冷凝式锅炉的原理及应用
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4吨冷凝式燃气蒸汽锅炉4吨冷凝式燃气蒸汽锅炉:【额定热功率】:4T/h【工作压力】:1.25 MPa【蒸汽温度】:194℃【给水温度】:20 ℃【适用燃料】:天然气、液化气、柴油、甲醇等【热效率】:100.6%【燃料耗量】:282.3Nm³/h(天然气)【外形尺寸】:6379*3150*3735产品实图一、产品结构简介1)冷凝器双级布置,烟气余热梯级利用,内部采用无切削挤压螺旋翅片管,强化传热,排烟温度更低,热效率更高。
2)锅炉本体、二级冷凝器、一级冷凝器有机的结合为一体,安装简便易行,占地面积小。
3)根据炉膛辐射换热量和温度的四次方成正比的原理,我们优化了受热面的设计,波形炉胆总吸热量比例较大,具有良好的胀缩性。
4)轴对称向下偏置,湿背式顺流燃烧二回程结构,高温烟气全部聚集在前烟箱,后部烟温很低,直接用保温层保温,降低了维护费用;整体式前烟箱双开门设置,烟箱门双层密封,结构简单,便于开启、运行、操作和维护。
5)本锅炉采用硅酸铝、离心玻璃棉作为保温材料,其保温性能好、重量轻、运输安装方便。
6)锅炉上部设有人孔装置,下部设有清洗装置,便于维护和保养。
7)本系列锅炉的制造按GB/T16508.4-2013《锅壳锅炉第4部分:制造、检验与验收》的要求执行,完全符号国家标准。
二、配套辅机参数1)燃烧器根据烟风阻力计算,特选以下燃油燃气燃烧器,从燃烧器的“负荷图”性能曲线中得出背压数值,据此可知,该燃烧器能确保锅炉安全、有效地运行。
2)给水泵依据本炉型的蒸发量、额定工作压力,选配的“利欧泵”,是目前工业发达国家普遍用于工业锅炉给水的优质产品,具有体积小、重量轻、效率高、节能、振动噪音小、运转平稳、使用寿命长的特点。
产品实图三、锅炉主要附件四、电器控制WNS4-1.25-Y、Q炉采用PLC自动控制系统。
该控制系统以PLC作为控制和数据采集核心,输入压力控制器的超压保护信号,水位传感器的水位控制检测信号、极低水位检测电极信号、超高水位检测电极信号,给水泵的电机保护检测信号,压力变送器控制燃烧器的各个信号及超压保护信号,使之具有丰富的人工智能,最大限度的保证了锅炉的安全可靠运行。
锅炉的构造及工作原理锅炉是一种将水加热转化为蒸气的设备,用于产生热能或驱动机械。
它广泛应用于工业生产、发电以及供暖等领域。
本文将介绍锅炉的构造、工作原理和不同类型的锅炉。
一、锅炉的构造1.炉膛:炉膛是燃烧燃料的区域,位于锅炉的下部。
炉膛包括炉壳、炉膛砌体和炉膛内衬。
炉壳是锅炉的主要结构部件,它能够承受高温和高压。
2.燃烧室:燃烧室是炉膛的一部分,用于将燃料和空气进行燃烧。
燃烧室的结构设计决定了燃料和空气的混合程度和燃烧效率。
3.冷却壁:冷却壁是锅炉的另一个重要组成部分,用于将炉膛热量传递到水中。
它由钢板和管道组成,形成大量接触面积以提高热传递效率。
4.蒸汽发生器:蒸汽发生器位于锅炉的上部,与炉膛通过管道相连接。
它是将水加热转化为蒸汽的主要部件。
5.排烟系统:排烟系统用于排除燃料燃烧产生的废气。
它通常包括烟囱、风扇和净化设备。
二、锅炉的工作原理锅炉的工作原理是利用燃料的燃烧产生的热能,将水加热转化为蒸汽。
