1、! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !“第 七 篇其 他 新 型 锅 炉 设 计第 一 章 冷 凝 式 锅 炉 设 计第 一 节 冷 凝 式 锅 炉 的 分 类 及 基 本 型 式一 、 冷 凝 式 锅 炉 的 分 类与 常 规 锅 炉 一 样 ， 冷 凝 式 锅 炉 也 有 多 种 分 类 方 法 。 例 如 ， 按 燃 料 可 分 为 燃 煤 冷 凝 式锅 炉 、 燃 油 冷 凝 式 锅 炉 、 燃 气 冷 凝 式 锅 炉 等 。
2、但 由 于 冷 凝 式 锅 炉 的 最 大 特 点 是 带 有 将 烟气 中 水 蒸 气 凝 结 下 来 的 换 热 器 ， 称 之 为 冷 凝 换 热 器 ， 而 冷 凝 换 热 器 可 分 为 接 触 式 和 非 接触 式 两 种 。 所 以 ， 本 节 主 要 按 冷 凝 换 热 器 的 类 型 进 行 分 类 。 因 此 ， 冷 凝 式 锅 炉 可 分 为 带有 接 触 型 换 热 器 的 冷 凝 式 锅 炉 、 带 有 间 壁 式 换 热 器 的 冷 凝 式 锅 炉 、 同 时 带 有 接 触 型 和 间壁 式 换 热 器 的 冷 凝 式 锅 炉 。 而 带 有 接 触 型 换 热
3、器 的 冷 凝 式 锅 炉 又 进 一 步 分 为 带 有 接 触型 换 热 器 的 燃 气 冷 凝 式 锅 炉 、 带 有 接 触 型 换 热 器 的 燃 油 冷 凝 式 锅 炉 、 带 有 接 触 型 换 热 器的 燃 煤 冷 凝 式 锅 炉 ； 带 有 间 壁 式 换 热 器 的 冷 凝 式 锅 炉 又 进 一 步 分 为 带 有 间 壁 式 换 热 器 的燃 气 冷 凝 式 锅 炉 、 带 有 间 壁 式 换 热 器 的 燃 油 冷 凝 式 锅 炉 、 带 有 间 壁 式 换 热 器 的 燃 煤 冷 凝式 锅 炉 ； 同 时 带 有 接 触 型 和 间 壁 式 换 热 器 的 冷 凝
4、式 锅 炉 又 进 一 步 分 为 同 时 带 有 接 触 型 和间 壁 式 换 热 器 的 燃 气 冷 凝 式 锅 炉 、 同 时 带 有 接 触 型 和 间 壁 式 换 热 器 的 燃 油 冷 凝 式 锅 炉 、同 时 带 有 接 触 型 和 间 壁 式 换 热 器 的 燃 煤 冷 凝 式 锅 炉 。二 、 冷 凝 式 锅 炉 的 基 本 型 式各 国 生 产 的 冷 凝 式 锅 炉 的 结 构 型 式 很 多 。!“#第 一 章 冷 凝 式 锅 炉 设 计图 ! “ # “ # 为 法 国 $%*%6;*7） 进 行 试 验 。 为 实 机 设计 提 供 了 必 需 的 参 数 ， 第
5、一 台 机 组 于 #1!# 年 完 成 安 装 并 投 入 运 行 。 运 行 费 用 的 记 录 表明 ， 初 投 资 按 当 时 的 能 源 价 格 可 在 - ?（ #20?） ， 一 般 都 在 强 制 通风 燃 烧 器 的 容 量 范 围 。由 于 最 终 的 烟 温 较 低 ， 烟 囱 的 尺 寸 可 减 小 。 与 一 般 的 1!$2的 排 烟 温 度 相 比 ， 烟 气 在!)2（ 烟 气 离 开 设 备 的 温 度 ） 时 的 体 积 流 量 仅 是 原 来 的 一 半 强 。机 组 中 被 加 热 的 水 可 直 接 利 用 ， 也 可 由 一 个 换 热 器 将 其
6、从 机 组 中 分 离 出 来 。 实 际中 ， 由 于 吸 收 二 氧 化 碳 引 起 的 酸 度 是 非 常 小 的 ， 除 了 水 和 空 气 同 时 存 在 的 地 方 ， 回 路 中 所有 的 部 件 都 可 由 普 通 钢 制 造 。 当 然 ， 在 需 要 的 地 方 也 可 使 用 碱 性 药 剂 ， 但 只 需 轻 微 处 理 ，因 为 除 了 冷 凝 水 的 流 入 ， 整 个 回 路 是 封 闭 的 。因 为 水 回 路 是 开 式 的 、 与 大 气 相 通 的 ， 所 以 为 了 防 止 泵 停 运 时 产 生 倒 流 ， 在 循 环 泵 出口 处 需 要 有 止 回
7、 阀 。 作 为 一 项 附 加 的 预 防 措 施 ， 回 水 管 路 上 装 有 一 个 马 达 驱 动 的 阀 门 ，该 阀 门 当 泵 发 生 故 障 时 起 动 。在 法 国 燃 气 工 业 实 验 室 采 用 的 试 验 样 机 是 一 个 高 *4“(， 基 础 为 /5“( 9 $“(的 方 形 容 器 。 下 部 是 集 水 箱 ， 上 部 是 换 热 段 。 阶 梯 形 挡 板 是 可 调 的 ， 烟 气 可 以 在 不 同 的高 度 引 入 。 该 装 置 与 一 个 “#33% 锅 炉 的 排 烟 管 道 相 连 。 该 样 机 用 于 研 究 动 力 学 和 几何 尺
