|
|
|
|
|
|
|
|
冷凝式燃气壁挂炉设计探讨 |
|
|
|
|
|
点击：1350 日期：2010/1/28 12:55:24 |
|
|
《家用燃气快速热水器》GB6932-2001中明确规定了家用燃气快速热水器供暖及供热水的热效率不低于80%(按低热值)。目前，国内市场中进口及国产燃气壁挂炉的热效率已经达到85%以上，用传统方法进一步谋求热效率的提高已经非常困难，必须考虑到用降低排烟温度，充分回收烟气中的余热直至潜热来提高热效率。但降低排烟温度会出现两方面的问题：一是低温腐蚀问题，减少燃气壁挂炉的使用寿命；二是酸性冷凝水合理排放问题，酸性冷凝水对所流经的金属和建筑物均有腐蚀作用。为了做到既要回收余热又要保持燃气壁挂炉的使用寿命，因而研制回收余热的高效率冷凝式燃气壁挂炉。
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——烟气中的湿热及水蒸气的潜热。燃气的热值是指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水状态排出时所放出的热量低热值指Nm3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸气状态时所放出的热量。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C}14，CH4的燃烧化学反应式为：CH4+202=C02+2H20
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水蒸气凝结放出潜热3.96×103kJ/Nm CH4的高热值Hh=39842kJ/Nm3；低热值H1=35906kJ/Nm3。汽化潜热与低热值的百分比：(3.96x103/35906)×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零点温度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%。
结构特点
冷凝式燃气壁挂炉增设了余热回收器中和器，在余热回收器下面设置了凝结水收集盘。其作用是将含酸的凝结水集中起来导入中和器中，中和器将冷凝水中和后排出机器。由于排烟温度低，同普通的燃气热水器相比；冷凝式燃气壁挂炉阻力增大，抽力减小，因此要在换热器上方加装强排风机，使排烟顺畅。由于烟气中含有三原子气RO:RO的主要成份是C02和S02,其冷凝液滴具有腐蚀性。因此与冷凝水接触的所有部分，包括余热回收器、中和器、冷凝水回收盘、风机及烟管都必须使用适当的耐腐蚀材料。余热回收器可以使用含硅、锰的铝合金，现在广泛使用的为铝和铸铁合金的轧制ALMgsi0.5;也有一些国外厂家使用纯度为99.5%的纯铝或不锈钢。相比而言，纯铝及铝合金在耐腐蚀的同时，导热系数也较好，因而受到广泛使用。
冷凝液的处理
冷凝液具有一定的酸性并含有一些有害物质，各国对其回收装置及排放有不同的规定。该冷凝式燃气壁挂炉的中和器及相关连接管路采用聚气乙烯材料制成。在中和器中加入镁用于改变水质。其化学反应式如下：
Mg+2H20→Mg(OH)2+H2
Mg(OH)2+2HN03→Mg(N03)2+2H20
Mg(OH)2+H2s04→MgS04+2H20
Mg+2HN03→Mg(N04)2+H2
Mg+H2S04→Mgs04"1"]
反应生成物硝酸镁，硫酸镁不具有腐蚀性且溶于水，可以与生活废水一同排放掉。
小结
冷凝式燃气壁挂炉的热效率较非冷凝式燃气壁挂炉可提高10%以上，故至少可以节省10%的燃料费用和减少10％的 C02及NOx的排放量。虽然制造成本要高一些，但高出成本可以在3-5年内由节省的燃料费用收回。右见，冷凝式燃气壁挂炉的研制，对于节约燃气能源，减少环境污染，提高燃气壁挂炉的技术含量及市场竞争力都有着重大的意义。 |
|
|
|
|
|
|
|
