生冷凝，冷凝后的换热介质沿着热管的吸收芯回流至吸热段，如此反复，源源不断地将热量从热媒传输到冷媒中。
冷凝燃气锅炉烟气余热回收利用研究
冷凝燃气锅炉烟气余热回收利用研究摘要近些年来，随着经济社会的快速发展，国家对环境保护、节约资源、能源综合利用等提出了较高的要求。
在北京市集中供热系统中，燃气锅炉得到了广泛的应用，而燃气锅炉所排放的烟气具有较高的温度，可以采取有效措施来降低烟气排放温度，并实现对烟气余热的有效回收，其不仅可以使燃气锅炉的供热效率得到有效提升，而且还可以达到比较理想的节能效果。
本文将会以北京市某热源厂为例来对冷凝燃气锅炉烟气余热回收利用技术进行探究。
关键词冷凝燃气锅炉；烟气余热；回收利用如今，随着燃气锅炉在供热行业中的广泛应用，与燃煤锅炉相比具有热效率更高、污染更小等特点。
在锅炉中天然气燃烧过程中，将会有大概92%左右能量转化为热量、7%左右为排烟热损失、1%左右表面散热损失掉。
因此，做好烟气余热回收利用工作就显得尤为重要。
通常情况下，很大一部分烟气中的余热存在于水蒸气中，在回收显热、降低烟气温度的同时，会有效回收烟气中的水蒸气潜热，从而实现烟气全热的正回收。
烟气余热回收利用主要是以天然气为驱动源，借助回收型热泵机组，就能够使锅炉排烟从80℃降至30℃，从而使大量的水蒸气冷凝潜热被回收，这样既可以达到节省燃气锅炉燃气耗量的目的，而且还可以降低PM2.5雾霾形成物的排放，达到节能减排的双重效果。
1 冷凝燃气锅炉烟气余热回收利用技术1.1 利用换热器烟气余热回收技术在烟气余热回收利用技术中，换热器是比较常用的设备，对其进行科学、合理的选择尤为关键，根据换热方式的差异，可以将烟气余热回收利用方式划分为直接接触式换热型、间接接触式换热型[1]。
（1）直接接触式换热器。
直接接触式换热通常是以直接接触的方式来实现两种介质相互传热传质的过程。
通常情况可以根据接触结构的不同划分为折流盘型、多孔板鼓泡型和填料型如图1所示。
因为我国供热供回水温度相对比较高，导致直接接触式换热型换热器在烟气余热回收利用过程中并未得到广泛的应用。
（2）间接接触式换热器。
燃气锅炉冷凝余热回收效率分析计算
（２）
ｃ＾＋ｃｍ＋号㈨一。ｚ＋Ｈ２０－ｋ－髓
（１）
裹１
Ｔａｂｌｅ １
帜寨耄纛嘉蕃藿萎置‘萎蒹萎）２－黜陕
陕北天然气和四ＪＩＩ天然气成分
Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ ｉｎ ｎｏｒｔｈ Ｓｈａａｎｘｉ ａｎｄ Ｓｉｃｈｕａｎ
项目
公式及数据来源
结果
Ｃ０２容积／（Ｎｍ３／Ｎｍ３） 水蒸气理论容积／（Ｎｍ３／Ｎｍ３） 氮气理论容积／（Ｎｍ３／Ｎｍ３） 过量空气系数 实际水蒸气容积／（Ｎｍ３／Ｎｍ３） 烟气总容积／（Ｎｍ３／Ｎｍ３） 水蒸气容积份额 烟气露点／℃ 高位发热量／（ｋＪ／ｍ３） 低位发热量／（ｋＪ／ｍ。）
时，通过冷凝式余热回收设备既可以回收烟气中水 蒸气的显热，又能回收其汽化潜热，回收效率明显
提高。如表３数据所示，当排烟温度降到７０℃时，
口一１．３ ａｉｒ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
排烟温度
口一１．２
燃气锅炉的热效率可提高４％左右，而当排烟温度
０．９５ １．８９ ２．８４ ３．７７ ４．２４ ８．１７ １１．９６ １４．３８ １６
中图分类号：ＴＫ ２２９．８
文献标识码：Ａ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５－－０４１１．２０１３．０２．０２０
Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ
Ｗａｓｔｅ
Ｅｘｃｅｓｓ Ｈｅａｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ
Ｄｕｒｉｎｇ Ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ Ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｎａｔｕｒａｌ—Ｇａｓ