8、 寸 变 化 的 影 响 。 两 个 基 本 想 法 被 检 验 ： 一 是 将 回 水 喷 入 换 热 段 ， 二 是 通 过 喷 水 管 将水 引 入 ， 并 允 许 水 靠 重 力 阶 梯 式 流 过 一 系 列 挡 板 。 试 验 表 明 ， 两 种 方 法 单 独 都 不 是 令 人满 意 的 ， 最 好 是 将 两 种 方 法 组 合 起 来 。试 验 表 明 ， 总 传 热 量 的 一 半 以 上 发 生 在 烟 气 温 度 最 高 的 容 器 下 部 ； 该 区 域 的 传 热 机)4第 一 章 冷 凝 式 锅 炉 设 计理 是 强 制 对 流 和 表 面 蒸 发 。 喷 水
9、段 仅 贡 献 总 传 热 量 的 !“#， 阶 梯 段 为 $%#。 考 虑 到 这两 个 区 域 的 温 度 较 低 ， 其 性 能 已 经 很 好 了 。试 验 分 别 采 用 低 于 和 高 于 出 口 烟 气 的 露 点 （ 对 燃 用 过 量 空 气 为 !%#的 天 然 气 ， 其 值为 %?A 公 司 于 !B1) 年 开 始 开 发 冷 凝 式 锅 炉 。 到 !B1B 年 初 ， 已 形 成 样 机 并 进行 了 试 验 。 在 起 初 的 设 计 中 ， 换 热 器 的 凝 结 段 与 传 统 设 计 的 对 流 段 分 开 ， 见 图 1 2 ! 2 !。这 种 设 计
10、 中 典 型 的 方 式 是 烟 气 以 大 约 !/* - !*(的 温 度 离 开 第 一 个 换 热 器 ， 离 开 第 二 个换 热 器 后 烟 温 大 约 为 ) ?“#或 更 高 的 年 效 率 。 许 多 于!/ $ 0; 年 前 安 装 的 老 型 号 的 锅 炉 在 良 好 运 行 情 况 下 其 年 效 率 仅 可 能 达 到 1/# $ /#。图 % : ! : !4 中 ， 三 种 锅 炉 的 部 分 负 荷 效 率 曲 线 是 在 56(7- 879(* 的 试 验 站 中 采 暖实 际 的 运 行 条 件 获 得 的 。 对 典 型 的 、 运 行 良 好 的 中
11、等 大 小 且 有 冷 凝 装 置 的 锅 炉 ， 可 以 算出 其 节 约 的 燃 料 量 。第 二 节 间 壁 式 冷 凝 换 热 器 的 设 计由 于 存 在 水 蒸 气 的 冷 凝 ， 冷 凝 式 换 热 器 的 热 效 率 一 般 比 普 通 换 热 器 的 热 效 率 要 高 。正 是 因 为 有 水 蒸 气 在 冷 却 过 程 中 冷 凝 下 来 ， 冷 凝 式 换 热 器 的 换 热 过 程 和 热 力 计 算 与 普 通的 换 热 器 有 所 不 同 。从 烟 气 中 吸 收 显 热 是 一 个 纯 传 热 过 程 ， 而 从 烟 气 中 吸 收 潜 热 是 一 个 同 时
12、有 传 热 和 传质 过 程 的 复 合 过 程 。 烟 气 是 包 括 氮 气 、 氧 气 、 二 氧 化 碳 、 一 氧 化 碳 在 内 的 不 凝 结 气 体 与 水%1%第 一 章 冷 凝 式 锅 炉 设 计蒸 气 、 氧 化 硫 等 可 凝 结 气 体 的 混 合 物 。 在 换 热 器 内 ， 烟 气 在 开 始 阶 段 通 过 显 热 交 换 得 到冷 却 。 烟 气 将 以 这 种 方 式 继 续 失 去 热 能 直 到 冷 却 表 面 温 度 低 于 烟 气 的 露 点 温 度 。 在 该点 ， 一 部 分 水 蒸 气 会 由 于 潜 热 交 换 而 冷 凝 在 冷 表 面
13、上 ， 而 其 余 气 体 则 继 续 通 过 显 热 交 换放 出 热 量 。 这 一 显 热 和 潜 热 交 换 同 时 发 生 的 过 程 将 继 续 下 去 ， 直 到 主 流 烟 气 温 度 达 到 露点 温 度 。 从 该 点 开 始 一 直 到 换 热 器 出 口 ， 烟 气 都 处 于 饱 和 状 态 。图 ! “ # “ $% 示 出 了 典 型 烟 气 可 用 热 随 烟 气 温 度 的 变 化 。 曲 线 上 从 （ 2 ( 3 ( 2）362第 一 章 冷 凝 式 锅 炉 设 计式 中 !“ 为 普 朗 特 数 ； #$% 为 施 密 特 数 。方 程 （ ! “ # “ !） 涉 及 三 个 未 知 量） ；=4!第 一 章 冷 凝 式 锅 炉 设 计
