冷凝锅炉(也称为冷凝热水器)简介
澳大利亚在采用冷凝锅炉方面落后于世界,因此在新的和改造的情况下,这项技术的机会很多,而且非常有益。本系列文章将探讨冷凝锅炉技术及其应用和优点。在欧洲,冷凝锅炉已被证明多年,为了遵守法规和排放限制,其使用已成为强制性要求。
这是Paul Bannister博士撰写的系列文章中的第一篇,Paul Bannister博士是澳大利亚能源和能源效率问题的思想领袖和公众演讲者。有关本系列的其他文章,请参阅本文末尾的链接。
什么是冷凝锅炉?
冷凝锅炉;也称为冷凝热水器,虽然在本文中称为锅炉,但却是一种比传统型电器效率高得多的锅炉。与传统锅炉相比,通过从烟气中提取更多的热量来实现额外的效率。为了理解这个过程是如何工作的,我们必须考虑一些基本的化学。
当气体燃烧时,它与氧气结合产生二氧化碳和水以及其他一些副产品。例如,甲烷气体(天然气)。
断续器4+ 2O2→一氧化碳2+ 2小时2O + ∆E
其中ΔE是燃烧中释放的能量。ΔE的大小取决于二氧化碳和水的最终状态。它们越冷,多余的能量就越多。对于水来说,这一点尤其重要,因为如果水是蒸汽的,那么它携带的能量比液体多得多。因此,如果在离开锅炉时,烟气是冷却的,水是液体,那么我们可以使用的能量ΔE将会更大。在冷凝锅炉中,水在锅炉内冷凝,因此可以提取更多的能量;在传统锅炉中,水以蒸汽的形式逸出,能量损失。
为了能够冷凝烟气中的水蒸气,冷凝锅炉应使用比传统锅炉更低的进水温度运行。这是因为冷凝过程发生在54°C左右。 您仍然可以在传统的60°C回水温度下运行冷凝锅炉,但效率优势不如在冷凝模式下运行。
传统锅炉的最低进水温度通常约为60°C,出口温度为80°C,并且在任何情况下都没有热交换元件来实现额外的热回收。事实上,如果冷凝确实发生在传统锅炉中,这是一件坏事 - 因为冷凝水确实含有酸性副产品,这些副产品会腐蚀锅炉内部并最终导致其失效。冷凝锅炉具有额外的热交换元件,并且由正确的材料制成,以承受腐蚀性冷凝水。
冷凝锅炉的效率如何?
锅炉的效率是通过能量输出与能量输入的比率来衡量的。更复杂的是,测量气体的能量含量有两种惯例:
●总热值:这是假设烟道中的水是液体的燃烧中释放的能量
●净热值:这是假设烟道中的水是蒸汽的燃烧中释放的能量。
考虑冷凝器具时使用的正确数字始终是总热值,即较大的值。然而,一些针对传统锅炉的宣传文献会使用净热值,因为这会使它们的常规锅炉看起来更有效率。
使用总热值,传统锅炉在满负荷时的效率通常在80-83%左右。相比之下,使用相同基础的冷凝锅炉在满负荷时的效率约为95%。如果冷凝锅炉不在冷凝模式下运行,由于其出色的热交换和燃烧器控制,其效率仍将比传统锅炉高出4-5%。
使用净热值,这些数字都增加了约10%,因此冷凝锅炉的表观效率为103% - 因为它从净热值识别的烟气中提取更多热量。
因此,冷凝锅炉的直接好处是效率至少提高了10-15%。但它实际上比这要好得多,正如我们将在后面的文章中探讨的那样。