冷凝式燃气壁挂炉的工作原理及其结构特点
工作原理
冷凝式燃气壁挂炉是通过两个换热器充分吸收燃气燃烧产物—烟气中的显热及水蒸气的潜热。燃起
的热值是指1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量。热值分为高热值和低热值,高热值指1Nm3燃气完全
燃烧后,其烟气全部被冷却至原始温度,而其中的水蒸气以凝结状态排出时所放出的热量;低热值
指1Nm3燃气完全燃烧后,其烟气全部被冷却至原始温度,而其中的水蒸气仍为蒸汽状态排出时所放
出的热量。由此可见,燃气的高热值与低热值之差就是水蒸气的汽化潜热。以天然气为例,天然气
的主要成分为CH4,CH4的燃烧化学反应式为:
CH4+2O2=CO2+2H2O+△H
由上式可见,在近似假定各种气体的kmol 容积相等的前提下,每燃烧1Nm3的CH4可以得到2Nm3水蒸气,同时放出一定热量△H 。
2Nm3水蒸气凝结放出的潜热3.96×103kJ/Nm3。
CH4的高热值Hh=39842kJ/N m3;低热值H1=35906kJ/N m3。
汽化潜热低热值的百分比=(3.96×103/35906)×100=11
也就是说,当该燃气燃烧提供100kW 的显热时,同时也提供了11kW 的潜热。冷凝式燃气壁挂炉就是要将烟气温度冷却到露点温度40-450,回收这部分潜热,同时也获得烟气中的大部分显热。从而大大的提高了热效率,一般可提高10-15以上,按低热值计算的热效率可能超过100。
什么是冷凝锅炉?
在天然气和液化气的燃烧过程中,作为燃烧产物,我们得到了二氧化碳和水
燃烧1m3的甲烷和2m3的氧气,生产1m3的二氧化碳2m3的水。 CH4+2O2+2H2O+Q
放出的热量Q 为:34.020千焦(等于8127大卡)
这个数值即时甲烷CH4的低热量值(lowercalorificvalue )
如果是使燃烧产生的水蒸气冷凝,可以得到另一部分热量(汽化潜热) 通过冷凝1m3的水蒸气,我们可以得到1885千焦(450大卡)热量。所以当我们燃烧1m3的甲烷CH4,我们可以得到3770千焦(900大卡)热量。
冷凝锅炉工作原理几大要素
□ 天然气的高热值
高热值u.c.v.=低热值l.c.v.+3770千焦=37790千焦(9027大卡)
这个值是在天然气和氧气完全燃烧所得到的值。在实际燃烧过程中,天然
气是和过剩的空气混合燃烧的。这样就增加了排烟热损失,并且限制了烟气中的水蒸气的冷凝(比如说传统的燃烧中产生的一次、二次、三次空气)由于采用了空气混合技术Vaillan 冷凝锅炉在整个燃烧过程中只需要较少的过剩空气。这样使烟气中水蒸气更好的冷凝。
□ 露点
露点定义了一个温度,即达到这这个温度烟气中的水蒸气转化为液态水(冷凝水),然后放出热量。下面图标就表示天然气在燃烧过程中,烟气中水蒸气冷凝的温度(露点)与过剩空气比例的关系。
热效率
热效率=有效量/使用量
对于传统锅炉,天然气,每提供相当于111kWh 高热值U.C.V. ,便有11kWh 的汽化潜热。没有被利用而以烟气中水蒸气形式排出。即低热值L.C.V. 为100kWh 。即锅炉有效热量为92kWh 。则锅炉热效率为:η=92/100=92%(使用热量以低热值计算)。
▲ 非冷凝技术
对于冷凝锅炉,天然气,也提供相当于11kWh 高热值U.C.V.. 。烟气在低于露点的温度中冷却,一部分水蒸气在冷凝中释放汽化潜热。烟气在热交换器中冷却的时候,烟气中一部分显热也会被收回。所以,过滤有效热量为92kWh ,回收显热7kWh ,水蒸气汽化潜热9kWh 。