以回收烟气中的显热，又能回收烟气中的潜热，理 论计算显示，锅炉热效率可提高１０％～１６％，经 济效益显著［１ｑ］。
收稿日期：２０１２－１０—２５
燃煤锅炉烟气余热回收计算
V给水 Δ T给水 P T h V蒸汽 Bj
℃ kg/h ℃ Mpa ℃ KJ/kg Kg/h 万kCal/h kg/h 吨/年 元 元 月 kg/d kg/d kg/d kg/d
Sj Cj Nj NCj
Bj*W*0.0085 Bj*W*2.6 Bj*W*0.0074 Bj*W*0.0005
数值 20000.00 24.00 330.00 833.33 5000.00 20935.00 600.00 3.00 5.52 17.10 30.87 0.82 1.087 25726.22 21095.50 5367.95 15030.26 26000.00 21320.00 220.00 160.00 0.95 1320965.88 315492.21 366.85 80.00 5.00 14970.00 1.093 1.005 80.33 249869.83 66.42 526.04 315625.05
Sj Cj Nj NCj
元 月 kg/d kg/d kg/d kg/d ℃ kg/h
Bj*W*0.0085 Bj*W*2.6 Bj*W*0.0074 Bj*W*0.00054 给定 给定 计算（大概值） 给定 Qh/V给水 给定 查表 查表 计算 Qh/Qd/η
92600.00 3.52 13.55 4144.57 11.80 0.86 20.00 9000.00 55.05 15000.00 21.03 0.40 143.60 2738.49 482.37 249869.83 78.87 624.67 374804.74 200000.00 6.40 16.09 4921.68 14.01 0.95
注：数值一栏白色底框为输入值，颜色底框为计算值
项 目 日耗燃煤（燃料） 工作制 每年工作日 小时燃煤量（燃料） 燃料低发热值 燃料价格 空气系数 单位理论空气消耗量 单位燃烧生成气量（标 况） 单位燃烧生成气量（工 况） 烟气密度（工况165℃） 烟气定压比热（工况） 理论烟气体积流量 理论烟气质量流量 理论蒸汽发生量 根据蒸汽量计算烟气量 实际烟气体积流量 实际烟气质量流量 排烟温度 出口温度 换热效率 回收热量 锅炉效率 不完全燃烧率 鼓风流量 鼓风密度（50℃） 鼓风比热（50℃） 鼓风温度提高 每年回收热量 小时节约煤量（省燃料 量） 每年省煤量（省燃料量） 每年经济效益
锅炉热效率的简易计算与分析5页word
锅炉热效率的简易计算与分析发布时间：2011-1-15 阅读次数：184 字体大小: 【小】【中】【大】本广告位全面优惠招商！欢迎大家投放广告！广告投放联系方式对我厂锅炉而言，影响煤耗的因素主要有三类：煤质、运行工况和锅炉自身热效率。
查找煤耗偏高的原因，需要对各影响因素进行定量测定分析。
测定锅炉热效率，通常采用反平衡试验法。
本文对此方法进行了介绍，并简化了计算过程，可用于日常锅炉效率监控。
1 反平衡法关键参数的确定众所周知，反平衡法热效率计算公式为：η = 100-（q2+q3+q4+q5+q6）计算的关键是各项热损失参数的确定。
1.1 排烟热损失q2排烟热损失q2是由于锅炉排烟带走了一部分热量造成的热损失，其大小与烟气量、排烟与基准温度、烟气中水蒸汽的显热有关。
我厂燃煤介于无烟煤和贫煤之间，计算q2可采用如下简化公式：q2 =（3.55αpy+0.44）×（tpy-t0）/100式中，αpy——排烟处过量空气系数，我厂锅炉可取为1.45tpy——排烟温度，℃t0 ——基准温度，℃1.2 化学不完全燃烧热损失q3化学不完全燃烧热损失q3是由于烟气中含有可燃气体CO造成的热损失，主要受燃料性质、过量空气系数、炉内温度和空气动力状况等影响，可采用下列经验公式计算：q3 =0.032αpy CO×100%式中，CO——排烟的干烟气中一氧化碳的容积含量百分率，%我厂锅炉q3可估算为0.5%。