具体流程如下:1.燃料供给:燃料经过处理和输送系统进入燃烧室,与空气进行混合。
2.燃烧反应:燃料和空气在燃烧室内进行化学反应,产生热能。
燃料的种类包括煤、油、天然气等。
3.热量传递:燃烧产生的高温烟气通过锅炉的冷却壁传导给水。
水在冷却壁内部形成蒸汽。
4.蒸汽发生:水被加热后转化为蒸汽,蒸汽通过管道进入蒸汽发生器。
5.动力输出:蒸汽通过管道输送到需要使用蒸汽的设备,如发动机、涡轮机等。
6.蒸汽冷凝:蒸汽在设备工作后会冷却下来,转化为水再次循环使用。
三、不同类型的锅炉1.水管锅炉:水管锅炉是最常见的锅炉类型之一、它的特点是炉膛被水包围,通过管道将烟气传导给水。
水管锅炉具有快速启动、响应快、结构紧凑等优点。
2.热油锅炉:热油锅炉利用石油、天然气等燃料加热高温热油,然后将热油传导给工业设备。
热油锅炉具有高温、安全稳定等特点,适用于需要高温的工艺过程。
3.蒸汽锅炉:蒸汽锅炉是最常用的供热设备之一、它通过将水加热转化为蒸汽,然后通过管道输送到加热设备或蒸汽涡轮机驱动。
锅炉结构及工作原理锅炉结构及工作原理锅:是指锅炉的水汽系统,由汽包、下降管、联箱、水冷壁、过热器和省煤器等设备组成。
(1)锅的任务是使水吸热,最后变化成一定参数的过热蒸汽。
其过程是:给水由给水泵打入省煤器以后逐渐吸热,温度升高到汽包工作压力的沸点,成为饱和水;饱和水在蒸发设备(炉)中继续吸热,在温度不变的情况下蒸发成饱和蒸汽;饱和蒸汽从汽包引入过热器以后逐渐过热到规定温度,成为合格的过热蒸汽,然后到汽轮机做功。
汽包:汽包俗称锅筒。
蒸汽锅炉的汽包内装的是热水和蒸汽。
汽包具有一定的水容积,与下降管,水冷壁相连接,组成自然水循环系统,同时,汽包又接受省煤器的给水,向过热器输送饱和蒸汽;汽包是加热,蒸发、过热三个过程的分解点。
下降管:作用是把汽包中的水连续不断地送入下联箱,供给水冷壁,使受热面有足够的循环水量,以保证可靠的运行。
为了保证水循环的可靠性,下降管自汽包引出后都布置在炉外。
联箱:又称集箱。
一般是直径较大,两端封闭的圆管,用来连接管子。
起汇集、混合和分配汽水保证各受热面可靠地供水或汇集各受热面的水或汽水混合物的作用。
(位于炉排两侧的下联箱,又称防焦联箱)水冷壁下联箱通常都装有定期排污装置。
水冷壁:水冷壁布置在燃烧室内四周或部分布置在燃烧室中间。
它由许多上升管组成,以接受辐射传热为主受热面。
作用:依靠炉膛的高温火焰和烟气对水冷壁的辐射传热,使水(未饱和水或饱和水)加热蒸发成饱和蒸汽,由于炉墙内表面被水冷壁管遮盖,所以炉墙温度大为降低,使炉墙不致被烧坏。
而且又能防止结渣和熔渣对炉墙的侵蚀;筒化了炉墙的结构,减轻炉墙重量。
水冷壁的形式:1.光管式2.膜式过热器:是蒸汽锅炉的辅助受热面,它的作用是在压力不变的情况下,从汽包中引出饱和蒸汽,再经过加热,使饱和蒸汽成为一定温度的过热蒸汽。
省煤器:布置在锅炉尾部烟道内,利用烟气的余热加热锅炉给水的设备,其作用就是提高给水温度,降低排烟温度,减少排烟热损失,提高锅炉的热效率。
锅炉蒸汽冷凝水回收设备设备工艺原理一、概述锅炉蒸汽冷凝水回收设备是为锅炉节能降耗而设计的设备,其主要原理是利用蒸汽在冷凝过程中释放出的热量回收并加以利用,以达到节约能源的目的。