则锅炉热效率为:η=(92+7+9)/100=108%(使用热量以低热值计算)。
▲ 冷凝技术
←如图所示,在过剩空气的比例为30%时,Vaillan 冷凝锅炉烟气中的水蒸气能够在55℃冷凝。过剩空气越少,越易使烟气中的水蒸气达到露点温度。
影响冷凝锅炉的参数
有很多参数能够影响冷凝锅炉是否达到最佳使用状态。在设计一个采暖系统输出功率时必须考虑到工程的需要。在选择采暖系统时,低供水/回水(30℃-40℃)温度的采暖系统有利于冷凝锅炉的冷凝。因此,冷凝锅炉尤其适用于低温热水地板采暖系统。
冷凝水的循坏使用锅炉产生的冷凝水是微酸性的(pH 值3-4),而生活废水系统内的水是微碱性的(pH 值6.5-10)。所以可以将冷凝水直接排到生活废水中,起到一个中和作用。大概估计冷凝锅炉每年平均可以得到1000到1300升水。
▲ 设备供暖温度曲线
▲ 冷凝壁挂炉功能示意图
○不锈钢热交换器
○塑料烟气聚集器
○变频风机
○全预混燃烧器
○单块集成电路板
▲独特的优质钢燃烧器
在变频风机及燃气阀的配合下,燃烧器对燃烧所需的燃气和空气进行全预混,满足充分燃烧所需比例,达到极好的燃烧状态。垂直火焰,360度燃烧,极大的提高了燃烧范围及燃烧效率。
▲ 螺旋形管式换热器
冷凝燃气壁挂炉采用了独特的具有专利技术的螺旋形管式换热器,达到充分换热的效果,极大的增加了换热面积,提高了换热器的功率。
▲ 无级变频风机和比例阀
无级变频风机,采用变频原理,根据热负荷输出要求的变化调整转速来调节烟气排放量,即达到调节燃烧所用的空气量目的;同时比例阀根据需求自动调节开度,调节燃气量。同步调节的空气质量和燃气量始终处于最佳燃烧混合比,全预混技术保证了燃烧充分,热量损失减少到最低,功率调节范围达到15,这是冷凝技术中最关键的技术环节。
冷凝式燃气壁挂炉的工作原理及其结构特点
工作原理
冷凝式燃气壁挂炉是通过两个换热器充分吸收燃气燃烧产物—烟气中的显热及水蒸气的潜热。燃起
的热值是指1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量。热值分为高热值和低热值,高热值指1Nm3燃气完全
燃烧后,其烟气全部被冷却至原始温度,而其中的水蒸气以凝结状态排出时所放出的热量;低热值
指1Nm3燃气完全燃烧后,其烟气全部被冷却至原始温度,而其中的水蒸气仍为蒸汽状态排出时所放
出的热量。由此可见,燃气的高热值与低热值之差就是水蒸气的汽化潜热。以天然气为例,天然气
的主要成分为CH4,CH4的燃烧化学反应式为:
CH4+2O2=CO2+2H2O+△H
由上式可见,在近似假定各种气体的kmol 容积相等的前提下,每燃烧1Nm3的CH4可以得到2Nm3水蒸气,同时放出一定热量△H 。
2Nm3水蒸气凝结放出的潜热3.96×103kJ/Nm3。
CH4的高热值Hh=39842kJ/N m3;低热值H1=35906kJ/N m3。
汽化潜热低热值的百分比=(3.96×103/35906)×100=11
也就是说,当该燃气燃烧提供100kW 的显热时,同时也提供了11kW 的潜热。冷凝式燃气壁挂炉就是要将烟气温度冷却到露点温度40-450,回收这部分潜热,同时也获得烟气中的大部分显热。从而大大的提高了热效率,一般可提高10-15以上,按低热值计算的热效率可能超过100。
什么是冷凝锅炉?