1.3 机械未完全燃烧热损失q4机械未完全燃烧热损失q4主要是由锅炉烟气带走的飞灰和炉底放出的炉渣中含有未参加燃烧的碳所造成的，取决于燃料性质和运行人员的操作水平，简化计算公式为：Q4 =337.27×Aar×Cfh/[ Qnet.ar×(100-Cfh)]式中，Aar——入炉煤收到基灰分含量百分，%Cfh——飞灰可燃物含量，%Qnet.ar——入炉煤收到基低位发热量，kJ/kg1.4 散热损失q5散热损失q5是锅炉范围内炉墙、管道向四周环境散失的热量占总输入热量的百分率，计算公式为：Q5 =5.82×De0.62/D式中，De——锅炉的额定负荷，t/hD ——锅炉的实际负荷，t/h1.5 灰渣物理热损失q6灰渣物理热损失q6包括灰渣带走的热损失和冷却热损失。
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ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（ｔｈｅ
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ｈｕｍｉｄｉｔｙ
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１０９／ｍ３）
一ｌ
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２．１．２烟气潜热分析 烟气中水蒸气潜热按下式计算：
Ｑｈ＝圣ｍｒ （４）
Ｖ
■
鲁ｉ
式中：Ｑ。一水蒸气冷凝释放潜热，ｋＪ；币一相应温 度下烟气中水蒸气的冷凝率，％；优一烟气中水蒸 气的质量，ｋｇ；ｒ一水蒸气汽化潜热，ＩＵ／ｋｇ。
ａｉｒ ｃｏｅｆｆｉｅｉｅｎｔ Nhomakorabea２．２理想状态下极限热利用率分析
（６）
Ｖ＇Ｈ。０２（ｙＨｚｏ－－参ｙ，）／（卜参）
一Ｙ —Ｙ
烟气余热的回收热量等于回收显热量和回收的
潜热量之和
Ｑ。＝Ｑ。＋Ｑｈ （８）
式中：Ｐ。一对应温度水蒸气饱和压力，Ｐａ；Ｐ，一烟 气压力，Ｐａ；Ｖ，一烟气体积，ｍ３。 在不同过量空气系数下各个排烟温度对应的水
降到３０℃时，其热效率可提高１４％左右。 （４）对于燃气锅炉，排烟损失为主要热损失。 排烟热损失与过量空气系数和排烟温度等因素有 关。在排烟温度一定的情况下，过量空气系数越 大，排烟热损失越大。在过量空气系数一定的情况 下，排烟温度越高，热损失也越大。
由表３可看出，在不同过量空气系数下，余热 回收效率在各自的露点温度前后有明显变化，这主 要是因为排烟损失中水蒸气潜热所占的比重大于烟 气的显热。理论计算显示，烟气温度降到露点温度 ６０℃时，大部分显热得以回收，可提高效率约４％ ，当排烟温度降到４０℃甚至２０℃时，可提高效率 １２％～１６．４％。而一般情况下燃气锅炉热效率在 ９０％左右，余热回收后的锅炉热效率就可能超过 ｉ００％，这是因为传统上计算热效率是以燃料低位 热值为基础的，即水蒸气汽化潜热不计。 但如果排烟温度过低，则要求尾部受热面积相 应增加，设备投资成本就会增加，因此，在选择排 烟温度时，应当考虑投资成本和回收期。 以上可提高效率都是在产生的低品位热能可以 得到充分利用的条件下分析的，具有理论指导意 义。余热的利用途径可以是：燃烧所需空气预热， 回水的预热，生活热水和供暖等。 ３
ｒａｔｅ
燃气锅炉的排烟温度一般为１５０～２２０℃，在 此温度下，烟气中水蒸气仍处于过热状态，不能凝 结成水蒸气释放出潜热。由于天然气中含有大量氢 元素，燃气锅炉排放的烟气中水蒸气含量较高，一 般为１５％～２０％。排烟热损失是燃气锅炉的主要 热损失，它决定于排烟温度，排烟量和烟气成分
１．１
１
烟气露点的影响因素
此处，陕北天然气低位发热值取Ｑ。。。＝３６ ０００ｋＪ／
表３给出了相对于原始排烟温度，不同过量空 气系数，不同排烟温度下的基于低位发热量的效率 增量。
表３不同过量空气系数下的效率增■
