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大连壁挂炉的节能排放技术分析

添加时间:2016/8/10 10:06:49

的发展历经百年,从扩散式燃烧到大气式部分预混式燃烧,再到全预混式燃烧;从普通吸热到现如今冷凝吸热的最新技术的大连壁挂炉。全预混燃烧、冷凝吸热这两种技术缺一不可,只有将这两种技术同时运用才能更好地提高排放与节能的性能,下面就这两种技术在大连壁挂炉的运用与老式壁挂炉进行对比。

一、     吸热
是不能冷凝吸热的,若产生冷凝水将使其火排、换热器锈蚀失效,所以排烟温度设计将高于130℃以上确保不出现冷凝水腐蚀。而冷凝式壁挂炉由于其特殊的结构使之避免了冷凝水对机器的腐蚀作用。既降低了排烟温度又吸收了汽化潜热,大大提高了机器的热效率,达到了节能的性能。1kg水从0℃加热到100℃需要100千卡(显热)热量。1kg水从100℃汽化成100℃水蒸气需要599千卡(潜热)热量。以燃烧天然气(CH4)为例,粗略估算:燃烧1m³天然气可生成2m³水蒸气。若将2m³水蒸气全部变成冷凝水而吸收其汽化潜热(现行技术还做不到全部吸收)其节能效果是巨大的。
二、     燃烧方式
老式壁挂炉均采取大气式燃烧,大气式燃烧也叫部分预混燃烧,靠燃气压力通过喷咀喷射,利用引射器引入部分一次空气达到部分混合(0.4~0.6)。混合了部分一次空气的燃气从燃烧器火孔喷出进行不完全燃烧;将二次空气引入到火焰周围,二次空气与随着火焰上升的没完全燃烧的燃气混合燃烧,其火焰温度较低,火焰长度较长。换热器设置较远(120mm左右),否则火焰接触到换热器形成不完全燃烧。二次空气靠热交换器上部的风机吸入炉腔,炉腔内为负压,燃烧热质点密度小,不利于换热器换热。另外,火焰中没有完全燃烧的燃气接触到二次空气才燃烧,由于没有完全燃烧的燃气分子周围是部分混合燃烧的烟气,再与二次空气接触的概率相对减少了。若想增大接触概率则需加大过剩空气系数α(大气式燃烧α=1.6~2.2)过多的不参与燃烧的二次空气虽然使燃烧相对充分了,CO减少了,增加了燃气体积,降低了炉腔温度。增加了排烟热损失,效率降低了。另外,大气式燃烧器体积与其功率比较大,很是笨重,近年来,国外先进国家将全预混燃烧技术引入大连壁挂炉并结合冷凝吸热使其性能大幅提高。下面就全预混燃烧技术做讲解和分析:
全预混燃烧采用变速风机送风,风机将燃气燃烧所需要的空气吸入文丘里混合器,空气流量的变化导致文丘里内燃气入口处气压改变,使燃气与空气比例阀的阀口开度产生变化,使得燃气与空气形成比例关系,调整阀上的调节螺钉以达到所需比例,当燃气与空气以所需比例进入燃烧器,燃烧时已不需要另外的空气就能达到完全燃烧。风机变速,风量改变,燃气阀开口改变,燃烧负荷改变,燃气与空气比例不变。
全预混燃烧由于在燃烧前燃气分子与氧气分子已充分混合,在空气过剩系数α很小的情况下(α =1.05~1.1)也能充分燃烧。CO很小,火焰温度很高,火焰很短,可以离换热器很近(35~40m m)(热强度与距离平方成反比),加热效率很高。另外,全预混燃烧是风机抽取燃气管道内的燃气进行燃烧,燃气阀的二次压为负压,燃气管道气压变化对燃烧影响较小。全预混燃烧在炉腔内形成正压,热质点密度较大,有利于换热器换热。总结上诉两种燃烧方式,全预混燃烧有点如下:
1、           燃烧充分、节能。
2、           火焰温度高(同样功率比大气式燃烧高500℃)节能。
3、           火焰长度短(距换热器近)热强度与距离平方成反比)节能。
注:以上均为与大气式燃烧方式对比。
另外,全预混燃烧方式空气过剩系数α=1.大气式燃烧方式α=2,天然气(CH4)燃烧方程为:
α=1时:CH4+2(O2+3.76N2)=CO2+2H2O+7.52N2
(空气中氮气含量为79%,所以氧气与氮气的比例为1:3. 76)
此时水蒸汽饱和分压为:2/(1+2+7.52)=0.19bar
α=2时:CH4+4(O2+3.76N2)=CO2+2H2O+2O2+15.04N2
此时水蒸汽饱和分压为:2/(1+2+2+15.04)=0.09975bar=0.1 bar
查表得出:0.19bar时冷凝水露点为58.3摄氏度;0.1bar时冷凝水露点为45.5摄氏度(全预混燃烧方式α=1,大气式燃烧方式α=2)。
由此可见全预混燃烧方式其结露点温度大大高于大气式燃烧,冷凝效果远远超出。
烟气二次加热式冷凝炉采用大气式燃烧方式α=2,其冷凝效果大打折扣。
三、     两种燃烧方式排放对大气的影响
近年来我国大气污染严重,特别是雾霾对人们人身健康及经济发展的影响是巨大的。