在天然气和液化气的燃烧过程中,作为燃烧产物,我们得到了二氧化碳和水
燃烧1m3的甲烷和2m3的氧气,生产1m3的二氧化碳2m3的水。 CH4+2O2+2H2O+Q
放出的热量Q 为:34.020千焦(等于8127大卡)
这个数值即时甲烷CH4的低热量值(lowercalorificvalue )
如果是使燃烧产生的水蒸气冷凝,可以得到另一部分热量(汽化潜热) 通过冷凝1m3的水蒸气,我们可以得到1885千焦(450大卡)热量。所以当我们燃烧1m3的甲烷CH4,我们可以得到3770千焦(900大卡)热量。
冷凝锅炉工作原理几大要素
□ 天然气的高热值
高热值u.c.v.=低热值l.c.v.+3770千焦=37790千焦(9027大卡)
这个值是在天然气和氧气完全燃烧所得到的值。在实际燃烧过程中,天然
气是和过剩的空气混合燃烧的。这样就增加了排烟热损失,并且限制了烟气中的水蒸气的冷凝(比如说传统的燃烧中产生的一次、二次、三次空气)由于采用了空气混合技术Vaillan 冷凝锅炉在整个燃烧过程中只需要较少的过剩空气。这样使烟气中水蒸气更好的冷凝。
□ 露点
露点定义了一个温度,即达到这这个温度烟气中的水蒸气转化为液态水(冷凝水),然后放出热量。下面图标就表示天然气在燃烧过程中,烟气中水蒸气冷凝的温度(露点)与过剩空气比例的关系。
热效率
热效率=有效量/使用量
对于传统锅炉,天然气,每提供相当于111kWh 高热值U.C.V. ,便有11kWh 的汽化潜热。没有被利用而以烟气中水蒸气形式排出。即低热值L.C.V. 为100kWh 。即锅炉有效热量为92kWh 。则锅炉热效率为:η=92/100=92%(使用热量以低热值计算)。
▲ 非冷凝技术
对于冷凝锅炉,天然气,也提供相当于11kWh 高热值U.C.V.. 。烟气在低于露点的温度中冷却,一部分水蒸气在冷凝中释放汽化潜热。烟气在热交换器中冷却的时候,烟气中一部分显热也会被收回。所以,过滤有效热量为92kWh ,回收显热7kWh ,水蒸气汽化潜热9kWh 。
则锅炉热效率为:η=(92+7+9)/100=108%(使用热量以低热值计算)。
▲ 冷凝技术
←如图所示,在过剩空气的比例为30%时,Vaillan 冷凝锅炉烟气中的水蒸气能够在55℃冷凝。过剩空气越少,越易使烟气中的水蒸气达到露点温度。
影响冷凝锅炉的参数
有很多参数能够影响冷凝锅炉是否达到最佳使用状态。在设计一个采暖系统输出功率时必须考虑到工程的需要。在选择采暖系统时,低供水/回水(30℃-40℃)温度的采暖系统有利于冷凝锅炉的冷凝。因此,冷凝锅炉尤其适用于低温热水地板采暖系统。
冷凝水的循坏使用锅炉产生的冷凝水是微酸性的(pH 值3-4),而生活废水系统内的水是微碱性的(pH 值6.5-10)。所以可以将冷凝水直接排到生活废水中,起到一个中和作用。大概估计冷凝锅炉每年平均可以得到1000到1300升水。
▲ 设备供暖温度曲线
▲ 冷凝壁挂炉功能示意图
○不锈钢热交换器
○塑料烟气聚集器
○变频风机
○全预混燃烧器
○单块集成电路板
▲独特的优质钢燃烧器
在变频风机及燃气阀的配合下,燃烧器对燃烧所需的燃气和空气进行全预混,满足充分燃烧所需比例,达到极好的燃烧状态。垂直火焰,360度燃烧,极大的提高了燃烧范围及燃烧效率。
▲ 螺旋形管式换热器
冷凝燃气壁挂炉采用了独特的具有专利技术的螺旋形管式换热器,达到充分换热的效果,极大的增加了换热面积,提高了换热器的功率。
▲ 无级变频风机和比例阀
无级变频风机,采用变频原理,根据热负荷输出要求的变化调整转速来调节烟气排放量,即达到调节燃烧所用的空气量目的;同时比例阀根据需求自动调节开度,调节燃气量。同步调节的空气质量和燃气量始终处于最佳燃烧混合比,全预混技术保证了燃烧充分,热量损失减少到最低,功率调节范围达到15,这是冷凝技术中最关键的技术环节。