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  • 1 # 油氣話壇

    想說透這個問題,可能會產生一篇論文,長度不會太短。也有可能有人嫌囉嗦,顯擺。蒖不是的,它需要說說基礎概念。

    一、冷凝鍋爐熱效率超過100%不是個傳說

    隨著節能減排的倡導,很多地方都由燃煤鍋爐換成了燃氣鍋爐。人們在選購鍋爐時,除了價格、使用壽命等最關心的便是鍋爐的熱效率了,對於冷凝鍋爐熱效率超過100%是真的嗎?根據能量守恆定律,熱效率是不可能超過100%的,但是商家又信誓旦旦的這樣宣傳,商家宣傳的噱頭,原因何在?

    從上圖中可以看出,普通鍋爐的熱效率不到90%。

    這就涉及到鍋爐熱效率的計算方法了。

    二、別賴我,是因為鍋爐熱效率的計算方法

    按照能量守恆定律,能量不可能憑空增加,也不能無故減少,但最終不可能超過100%。但是,針對鍋爐的效率計算就不太適用了。

    燃氣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。

    簡單理解就是:熱效率=獲得的熱量/消耗的熱能

    這就要說說幾個概念:

    高熱值和低熱值,顯熱和潛熱。

    高熱值:1標準立方米燃氣完全燃燒後,煙氣被冷卻至原始溫度,而其中的水蒸氣以凝結水狀態排出時所放出的熱量。

    低熱值:1標準立方米燃氣完全燃燒後,煙氣冷卻到原始溫度,而其中的水蒸氣仍為蒸汽狀態時所放出的熱量。

    顯熱:給物質加熱後只提高了物質的溫度,沒有發生相變的熱量。

    潛熱:給物質不斷加熱,最終溫度不變但是發生了相變的熱量。例如沸水變成了蒸汽。

    上圖中,普通鍋爐最終得到熱量=燃氣進氣110kw/h-輻射損失1kw/h-煙氣顯熱損失8 kw/h-煙氣潛熱損失10 kw/h=91 kw/h。

    根據高熱值定義,可以這麼理解,若我們能將這些損失的熱量全部回收,那麼鍋爐的效率將是110%。因此上圖中的普通鍋爐熱效率為91%。

    上圖中,冷凝鍋爐最終得到熱量=燃氣進氣110kw/h-輻射損失0.3kw/h-煙氣顯熱損失1 kw/h-煙氣潛熱損失1kw/h=107.7kw/h。即圖中冷凝鍋爐的熱效率為107.7%。

    由此可以看出,冷凝鍋爐吸收了煙氣中的顯熱和潛熱,從而降低煙氣溫度,大大提高了鍋爐的熱效率。

    關於效率計算,中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,並隨煙氣排出,而不希望煙氣中水蒸汽冷凝成水附著在鍋爐尾部裝置的表面。因為它極易和煙氣中的氧氣、硫等發生反應,進而對裝置造成嚴重腐蝕。

    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後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%。

    三、為什麼冷凝鍋爐能夠利用高熱值呢?技術的突破在什麼地方?

    簡單的講:普通鍋爐是低熱鍋爐,冷凝鍋爐相對於普通燃燒方式的鍋爐來說,他是屬於高熱值冷凝技術的鍋爐。

    使用了冷凝吸收熱量技術的鍋爐,常規燃燒方式後置吸收排煙筒內的煙氣熱量技術已經提高,不用擔心冷凝水對尾部裝置的腐蝕了,因而可以把原來不考慮回收的水蒸汽冷凝後所產生的熱量也回收回來。

    但這並不是說冷凝鍋爐在執行中熱量生成多了,而是熱量利用更加充分了。

    首先鍋爐採用的是高效節能燃燒方式。這種燃燒方式確保了燃氣的充分利用,同時降低了過剩空氣係數。煙氣中的過剩空氣係數越低,露點也就越低,這樣可以將排煙溫度降到更低。

    其次鍋爐自身的設計與製造非常高效。每個廠家都有獨特的製造工藝。

    由於冷凝回收技術的出現以及一些耐腐蝕材料的應用,可以降低排煙溫度,將煙氣中的熱量即煙氣顯熱完全利用,即低位發熱值完全利用,此時熱效率已經達到了100%,而天然氣燃燒生成的水在露點以下會液化放熱,算上這部分潛熱就是高位發熱值,如果仍然以低位熱值計算,熱效率自然就超過了100%。

    因此說:科技是生產力。

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