Ｔａｂｌｅ ３ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ 口＝１．０ 口一１．１
ｅｘｃｅｓｓ
Ｆｉｇ．３
图３水蒸气冷凝翠与过■空气系数的关系
Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎ
ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ—ｖａｐｏｒ’ｓ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｒａｔｅ
ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｃｅｓｓ蚯ｒ
ｃｏｅｍｃｔｅｎｔ
由于烟气冷凝过程是一个变化的过程，受到很
多因素的影响，这样烟气的冷凝潜热计算实际上是
很复杂的，为了简化理论计算，取烟气开始冷凝的 露点温度与排烟温度的平均值作为潜热计算的定性 温度。 ｔ＝（￡。＋ｔ１）／２
减少的显热损失和潜热损失。 ２．１．１烟气显热分析 根据烟气温焓表，可以计算出不同排烟温度下 的烟气显热：
Ｑ。一△＾， （３）
Ｆ
糕 ＊
导 Ｆ
璺
式中：Ｑ。一显热回收量，ｋＪ／ｍ３；Ａｈ，一不同排烟 温度下的烟气焓差，ＩＵ／ｍ３。 不同过量空气系数下，１ｍ３天然气产生烟气在 各个排烟温度下的显热回收量见图２［８］。
（２）
ｃ＾＋ｃｍ＋号㈨一。ｚ＋Ｈ２０－ｋ－髓
（１）
裹１
Ｔａｂｌｅ １
帜寨耄纛嘉蕃藿萎置‘萎蒹萎）２－黜陕
陕北天然气和四ＪＩＩ天然气成分
Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ ｉｎ ｎｏｒｔｈ Ｓｈａａｎｘｉ ａｎｄ Ｓｉｃｈｕａｎ
项目
公式及数据来源
结果
Ｃ０２容积／（Ｎｍ３／Ｎｍ３） 水蒸气理论容积／（Ｎｍ３／Ｎｍ３） 氮气理论容积／（Ｎｍ３／Ｎｍ３） 过量空气系数 实际水蒸气容积／（Ｎｍ３／Ｎｍ３） 烟气总容积／（Ｎｍ３／Ｎｍ３） 水蒸气容积份额 烟气露点／℃ 高位发热量／（ｋＪ／ｍ３） 低位发热量／（ｋＪ／ｍ。）
参考文献：
［１］Ｌ Ｊｉａ，Ｐｅｎｇ
囤 最 耙
水蒸气冷凝率计算公式‘９。：
西一≯
１一 ｙ Ｈ２０
西一再三
烟气中冷凝部分水蒸汽的体积，ｍ３。
ｐ ｐ
（５）
Ｆｉｇ．４
圈４潜热回收量与过■空气系数的关系
Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｈｉｄｄｅｎ ｈｅａｔ
ｅｅｓｓ
ｒｅｃｏｖｅｒｙ ａｎｄ ｔｈｅ
ｅｘ—
式中：ＶＨ。ｏ一烟气中水蒸气的体积，ｍ３；驴心。一
万方数据
・８４・
常州大学学报（自然科学版）
工质，其余热量通过锅炉表面散热和排烟损失到环 境中，其中主要的热损失是排烟损失，对于燃气锅 炉，烟气中水蒸气所携带的热量是整个排烟损失的 热量的５５％～７５％［川。在不同的过量空气系数下，
蒸气冷凝率如图３所示。
静
爨 佥
分别计算不同排烟温度相对于排烟温度为１５０℃时
仉
瑚
Ｍ
由水蒸气容积份额查表 文献［５］ 文献［５］
弛
３ ３
Ⅲ 啪 ㈣
表中Ｈｚ，Ｃ。Ｈ。，ＣＯ：，Ｎ。为燃气中各种组 分的体积分数，％；Ｖ。，Ｖ２Ｉ，ｏ，Ｖ☆。，ｙ。ｏ。，、厂Ｈ。ｏ， Ｖ，分别为理论空气量，理论烟气中的水蒸气体积， 理论烟气中的氮气体积，烟气中的二氧化碳体积， 实际烟气中的水蒸气体积和实际烟气量，ｍ３／ｍ３； ｄ。为标态下燃气的含湿量，ｇ／ｍ３；ｄ。为标态下空 气的含湿量，ｇ／ｍ３。可取ｄ。一１０９／ｍ３。 计算表明，过量空气系数增大，水蒸气的容积 份额越小，烟气露点温度也随之降低。本文选取的 过量空气系数为１．１０，相应的露点温度为
以回收烟气中的显热，又能回收烟气中的潜热，理 论计算显示，锅炉热效率可提高１０％～１６％，经 济效益显著［１ｑ］。
收稿日期：２０１２－１０—２５
作者简介：韩三飞（１９８４－－），男，陕西西安人，硕士生，主要从事燃气锅炉节能技术的研究。
万方数据
韩三飞，等．燃气锅炉冷凝余热回收效率分析计算
・８３
・
别是：Ｈ。＋ｏ．５０：一Ｈ。Ｏ＋热量
