蔣湘東,李修春
(臨沂科技職業(yè)學(xué)院,276001,山東臨沂)
現(xiàn)有燃?xì)忮仩t工作過(guò)程中,燃?xì)忮仩t的排煙溫度一般在110~200 ℃,燃?xì)馊紵a(chǎn)生的水,在煙氣中汽化成水蒸氣,隨煙氣排放到大氣中,造成能源浪費(fèi)。圍繞全預(yù)混燃燒與冷凝換熱開(kāi)展技術(shù)研發(fā),回收利用燃?xì)忮仩t高溫?zé)煔庵械娘@熱和水蒸氣凝結(jié)所釋放的潛熱,設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)節(jié)能環(huán)保全預(yù)混冷凝鍋爐,對(duì)節(jié)約能源、提高燃?xì)忮仩t熱效率、減少環(huán)境污染具有重要意義。
如圖1 所示,節(jié)能環(huán)保全預(yù)混冷凝鍋爐主要由進(jìn)水口1、冷凝室2、翅片換熱管3、左分水室4、出水口5、全預(yù)混燃燒器6、燃燒室7、鍋爐外殼8、燃燒室煙氣出口9、煙氣排出口10、右分水室11 組成。
圖1 節(jié)能環(huán)保全預(yù)混冷凝鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖
鍋爐用水通過(guò)進(jìn)水口經(jīng)冷凝室管道進(jìn)入右分水室和翅片換熱管進(jìn)入左分水室,在燃燒換熱室經(jīng)過(guò)四個(gè)回程使水溫升高后流出鍋爐出水口。
天然氣通過(guò)閥組進(jìn)入預(yù)混腔與經(jīng)過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾的空氣在預(yù)混腔完成半預(yù)混,再利用風(fēng)機(jī)把預(yù)混的氣體全預(yù)混后吹入燃燒器,用點(diǎn)火探針點(diǎn)燃后在燃燒器表面形成微焰燃燒,煙氣自上而下在燃燒室內(nèi)與翅片換熱管內(nèi)的鍋爐用水進(jìn)行充分的熱交換后,經(jīng)燃燒室煙氣出口進(jìn)入冷凝室與冷凝管換熱后經(jīng)煙道排出。
現(xiàn)有燃?xì)忮仩t工作過(guò)程中,天然氣燃燒會(huì)產(chǎn)生水,在非冷凝工況下,該部分水吸收熱量后以水蒸氣狀態(tài)被排掉,這就造成熱能的巨大浪費(fèi)。全預(yù)混冷凝鍋爐燃?xì)馔ㄟ^(guò)閥組進(jìn)入預(yù)混腔與經(jīng)過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾的空氣在預(yù)混腔完成半預(yù)混,再利用風(fēng)機(jī)把預(yù)混的氣體全預(yù)混后吹入燃燒器,用點(diǎn)火探針點(diǎn)燃后在燃燒器表面形成微焰燃燒,煙氣自上而下在燃燒室內(nèi)與翅片換熱管內(nèi)的鍋爐用水進(jìn)行充分的熱交換后,經(jīng)燃燒室煙氣出口進(jìn)入冷凝室與冷凝管換熱后經(jīng)煙道排出,出煙溫度低于60 ℃。鍋爐熱效率大大提高,高達(dá)109.1%。
現(xiàn)有燃?xì)忮仩t在工作過(guò)程中,產(chǎn)生的水蒸氣、煙氣直接排到大氣中,造成熱能的浪費(fèi)。在全預(yù)混鍋爐上,設(shè)計(jì)由燃燒器、點(diǎn)火探針、燃燒室、翅片換熱管、排煙口組成的冷凝裝置,通過(guò)冷凝裝置釋放汽化潛熱,同時(shí)降低排煙溫度,回收煙氣顯熱。這兩部分累計(jì)增加熱能約15%~19%,大大提高了鍋爐熱效率,熱效率可達(dá)109.1%。
現(xiàn)有鍋爐控制系統(tǒng)普遍存在滯后、非線性、頻繁啟停的問(wèn)題。設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了冷凝鍋爐集成智能無(wú)級(jí)變頻閉環(huán)控制系統(tǒng),自動(dòng)調(diào)節(jié)比例閥的開(kāi)度,調(diào)整進(jìn)入燃燒室的燃?xì)夂涂諝獾膲毫土髁浚谷紵^(guò)程處于最佳狀態(tài),做到恒溫?zé)彷敵觯瑢?shí)現(xiàn)鍋爐自適應(yīng)從怠速至100%無(wú)級(jí)變頻調(diào)節(jié)輸出負(fù)荷,從而提高熱效率,延長(zhǎng)鍋爐使用壽命??蛇h(yuǎn)程無(wú)線自動(dòng)控制,實(shí)現(xiàn)供熱與供水模式自動(dòng)切換。
該控制系統(tǒng)根據(jù)負(fù)荷需求自動(dòng)控制進(jìn)入燃燒室的燃?xì)夂涂諝獾膲毫土髁?,形成精確的燃?xì)?空氣混合比,燃燒均勻充分,氮氧化物排放低于30 mg/m3,排煙溫度接近回水溫度,最低可至30 ℃,避免局部熱島效應(yīng)的產(chǎn)生。
在煙管內(nèi),煙氣在雙擾流條處發(fā)生分離,隨后又重新聚合,沖擊煙管壁面,增大了受熱面,提高了煙管的傳熱能力,增強(qiáng)了煙氣紊流,煙氣不斷沖擊煙管壁面,清理管道附著物,實(shí)現(xiàn)自清潔功能。
外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高):1 000 mm×950 mm×1 500 mm
熱效率(按低位發(fā)熱值):107.5%
氮氧化物(NOx)排放:<30 mg/m3
一氧化碳(CO)排放:<50 mg/m3
排煙溫度: 30~60 ℃
最高出水溫度:90 ℃
采用金屬纖維的燃燒棒作為燃燒面,燃燒強(qiáng)度可達(dá)到2 500 kW/m2,火焰短、發(fā)熱均勻、效率高、燃燒更加充分。與傳統(tǒng)的燃燒方式相比,微焰燃燒技術(shù)可以讓燃?xì)夂涂諝飧映浞值鼗旌先紵?,提高燃燒效率?;鹧鏈囟鹊停欧诺膹U氣更少,氮氧化合物排放低于30 mg/m3,對(duì)環(huán)境的影響也更小。
換熱管采用不銹鋼翅片管,翅片管的傳熱面積大幅增加,傳熱效率明顯提升。
鍋爐在冷凝區(qū)利用煙氣的余溫對(duì)鍋爐用水先進(jìn)行預(yù)熱,然后在換熱區(qū)經(jīng)過(guò)四個(gè)回程使水溫達(dá)到預(yù)設(shè)溫度,換熱效率比普通鍋爐提高1/4 左右。
節(jié)能環(huán)保全預(yù)混冷凝鍋爐采用全預(yù)混燃燒與冷凝余熱回收技術(shù),回收利用燃?xì)忮仩t高溫?zé)煔庵械娘@熱和水蒸氣凝結(jié)所釋放的潛熱,提高鍋爐熱效率。同時(shí)在能量回收過(guò)程中,還能夠降低有害氣體的排放,減少對(duì)環(huán)境的污染,經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益顯著。