燃气真空热水锅炉案例

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循环方式：复合循环

安装方式：快装锅炉

品牌：曼驰 烈骑 富士特

型号：变频数字全预混纯铜燃气热水机组，富士特真空锅炉

适用范围：供暖，供热水

燃烧方式：室燃炉

出口压力：低压

结构形式：立式

适用燃料：天然气

锅炉用途：工业锅炉

铜翼热水锅炉技术分析

铜翼热水锅炉是美国Lochinvar （烈骑）公司于1954年开发出-纯铜翼片整体式换热管，应用于锅炉内的换热。

美国Lochinvar Corporation 创建于1919年，是全球最大的专业水暖制造企业之一。公司座落于美国田纳西州，公司一直致力于热水及供暖系统设备的研究、生产、销售，始终领导着水暖行业的技术进步与行业发展。经过近百年的努力，公司已经发展成为一家全球性的跨国公司，分公司及科研机构遍布全球众多国家和地区。现在每年在美国国内市场上销售的燃气、电热水器（锅炉）超过40万台，其中燃气锅炉所占的市场份额超过 30％，电热水器所占的市场份额接近20％。

烈骑公司自2007年进入中国市场，天津天骑集团（先北京天骑）作为其中国总代理，负责中国区烈骑燃气锅炉的代理。

目前，中国面临能源结构的重大调整，天然气作为清洁能源逐步受到重视，加上未来中国城市化进程的推进，高效的燃气锅炉必将快速发展。铜翼燃气热水锅炉作为其性能最卓越，综合成本最优的产品，必将在市场中得到重视。

二、 铜翼热水锅炉技术的原理及技术优势

锅炉技术涉及两个关键部分，一是燃烧，另一部分是热交换。经过大半个世纪的技术改良和新技术的研发，锅炉的节能环保技术已经日趋成熟。

1. 我们首先在热交换和燃烧两个方面对该技术进行简单阐述：

（1）一体化纯铜翼管热交换器

目前，我国锅炉均采用钢或铸铁作为热交换设备换热材质。由于其换热系数低，致使锅炉体积大，换热效率低，调节不灵活等问题。

一体化纯铜翼管热交换器（见图1），其优秀的性能完全解决上述问题。这里说的纯铜也就是紫铜，含铜99.9%。铜是热的优良传导体，传热系数为钢铁的9倍。铜的耐腐蚀性能也远高于不锈钢。为了增加受热面积，在整体铜管外壁压出每英寸7片翼片，即一体化的铜翼管。换热面积比光铜管增加了10倍。强化的热传导，使热交换器在同等功率输出情况下，体积很小，锅炉的水容量也很少，例如，0.8吨的锅炉只有20升的水容量。这样锅炉的待机损失很低，几乎瞬时升温，大大提升热效率。铜管热交换器的内壁还设置类似来复线的螺纹槽，当高速水流通过时，产生紊流，破坏层流对热交换的不良影响，使工质的热交换更快更充分。这个高速旋转的水流不断冲刷管壁，防止水垢生成和沉积，这样的热交换器具有极强的抗水垢特性，完全可以直接加热硬度高达435ppm的硬水，而不需要软化水处理。

某商务园区地源热泵与燃气锅炉运行成本对比分析

摘 要 针对某商务园区多能互补项目中的地源热泵和燃气真空热水锅炉运行工况进行监测，重点研究了地源热泵和燃气真空热水锅炉在输出单位吉焦热量时成本的对比，以此为基础，确定了该项目最经济的运行模式。

关键词 地源热泵 燃气真空热水锅炉 锅炉效率 热泵COP 经济性对比

0 引言

近年来在国家节能减排的号召下，地源热泵技术由于其同时具备节能、高效且对环境友好的优势，越来越受到人们的重视[1-5]。北京市昌平区某商务园区多能互补项目中就设置了地源热泵和燃气真空热水锅炉两种热源，本文以该项目中的地源热泵和燃气真空热水锅炉为研究对象，通过对比两种热源在不同时间段输出同样热量的情况下的成本，确定了不同时段的成本最低的运行方式，为项目的节能增效提供了合理的建议。

1 项目概况

该商务园区总建筑面积为241244 m2，设计供能面积169400 m2，其中办公、商业、气候中厅（气候缓冲区）供能面积119400 m2，商品房、公租房供能面积50000 m2。该项目为冷热两联供项目，主要供能系统包括螺杆式地源热泵机组2台、离心式电制冷机组3台、燃气真空热水锅炉2台，另配置附属冷却塔、循环水泵、板式换热器及连接管道等用于供应园区内冷、热负荷。该项目中地源热泵名义制热输入功率为327.9 kW，名义制热量为1354.4 kW，额定COP为4.13；燃气热水锅炉额定供热量为4900 kW，额定负荷热效率94%。

该项目目前实际运行中，供冷季时，优先采用地源热泵运行提供供冷负荷，电制冷作为补充；地源热泵排热存入地下土壤中，冬季供热提供免费的热源；供热季时，根据制热成本，当地源热泵成本低于燃气锅炉时优先采用热泵运行提供供热负荷，燃气锅炉承担剩余负荷；当地源热泵成本高于燃气锅炉时仅采用燃气锅炉供热。