韩三飞，张争光，王政伟
（常州大学石油工程学院，江苏常州２１３０１６）
摘要：通过分析空气含湿量和过量空气系数对烟气中水蒸气的体积分数的影响，计算出燃气锅炉烟气露点温度；对燃气锅炉在 不同过量空气系数和排烟温度下的余热回收节能潜力进行了理论计算，对如何选取最佳的过量空气系数和排烟温度提供了理论 计算依据。 关键词：过量空气系数Ｉ锅炉排烟温度；余热回收效率；冷凝率
ｅｘｃｅｓｓ
ａｉｒ
ｏｎ
ｔｈｅ ｗａｔｅｒ—ｖａｐｏｒ’Ｓ ｖｏｌ—
ｕｍｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｉｎ ｆｌｕｅ ｇａｓ，ｔｈｅ ｄｅｗ－ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｉｓ ｆｉｇｕｒｅｄ ｏｕｔ．Ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｏｆ ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ
ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｆｏｒ ｇａｓ—ｆｉｒｅｄ ｂｏｉｌｅｒ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｅｒｔａｉｎ
０．０１（Ｃ０２＋∑ｍ Ｃ。Ｈ．）
Ｌ 互 Ｌ Ｌ 互
∞ ∞
弘 №
０．０１［Ｈ２＋∑导ｃ。Ｈ。＋１２４．４（ｄｇ＋ｙ。ｄ．）］
０．７９Ｖｏ＋０．０１Ｎ２ 选取
ｏ．Ｏｌ［Ｈ２＋∑号ｃｍＨ一＋１２４．４（ｄＢ＋口Ｋｄ・）］
Ｖｃ０２＋ｙ☆２＋ｙ舀２０＋（１＋Ｏ・０１６ １）（口一１）Ｖｏ Ｖｕ，ｏ／Ｖｙ
∞
ｎ
图１过量空气系数对烟气露点的影响（空气含湿■１０ ｇ／ｍ３）
Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ
ｅｘｃｅｓｓ
ａｉｒ
ｏｎ
ｔｈｅ ｄｅｗ—ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｆｌｕｅ ｇａｓ
（ｔｈｅ ａｉｒ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｉｓ １０９／ｍ３）
烟气余热回收效率的分析计算
２．１烟气的余热分析
燃料在锅炉中燃烧时，燃料大部分热值传给了
（７）
式中：ｔ。一排烟温度，℃；ｔｌ一烟气露点温度，℃。 不同过量空气系数下，排烟温度降到露点温度 以下不同温度时１ｍ３天然气产生烟气潜热回收量 如图４所示。
图２显热回收■与排烟温度的关系Ｉ空气含湿■１０ ｇ／ｍ３）
Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｓｅｎｓｉｂｌｅ ｈｅａｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｈａｕｓｔ
ＨＡＮ Ｓａｎ—ｆｅｉ，ＺＨＡＮＧ
Ｚｈｅｎｇ—ｇｕａｎｇ，ＷＡＮＧ
Ｚｈｅｎｇ—ｗｅｉ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ ２ １ ３０ １ ６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｉｒ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ
时，通过冷凝式余热回收设备既可以回收烟气中水 蒸气的显热，又能回收其汽化潜热，回收效率明显
提高。如表３数据所示，当排烟温度降到７０℃时，
口一１．３ ａｉｒ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
排烟温度
口一１．２
燃气锅炉的热效率可提高４％左右，而当排烟温度
０．９５ １．８９ ２．８４ ３．７７ ４．２４ ８．１７ １１．９６ １４．３８ １６
第２５卷第２期 ２０１３年４月
常州大学学报（自然科学版）