在实际应用中,该设备可以广泛应用于化工、制药、食品、纺织、冶金等领域。
二、设备构成锅炉蒸汽冷凝水回收设备主要由以下几部分组成: 1. 冷凝器:用于将蒸汽冷凝,释放热量; 2. 水箱:用于收集冷凝后的水分; 3. 水泵:将冷凝后的水分送回锅炉使用; 4. 控制系统:用于控制整个设备的运行。
三、设备工艺原理锅炉蒸汽冷凝水回收设备的工艺原理如下: 1. 开始工作时,水泵开始工作; 2. 锅炉产生的蒸汽通过管道输送至冷凝器; 3. 在冷凝器内,蒸汽与冷却水进行换热,蒸汽冷凝成水; 4. 冷凝后的水分经过管道输送至水箱内; 5. 水泵将水箱内的水分送回到锅炉使用。
通过以上工艺,锅炉蒸汽冷凝水回收设备可以将蒸汽释放的热量回收并再次利用,节约能源,达到降耗的目的。
四、设备优点锅炉蒸汽冷凝水回收设备具有以下优点: 1. 可以节约锅炉能源,达到节能减排的目的; 2. 降低了企业的成本,提高了经济效益; 3. 在实际应用中,该设备运行稳定,使用寿命长,维护成本低。
五、设备应用范围锅炉蒸汽冷凝水回收设备可以应用于以下领域: 1. 化工:在化工领域中,该设备可以用于生产过程中产生的蒸汽消耗; 2. 制药:在制药过程中,大量的蒸汽需要冷凝,该设备可以有效回收这些蒸汽释放的热量; 3. 食品:在食品加工过程中,不少生产环节需要使用蒸汽,该设备可以节约蒸汽用量; 4. 纺织:在纺织工业中,锅炉产生的大量蒸汽可以被利用做为加工过程中的能源; 5. 冶金:在发电、热力等领域,该设备可以广泛应用,为锅炉节约能源。
六、结语在如今节能环保的时代,锅炉蒸汽冷凝水回收设备是一项非常有意义的技术,它在实际应用中被广泛推广使用,为企业提供有效的节能降耗解决方案,同时也有利于保护我们的环境,是一种非常值得推广的节能环保技术。
抽凝式汽轮机工作原理
抽凝式汽轮机是一种利用热能转化为机械能的热力装置,其工作原理如下:
1. 蒸汽输入:蒸汽从锅炉产生后,经过主汽阀进入高压汽轮机。
2. 高压汽轮机:高压蒸汽进入高压汽轮机的一系列叶片,叶片受到蒸汽的冲击而转动,产生机械能。
3. 中间抽汽:部分高压蒸汽从高压汽轮机的中间抽出,用作其他工业或发电厂的供热或加热用途。
4. 再次膨胀:从高压汽轮机中抽出的蒸汽进入低压汽轮机,再次膨胀,继续产生机械能。
5. 凝结蒸汽:低压蒸汽通过联合抽气泵被抽回到与锅炉热交换的冷凝器中。
在冷凝器内,低压蒸汽被冷却,变回液态。
6. 回流水:蒸汽在冷凝器中冷却后变为水,通过泵将水送回锅炉,再次加热。
7. 冷却水:冷凝器中的冷却水用来冷却低压蒸汽,将热量带走,并排出冷却水的余热。
8. 循环:通过以上步骤,蒸汽循环运行,不断产生机械能。
抽凝式汽轮机通过在高压汽轮机中抽取部分蒸汽,利用余热来
获取供热或加热用途,提高热能利用效率。
同时,将低压蒸汽冷却成水,减少对环境的热污染。
这种工作原理使得抽凝式汽轮机在热能转化和能源利用方面具有较高的效率。