2 经济性对比分析必要性

由于燃气锅炉使用天然气作为能源供热，而地源热泵使用电能作为能源供热，两者的供热成本必然不同。而且由于24小时内气价是固定的，而24小时内的电价却分为峰、谷、平三种不同的电价，所以在不同时间段内燃气热水锅炉的制热成本是固定的，而地源热泵制热的成本会随着峰、谷、平电价的变化来波动。因此有必要分析对比不同时间段内燃气锅炉与地源热泵的制热成本，并根据分析结果来制定成本最低的项目运行策略。

真空热⽔锅炉原理及技术介绍

真空热⽔锅炉原理

真空锅炉⼯作原理为单热管原理，是利⽤热媒在不同的压⼒下沸腾温度不同的特性来进⾏⼯作

的。在真空锅炉所⼯作的负压状态下,燃料燃烧使热媒⽔温度上升⾄饱和温度，并在⽔⾯产⽣相

同温度的负压蒸汽。此时向热交换器(供热⽔或采暖)内通冷⽔, 负压蒸⽓通过凝结换热把换热器

内的冷⽔加热成温⽔，并通⾄⽤户处,⽽负压蒸⽓则被冷却凝结成⽔滴滴回⽔⾯再被加热,从⽽完

成整个相变换热循环过程。相同条件下，相变换热量是⽔-⽔换热量的10多倍。

真空的特点

根据真空度的不同，内部⽔的沸点会随之变化.例如：在完全真空状态下，⽔在0℃开始沸腾，

但在零度以上真空压⼒下，⽔会在更⾼⼀点的温度中才能沸腾。⽔在真空状态下更容易引起沸

腾.(与在⾼⼭处烧开⽔更容易达到沸腾是⼀样的道理) 1.寿命为半永久型(长寿命设计)

定量的热媒⽔,真空状态没有腐蚀,不必担⼼⽔垢的产⽣

2.防⽌锈⽔的产⽣

热交换器使⽤了(供⽔,采暖) 抗内腐蚀性强的不锈钢钢管.

集箱内部做了覆膜处理能更好地抑制腐蚀，始终能供给⼲净的⽔源。

3.热交换能⼒强

因为，炉体内的热媒⽔量少，在初期⼏乎没有预热负荷的损失，在节约能源费⽤⽅⾯是⼀个崭

新的产品。 4.安全设计及⽆需报装

负压运⾏，没有膨胀爆炸的可能。并且不受监检，不必办理安装报批⼿续。

5.能够进⾏增设及⼤容量的使⽤。充分显⽰了管类锅炉的特点。⾼度与宽度相对来说都很⼩，

能够在狭窄的空间内进⾏安装。 6.⼀机多⽤

⼀台锅炉可以满⾜多种需要，内置换热器可带压使⽤，系统安装简单；相互独⽴；

7.智能控制

数字化控制，液晶屏幕，中⽂显⽰，操作简单，可实现⽹络控制；

使⽤⽤途

真空热⽔锅炉能满⾜采暖、热⽔、游泳池加热等⽅⾯的需要

根据使⽤⽬地的不同，将锅炉内置的热交换器分为 1组换热器--采暖或热⽔单个系统

- 1回路⽅式,

2组换热器--采暖和供⽔2个系统

- 2回路⽅式.

操作原理

真空热⽔加热器的内部维持了完全真空标准状态下的锅炉即在完全⽆热的标准状态下锅炉内部

真空热水锅炉的简介及工作原理

真空锅炉的全称叫做真空相变锅炉，注意两个名词，一个是真空，一个是相变。真空锅炉是在封闭的炉体内部形成一个负压的真空环境，在机体内填充热媒水，通过燃烧或其它方式加热热媒水，再由热媒水蒸发、冷凝至换热器上，再由换热器来加热需要加热的水。中国第一台真空锅炉是由浙江力聚公司生产的,又名真空热水机,在国内应用最为广泛.

真空锅炉是在封闭的炉体内部形成一个负压的真空环境，在机体内填充热媒水。通过燃烧或其它方式加热热媒水，热媒水被加热产生蒸汽，蒸汽通过冷凝换热加热换热器管子里的水，实现热水的供应。

真空锅炉热量转换示意：

油、天然气、煤气、电 --> 燃烧（电转换热）-->热媒水-->沸腾后的蒸汽冷凝换热-->换热器-->热传导-->水

真空锅炉的工作原理：利用水在低压情况下沸点低的特性，快速加热封密的炉体内填装的热媒水，使热媒水沸腾蒸发出高温水蒸汽，水蒸汽凝结在换热管上加热换热管内的冷水，达到供应热水的目的 。

标准海平面大气压：1.013×105Pa=101.3KPa ，此时水的沸点为100℃；海拔越高，大气压越低，沸点也降低：

青藏高原：平均海拔4000m，大气压为62KPa，此时水的沸点为87 ℃；

珠穆朗玛峰：海拔高达8848m，大气压33KPa，沸点71 ℃；

真空锅炉通过抽真空，形成一个几乎没有空气的低压环境，然后利用水在低压下（低于大气压）低温沸腾产生蒸汽，通过汽水凝结换热方式将热量输出的原理工作的。

真空锅炉内的热媒水是经过脱氧、除垢等特殊处理的高纯水，在出厂前一次充注完成，使用时在机组内部封闭循环（汽化→凝结→汽化），不增加，不减少，在机组使用寿命内不需要补充或更换。

因此，真空锅炉炉体内部永远不会结垢、腐蚀，正常使用寿命可达20年以上，远远超出普通热水锅炉10年左右的使用寿命。