冷凝式燃气锅炉应用现状与发展趋势研究

摘 要：对冷凝式燃气锅炉的国内外应用状况进行了总结，从新进控制技术的融入、耐久性设计、可再生能源的整合等三个方面分析了我国锅炉技术发展的趋势。

关键词：锅炉；技术；发展趋势

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.020

我国目前应用的锅炉主要是常规锅炉（燃煤锅炉）和普通的燃气设备，技术水平不够，所以锅炉的排烟温度一般都很高，在200°C左右，没有充分利用烟气中的潜热，因此锅炉的平均热效率，不是很高，一般都在80%左右，相比国际先进水平来说，低了将近10%，不仅大量的浪费了能源，同时也严重的污染了环境[1]。

由于冷凝式燃气锅炉具有较高的锅炉热效率、能够大量的节约能源，同时排出的烟气对环境污染低的原因，其在国外得到了大量的研发和应用，逐渐被国内的人们重视起来。冷凝式锅炉燃烧的物质主要是天然气等洁净型燃料，里面的主要成分是碳水化合物，含有很少量的硫。燃烧后的产物主要是水和二氧化碳。烟气中含有大量的水蒸气，硫化物很少，因此可以把排烟温度降低，充分利用水蒸气的汽化潜热加热给水或预热空气，提高冷凝式锅炉的热效率[1]。

1 冷凝式燃气锅炉应用现状

效能冷凝式锅炉最早出现在90年代末的美国市场，其销售量成指数成长。近二十年来，锅炉市场已经缓慢地由标准、无冷凝系统转变成较有效率的冷凝设备及装置，获得快速发展契机。经几十年来运转生命周期的量测，采购一项新设备时，是否更换冷凝或非冷凝的锅炉是一项重要的选择，现今大部份的专业工程师寻求最具能源效率的加热设计。自从 2012 年，美国最小的气体加热水锅炉效率要求是82%，而以油加热水锅炉效率要求是84%。为了达到 90%以上水平，决策者应该考虑安装冷凝式锅炉，这些单元可提供最大的热效能，典型铝质或不锈钢冷凝模块供应高于90%年度燃料操作效率。冷凝式锅炉从水蒸汽冷凝成液态水所排放气体而获得额外的热，因此恢复水蒸发的潜在热，在获得一些废热方面，在适当条件下运作，冷凝式锅炉热交换器比传统锅炉提升超过10%热效能。一些锅炉制造商目前增加第二个热交换器或同流热交换器，以改善传统非冷热交换器的效能。维持最优化锅炉效率的关键重点在于二氧化碳排放最小化、节省燃料资源及降低设备操作成本等。

目前，冷凝式锅炉在国内的推广范围并不是很大。我国目前有部分厂家生产冷凝式锅炉，而且对烟气冷凝采取不同了的方式，有的厂家尝试采用了湿烟气冷凝换热技术，技术基本上都是在国外的基础上改进的，没有自己研制的品牌。冷凝式锅炉的生产与应用在我国处于起步阶段，与西方发达国家先进的技术及针对天然气这种燃料采用的燃烧方式和设备相比有很大的一段差距[1]。

2 冷凝式燃气锅炉发展趋势

（1）先進控制技术的融入。越来越多的锅炉制造厂商致力于提供具有先进控制功能的锅炉系统，冷凝式锅炉相较于传统无冷凝式锅炉具有容易安装、控制简便的优点。除安装容易的特性外，冷凝锅炉也着重于锅炉控制，包括遥控及诊断、锅炉与锅炉通信、最大到最小输入的调整、交替延迟隔热层及整合设备自动化系统等。无论在何地，设备管理人员均可以通过智能手机、计算机、平板电脑及其它设备加以控制，并允许一人操作以更改及最优化设置，查阅预警及调整天气变化参数。

许多机构（如学校、医院等）的建筑设置具有裕度及可靠性的多个锅炉。由于成本或空间的限制等原因，其它设施已安装或改装了多模块化锅炉，在这种情况下，安装智能控制锅炉可以有效节省能量。现代的冷凝型锅炉也有能力与楼宇自动化系统进行通信，楼宇自动化系统的好处在于改善用户的舒适度、保证建筑暖通空调系统高效运行、降低能源消耗及运行成本。另一个进步是 0-10V直流输出信号，方便系统与旧锅炉整合。用 0-10V直流输出信号，并非替换所有锅炉，设备可以安装一个冷凝锅炉以提高效率，并作为主锅炉运行单元。如果需要更多的热量，则输出信号开启旧锅炉及先前调节冷凝锅炉。这种混合动力系统提高了系统的整体效率，并且降低了客户初始投资[2]。

（2）重视耐久性设计。冷凝是相当新的技术，所以很难证明这些设备的耐久性，若保养得宜，这些设备是有可能可以持续 15 到 20 年。在冷凝锅炉用铝或不锈钢热交换器监测年度热传导流体的效率，根据结果，可以采取提高锅炉效率行动，从而降低每年运行成本。

冷凝热交换器是以非金属冷凝的底层，它大大地降低了热交换器腐蚀问题。虽然高度耐用的复合底层受酸性冷凝水的影响不大，而铝或不锈钢底部却都受影响，非金属底层热交换器能保护抵抗来自长期持久使用导致侵略性冷凝的腐蚀。

（3）可再生加热源的整合。锅炉设计的未来是与可再生加热源（如太阳能、地热能、风能、生质能等）整合成一体的。以太阳能为例，西美预加热水槽应用很普遍。太阳能热水器通常无法提供自己足够加热的水，但它可以提高系统的能源效率以及与锅炉一起串联运行，当水温低于某一水平时，锅炉会启动以提供补充热量。在温和气候条件下，地热能源日渐盛行[3]。此应用使用地源热泵供热和冷却，地热热泵使用地面下的自然温度的土壤来预热水。地热供暖方法可以减少所用的天然气、电力或锅炉采用节省能源的石油，当需要更多的热量时，再启动电力或常规热水锅炉，安装锅炉与可再生能源技术和环保供暖系统结合使用，以提高效率的组合正在上升。

3 结论

冷凝式锅炉在设计和技术已经历经很长的路，未来的冷凝式锅炉具有先进控制、高效加热和容易整合到现有的锅炉系统等特性，为用户降低能源成本。针对国内外冷凝式锅炉的发展状况，我们应该抓住这个机遇，研究出具有中国特色的中小型系列天然气供热锅炉（具有高效的冷凝回收装置），提高天然气利用水平，提升国际竞争力。

参考文献：

[1]柳鹏飞.高效节能型冷凝式锅炉的研究与开发[D].大连理工大学，2012.

[2]周帅.燃气锅炉烟气余热冷凝回收研究与应用[D].山东大学，2012.

[3]庄斌舵，陈兴华.节能的冷凝式供热锅炉能源研究与利用[J].暖通空调，2005.

作者简介：吴恒峰（1977-），男，满族，辽宁凤城人，本科，学士，工程师，研究方向：特种设备检验。