新型冷凝式燃气锅炉 季卫 江苏天和冷暖设备工程技术有限公司 [摘要] 冷凝式锅炉的应用可以实现突出节能效果,它的年度使用热效率比现有的高效锅炉(低温供暖锅炉)高出15%,比过去的传统锅炉高40%。冷凝的目的是为了回收锅炉烟气中水蒸气转化为液态水时相变过程中的潜能(热能)。因此,冷凝锅炉的烟气排放温度很低,可以达到很好的节能效果和十分明显的低污染排放。在NOX(氮氧化物-导致酸雨,破坏大气层)的排放方面比低温供暖锅炉降低了1/3,比过去的传统锅炉降低了90%。此外,CO2(二氧化碳-温室效应,使全球升温)的排放降低15%。 [关键词] 冷凝锅炉 热效率 原理 应用
一.概况
随着经济的快速发展,人类对能源需求的增加以及人们在环境保护方面意识的加强,能源和环保是我们越来越关心的问题。在锅炉的节能与环保技术方面,欧洲在上世纪70年代就开始开发、应用高效的冷凝式锅炉。目前欧洲的冷凝式锅 炉技术已发 图1冷凝锅炉 展到热效率可高达109%,而烟气排放的氮氧化合物达到NOX<35mg/kw·h的超低污染排放,比国内传统锅炉节能30%-40%,污染排放降低了90%,锅炉重量减轻了2/3,体积减少了1/2。欧洲现已全面推广使用冷凝锅炉,并有多个国家开始限制非冷凝式锅炉的使用。 二.冷凝锅炉的原理 以天然气燃气冷凝式锅炉为例,天然气的可燃成份主要是甲烷CH4,燃烧时它与空气中氧分子及氮分子结合。
CH4 + 2(02+4N2) CO2+2H20+8N2
燃烧产物(烟气)
↓天然气 (1M3气体) ↓空气 (主要是氧气和氮气) (10M3气体) ↓产生热量 热值 二氧化碳、水蒸气、氮气
如果水蒸气冷凝,可产生9M3烟气,如果水蒸气不冷凝,可产生11M3烟气。 根据以上可以看出,燃烧所产生的热值有两种数值,分别把它们称作低位热值PCI和高位热值PCS。即: 低位热值PCI=燃料燃烧后释放的热值,假定燃烧产物中含有的水处于水蒸气状态; 高位热值PCS=燃料燃烧后释放的热值,假定燃烧产物中含有的水处于冷凝状态。 锅炉的热效率也就具有二种数值,取决于它是以低热值(PCI)和高热值(PCS)。这两种热值的差值由于燃料的不同而不同。 PCI PCS 的比率 天然气 液化气 燃油 煤炭
0.90 0.92 0.93 0.95至0.98 表1 不同燃料低热值与高热值的关系 表1可以看出,对于天然气而言,PCI/PCS的比值较大。这也正是用天然气作为燃料时,冷凝技术应用的必要性。 锅炉的热效率是锅炉的重要性能指标,是选择锅炉的主要考虑参数之一。热效率是锅炉输出的有效热量与其消耗的能量之比,位消耗的能量可用两种不同的方式来表示,即高热值能量kw·hPCS和低位热值能量kw·hPCI。所以对于一台锅炉采用不同的能量消耗计算方式便可得到两种不同的热效率。在我国计算锅炉的热效率是以低位热值PCI计算,与欧洲相同,而美国等一些国家则采用高位热值PCS计算。对于天然气而言,锅炉的高位热值效率RPCS=0.9RPCI低位热值效率。我们通常所见的锅炉,如果热效率为90%的话,若按高位热值计算,热效率就应该是81%。 对于一台天然气燃气锅炉,如果锅炉的有效输出功率为90kw·h,效率为90%的话,那么这台锅炉就有10kw·h显热损失。这部分显热是通过烟气被排出以及通过锅炉的壳体对外散失。但是如果以高位热值来计算的话,锅炉还有11kw·h的汽化潜热没有被利用,而是以烟气中的水蒸气形式被排出室外了。 RPCS=0.9RPCI RPCI= RPCS /0.9=111% 那么,如果以低位热值效率方式表示按高位热值计算的话,天然气燃气锅炉的最高效率为111%。 