冷凝式燃气壁挂炉的工作原理及其结构特点

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—烟气中的显热及水蒸气的潜热。燃起

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状态排出时所放出的热量；低热值

指1Nm3燃气完全燃烧后，其烟气全部被冷却至原始温度，而其中的水蒸气仍为蒸汽状态排出时所放

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CH4，CH4的燃烧化学反应式为：

CH4+2O2=CO2+2H2O+△H

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水蒸气凝结放出的潜热3.96×103kJ/Nm3。

CH4的高热值Hh=39842kJ/N m3；低热值H1=35906kJ/N m3。

汽化潜热低热值的百分比=（3.96×103/35906）×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露点温度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。

什么是冷凝锅炉？

在天然气和液化气的燃烧过程中，作为燃烧产物，我们得到了二氧化碳和水

燃烧1m3的甲烷和2m3的氧气，生产1m3的二氧化碳2m3的水。 CH4+2O2+2H2O+Q

放出的热量Q 为：34.020千焦（等于8127大卡）

这个数值即时甲烷CH4的低热量值（lowercalorificvalue ）

如果是使燃烧产生的水蒸气冷凝，可以得到另一部分热量（汽化潜热） 通过冷凝1m3的水蒸气，我们可以得到1885千焦（450大卡）热量。所以当我们燃烧1m3的甲烷CH4，我们可以得到3770千焦（900大卡）热量。

冷凝锅炉工作原理几大要素

□ 天然气的高热值

高热值u.c.v.=低热值l.c.v.+3770千焦=37790千焦（9027大卡）

这个值是在天然气和氧气完全燃烧所得到的值。在实际燃烧过程中，天然

气是和过剩的空气混合燃烧的。这样就增加了排烟热损失，并且限制了烟气中的水蒸气的冷凝（比如说传统的燃烧中产生的一次、二次、三次空气）由于采用了空气混合技术Vaillan 冷凝锅炉在整个燃烧过程中只需要较少的过剩空气。这样使烟气中水蒸气更好的冷凝。

□ 露点

露点定义了一个温度，即达到这这个温度烟气中的水蒸气转化为液态水（冷凝水），然后放出热量。下面图标就表示天然气在燃烧过程中，烟气中水蒸气冷凝的温度（露点）与过剩空气比例的关系。

热效率

热效率=有效量/使用量

对于传统锅炉，天然气，每提供相当于111kWh 高热值U.C.V. ，便有11kWh 的汽化潜热。没有被利用而以烟气中水蒸气形式排出。即低热值L.C.V. 为100kWh 。即锅炉有效热量为92kWh 。则锅炉热效率为：η=92/100=92%（使用热量以低热值计算）。

▲ 非冷凝技术

对于冷凝锅炉，天然气，也提供相当于11kWh 高热值U.C.V.. 。烟气在低于露点的温度中冷却，一部分水蒸气在冷凝中释放汽化潜热。烟气在热交换器中冷却的时候，烟气中一部分显热也会被收回。所以，过滤有效热量为92kWh ，回收显热7kWh ，水蒸气汽化潜热9kWh 。

则锅炉热效率为：η=（92+7+9）/100=108%（使用热量以低热值计算）。

▲ 冷凝技术

←如图所示，在过剩空气的比例为30%时，Vaillan 冷凝锅炉烟气中的水蒸气能够在55℃冷凝。过剩空气越少，越易使烟气中的水蒸气达到露点温度。

影响冷凝锅炉的参数

有很多参数能够影响冷凝锅炉是否达到最佳使用状态。在设计一个采暖系统输出功率时必须考虑到工程的需要。在选择采暖系统时，低供水/回水（30℃-40℃）温度的采暖系统有利于冷凝锅炉的冷凝。因此，冷凝锅炉尤其适用于低温热水地板采暖系统。

冷凝水的循坏使用锅炉产生的冷凝水是微酸性的（pH 值3-4），而生活废水系统内的水是微碱性的（pH 值6.5-10）。所以可以将冷凝水直接排到生活废水中，起到一个中和作用。大概估计冷凝锅炉每年平均可以得到1000到1300升水。

▲ 设备供暖温度曲线

▲ 冷凝壁挂炉功能示意图

○不锈钢热交换器

○塑料烟气聚集器

○变频风机

○全预混燃烧器

○单块集成电路板

▲独特的优质钢燃烧器

在变频风机及燃气阀的配合下，燃烧器对燃烧所需的燃气和空气进行全预混，满足充分燃烧所需比例，达到极好的燃烧状态。垂直火焰，360度燃烧，极大的提高了燃烧范围及燃烧效率。

▲ 螺旋形管式换热器

冷凝燃气壁挂炉采用了独特的具有专利技术的螺旋形管式换热器，达到充分换热的效果，极大的增加了换热面积，提高了换热器的功率。

▲ 无级变频风机和比例阀

无级变频风机，采用变频原理，根据热负荷输出要求的变化调整转速来调节烟气排放量，即达到调节燃烧所用的空气量目的；同时比例阀根据需求自动调节开度，调节燃气量。同步调节的空气质量和燃气量始终处于最佳燃烧混合比，全预混技术保证了燃烧充分，热量损失减少到最低，功率调节范围达到15，这是冷凝技术中最关键的技术环节。