如何理解燃氣冷凝爐效率能達到108%

2015-08-24來源：網絡搜集

燃料的發熱值分為高位發熱值和低位發熱值兩種。
　　高位發熱值是指每kg燃料完全燃燒后所放出的熱量,此熱量包括了燃料燃燒后所產生的水蒸汽所含有的熱量,但在實際鍋爐燃燒過程中,水蒸汽不會凝結放出其熱量的,而是隨煙氣排入大氣中無法使用,故引入了低位發熱量，低位發熱量是指高位發熱量在扣除了水蒸汽的汽化潛熱后的熱量,用Qdw表示,Qdw是鍋爐設計和熱力計算熱效率試驗時的依據。
冷凝爐的熱效率何以達到108％
冷凝爐的鍋爐效率能達到108%？對于很多鍋爐廠家宣傳資料上有關冷凝爐能效率的宣傳，不少人心存疑惑。在他們看來，在鍋爐中關于效率的定義是：鍋爐運行時的有效能量與鍋爐輸入的能量之比，即鍋爐的效率=有效能量/輸入的全部能量。照此分析，當效率大于100%時，豈不是意味著冷凝爐的有效能量已經大于輸入的能量了嗎？換句話說，冷凝爐運行時能提供的能量，比當時輸入的能量還要多。這豈不是與能量守恒定律不相符了？如果說通過冷凝爐的運行可以生成更多的能量，那么，只要讓大量的冷凝爐運行，是不是就可以產生更多的能量，進而滿足人們的用能需求？
這種想法顯然是不對的。
冷凝爐確實能提高鍋爐的效率
從應用實踐和理論方面分析，冷凝爐技術確實能夠提高鍋爐的效率。冷凝爐本身是對普通鍋爐（包括壁掛爐）進行改進，通過降低排煙溫度等手段提高鍋爐運行效率的一種升級產品。把普通鍋爐改進成冷凝爐，須做好如下三方面的工作：首先是適當增加鍋爐的受熱面，將鍋爐的主換熱器及煙氣通道等尾部設備改用耐腐蝕材料。其次是將燃燒系統原先的燃燒方式改為按比例調節的燃燒方式，確保燃燒的穩定和高效。最后要增加冷凝水排放系統。
完成這些工作后，鍋爐的排煙溫度可以降到80℃以下。隨著排煙溫度的降低，鍋爐的效率就提高了。其原因來自兩個方面：
第一、排煙溫度降低后，鍋爐排煙的熱損失也隨之降低。由于排煙熱損失是燃氣鍋爐的主要熱損失，因此鍋爐熱損失減少，效率就會提高。
第二、排煙溫度降低到100℃以下時，煙氣中的水蒸汽會冷凝成水，而水蒸汽在冷凝過程中釋放出的熱量可以被鍋爐吸收，從而使鍋爐的整體效率提高。
通常，1公斤水蒸汽冷凝成液態水大概可以釋放出2500千焦的熱量，正因為鍋爐多吸收了這部分熱量，使其變成了鍋爐的有效熱，進而提高了鍋爐的效率。
效率為什么能超過100%
有的用戶還會提出這種質疑：鍋爐的效率再高，其有效能量也不可能大于輸入的能量呀！那么，廠家所謂的鍋爐效率能夠超過100%到底是怎么回事呢？回答這一問題可以從鍋爐效率的公式來分析：
鍋爐效率的定義公式是：η=Q1/B*QDWy*100（%）。即，效率=鍋爐有效利用熱÷輸入鍋爐的熱量的百分數。
式中，Q1表示鍋爐有效熱，B表示燃料的消耗量,QDWy表示燃料的應用基低位發熱量，其中Q表示燃料的發熱量。燃料的發熱量也稱作燃料的發熱值，是燃料的特性指標，表明燃料品質的高低，也是鍋爐燃燒工況以及熱效率的分析和計算依據。燃料發熱量有高位和低位之分。燃料高位發熱量是指燃料完全燃燒釋放出的全部熱量，此熱量包括了燃料燃燒后所產生的水蒸汽所含有的熱量。燃料低位發熱量是高位發熱量扣除燃料中的水分汽化潛熱而得到。氣體燃料中的水分包括外部水分和內部水分兩種。外部水分主要是在制氣過程中附帶的一些水分和輸送過程中混雜在氣體內的水分，在氣體內這部分水所占的比例很少。內部水分主要是一部分相當于結晶水的結合水，在氣體燃料中所占份額極少，甚至為零。除了這兩部分水分外，氣體燃料中的部分可燃分子在燃燒后會生成水分子，如城市煤氣中的氫氣、天然氣中的甲烷等。燃燒后生成的水是氣體燃料燃燒產物中水分的主要來源。
關于效率計算，我國和其他很多國家一樣，是以低位發熱量為計算依據。這種規定的出發點是讓煙氣中的水分以水蒸汽的狀態存在，并隨煙氣排出，而不希望煙氣中水蒸汽冷凝成水附著在鍋爐尾部設備的表面。因為它極易和煙氣中的氧氣、硫等發生反應，進而對設備造成嚴重腐蝕。換句話說，國家在效率定義的規定中，就沒有將燃料的高位發熱值看做輸入鍋爐的熱量，沒有把煙氣中水蒸汽冷凝后產生的熱量回收考慮在內。
從物理意義上解釋，如果用燃料的高位發熱量作為效率計算公式中的分母，冷凝爐的效率就不會超過100%�，F在用低位發熱量作為效率計算公式中的分母后，由于冷凝爐的技術已經提高，不用擔心冷凝水對尾部設備的腐蝕了，因而可以把原來不考慮回收的水蒸汽冷凝后所產生的熱量也回收回來。這樣一來，得到的熱量就可能比原來預計的多，與用高位發熱量作分母的效率計算方式相比，就超過了100%。但這并不是說冷凝鍋爐在運行中熱量生成多了，而是熱量利用更加充分了。
如何理解燃氣冷凝爐效率能達到108%
如果能夠理解冷凝爐的效率可以超過100%，那么它為何能夠達到108%這個問題也就很好理解了。
目前，燃氣鍋爐的氣源類別多數是天然氣，少部分用的是城市煤氣。天然氣主要由甲烷（CH4）組成，其含量可達到95%~98%，甲烷在燃燒時和氧氣發生反應會生成水。燃燒1立方米天然氣會產生約2.25立方米的水蒸汽。煙道內每立方米水蒸汽的容重按0.602公斤折算，這些水蒸汽重約1.35公斤。每公斤水蒸汽冷凝成水釋放的熱量按2512千焦計算，這些水蒸汽可釋放約3391千焦的熱量。從物理意義上說，就是燃燒1立方米天然氣產生的水蒸汽在冷凝成水的過程中，會釋放出3391千焦的熱量。由于1立方米天然氣的低位發熱量約35000千焦。因此可以看出，如果把1立方米天然氣燃燒產生的水蒸汽的冷凝熱量被鍋爐吸收后，能提高鍋爐效率約10%。另外，鍋爐排煙的熱損失的降低，能夠使效率提高2%~3%�，F在普通鍋爐的效率一般在93%左右，而冷凝爐技術能使其提高13%，所以在目前國家規定的效率計算方法下，冷凝爐的效率達到108%是可能的。
如上所述，冷凝爐技術能夠使鍋爐吸收的能量有較大提高，使效率隨之提高，對節能減排有好處，所以，冷凝爐應該會有更大市場。

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