冷凝锅炉,就是把传统锅炉中随烟气被排出的热量予以回收,让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,同时锅炉也吸收一部分烟气中的显热。 三.不同锅炉的比较 我们可以通过以下看出不同的锅炉它们的热效率及能源利用状况: 1.普通锅炉 如果以一台输出功率为1400kw·h,热效率为90%的普通热水锅炉来计算,有10%即155.6kw·h的显能损耗和11%既171.1的潜能损耗。若采用冷凝式锅炉的话,可最高获得19%的热量,即295.6kw·h。
图2 普通锅炉的热损失 2.低温供暖锅炉
如果以一台输出功率为1400kw·h,热效率为93%的低温供暖热水锅炉来计算,有7%即105.4kw·h的显 能损耗和11%既165.6的潜能损耗。 若采用冷凝式锅炉的话,可最高获 得16%的热量,即240.9kw·h。 图3 低温供暖锅炉的热损失 3.冷凝锅炉 0. 5%炉体辐射损失,1%烟气显热 损失,0.5%未回收的水蒸气的潜热 损失,最高可以获得有效热效率109%。 图4 冷凝锅炉的热损失 四.冷凝锅炉的特点 欧洲新型冷凝式燃气锅炉年度运行热效率比普通锅炉提高30%-40%,比低温供暖锅炉提高10%-15%,已达到欧洲最高能效标准****CE四星级标准,热效率高达109%,氮氧化合物的排放NOx<35mg/kw·h达到了极低污染的排放,比普通锅炉降低了90%的污染排放,比低温供暖锅炉降低了1/3的污染排放,CO2的排放量也比过去降低了15%。由于冷凝锅炉将燃烧后的烟气 图5 冷凝锅炉燃烧器 中产生氮化合物、硫化合物、碳化合物等酸性物质被冷凝收集,有效地降低了烟气对酸雨及大气温室效应的影响。 但对于锅炉而言,耐腐蚀这是关键因素。只有锅炉具有理想的材质才可实现上述的节能和环保的目的。欧洲最新型的冷凝锅炉采用导热和耐腐蚀性能极佳的硅铸铝铸造而成,具有超长的使用寿命,在极高的换热功率下实现最小的体积和重量,差不多每1kwh功率相当于1kg锅炉重量,是普通的锅炉重量的1/3。壁挂式冷凝锅炉通常采用不锈钢制作冷凝换热器,较高级的壁挂冷凝锅炉也有采用硅铸铝铸造而成的冷凝换热器。当然对于冷凝锅炉的燃烧器也有极高的要求,通常都采用无焰燃烧方式,全预混比例调节,这也是获得高的燃烧效率和极低污染排放的重要因素。我们也可以看到一些只是在普通锅炉的排烟口加装了热回收装置,这并不是真正的冷凝锅炉。冷凝锅炉功率可在10%~100%之间根据热需求进行无级调节,而普通锅炉的功率调节是不允许低于50%,正是为了保证不让普通锅炉产生冷凝腐蚀。冷凝锅炉运行噪音比普通锅炉降低15%-20%,由于锅炉内烟气冷凝后产生弱酸性液体,对锅炉燃烧内腔可起着清除积碳等燃烧杂质的作用,不会向普通锅炉那样形成换热效率下降的现象,所以对炉膛内腔几乎不需要保养。冷凝锅炉的另一优势就是对烟囱的要求变的非常简单,通常排烟温度只比环境温度只高30℃—40℃,最高一般不超过70℃ 烟囱甚至可以用塑料来制作,由于几乎没有污染完全可以低空排放。 五.冷凝锅炉的应用 我们为了得到更高的锅炉热效率,适当地降低锅炉的出水温度,这是极其重要的,对冷凝锅炉更是如此。通常建议出水温度在60℃—70℃不宜过高,比如一台90KW的冷凝锅炉当功率为100%,锅炉出水温度为70℃时的热效率大概在98%,当功率为30%,锅炉出水温度为30℃时的热效率可达108%。同时也要保证较低的回水温度,回水温度越低效率越高,图6给出了锅炉回水温度、锅炉的调节功率与热效率的关系。所以片面地强调冷凝锅炉的最高值热效率是不正确的,冷凝锅炉的实际使用热效率是取决 于它的使用条件,这是我们在设计选型时需要认真考虑的。冷凝锅炉可用于中央空调热源或是提供生活热水,当用于泳池、地采暖等低温加热系统时热效率可达到最高的理想值。欧洲通常所用的冷凝锅炉有壁挂锅炉和落地锅炉,壁挂式冷凝锅炉主要用于家庭及小型商业供热系统,也可多台联机用于较大的供热系统。落地式冷凝锅炉通常用于大型供热系统,也可多台联机用于更大的供热系统。以下是两种典型的多台联机系统: 图7 壁挂式冷凝锅炉多台联机系统 壁挂式冷凝锅炉多台联机系统,最多可实现十台联机运行,单机最大输出功率为90kwh。 图8 落地式冷凝锅炉多台联机系统 冷凝锅炉多台联机系统,最多可实现十台联机运行,单机最大输出功率为1140kwh。 六.应用实例
南京某酒店式公寓160套,每套有厨房和卫生间,要求24小时供恒温热水,所提供的能源为天然气。由于该建筑为全玻璃慕墙,且未设置独立烟道,安装普通锅炉则会使烟囱破坏建筑的整体造型,也无法达到环保要求,采用冷凝锅炉的方案如下。
图6 冷凝锅炉回水温度、调节功率与热效率的根据计算可得该公寓日消耗热水量:Cgj=户数(n)×平均日用水量(Cj)×修正系数(K)×用水等级系数(Cs)=160×150×0.9×1.1=23760L /日。 采用半即热式加热方式,在储水罐蓄满热水的情况下,系统应该能够补偿10分钟的高峰流量及保证2小时用水高峰的耗热量。取每户10分钟的高峰流量Qp=860L/h,每户2小时的高峰流量C2h=220L。 每天2小时的高峰总流量Cg2h=户数(n)×每户2小时的高峰流量(C2h )×修正系数(S)×用水等级(Cs)=160×220×0.248×1.1=9602.6L。 S=0.896*(1/n0.253)=0.248 每天10分钟的高峰总流量Qpq=户数(n)×每户10分钟的高峰流量(Qp) ×同时使用系数(m)×用水等级(Cs)=160×860×0.2×1.1=30272L/h。 其中m取0.2 10分钟的高峰总流量为30272/6=5045L 如果选板式换热器的换热量为:360KW 10分钟内能提供热水量为360×600/4.18×(60-10)=1033.5L 所需热水罐的最小体积为:5045-1033.5=4011.5L 2小时内能提供热水量为360×7200/4.18×(60-10)=12402L>9602.6L。 结论,该板式换热器的加热功率能够保证2小时用水高峰的耗热量及10分钟的高峰流量。热水罐的最小体积为4M3 用4小时加热23760L热水,所需功率为:P≈345KW<360KW。 所以系统所需要的供热功率可选为360KW,可以选择的冷凝锅炉: 1、采用落地式冷凝锅炉C310 Eco,最大功率为353KW,一台。 2、采用壁挂式冷凝锅炉MC90,单台输出功率为90KW,建议选择四台,则总输出功率为360KW。