冷凝式換熱器就是增設(shè)在天然氣鍋爐尾部的余熱回收裝置，當(dāng)煙氣在通道內(nèi)通過傳熱面，燃氣鍋爐廠家溫度降至露點溫度以下，從而使排煙中的水蒸氣凝結(jié)釋放潛熱傳遞給回收工質(zhì)，可以將排煙中大量的能量加以回收利用，從而達到節(jié)能環(huán)保的效果。隨著制造工業(yè)的不斷發(fā)展，各種新型高效的冷凝換熱裝置層出不窮，不論從結(jié)構(gòu)還是實際余熱回收效果來看都有了非常大的改進。

1 煙氣的特性分析

天然氣成分絕大部分為烴，燃氣鍋爐排煙中水蒸氣的含量較高，分析表明，排煙中可利用的熱能中，水蒸氣的汽化潛熱所占的份額相當(dāng)大。每1m3天然氣燃燒后可以產(chǎn)生1. 55 kg水蒸氣，具有可觀的汽化潛熱，大約為3 700 kJ/Nm3，占天然氣的低位發(fā)熱量的10%以上。傳統(tǒng)鍋爐中，排煙溫度一般在160～250℃，煙氣中的水蒸氣仍處于過熱狀態(tài)，不可能凝結(jié)成液態(tài)的水而放出汽化潛熱。因此傳統(tǒng)的天然氣鍋爐理論熱效率一般只能達到95%左右，利用冷凝式換熱器只要把煙氣溫度降到煙氣露點溫度以下，就可回收煙氣中的顯熱和水蒸氣的凝結(jié)潛熱，按低位發(fā)熱量為基準(zhǔn)計算，天然氣鍋爐熱效率可達到和超過110%。本文以純天然氣為例對煙氣的露點溫度以及鍋爐理論熱效率進行計算分析。

1.1露點計算

在水蒸氣分壓力不變的情況下，使空氣冷卻至飽和濕蒸汽狀態(tài)時，將有水滴析出，此時的溫度即為露點溫度。天然氣燃燒特性分析(以1 m3天然氣計算)煙氣中水蒸氣的體積分?jǐn)?shù)達17˙4%，若燃燒在大氣壓力下進行，當(dāng)空氣過量系數(shù)α為1.1時(本文中的計算均以此作為計算依據(jù))，其相應(yīng)的煙氣露點溫度是57℃。露點溫度隨過量空氣系數(shù)的變化曲線見圖1。

通過觀察可知，煙氣露點溫度隨過量空氣系數(shù)的變化而變化。因為根據(jù)道爾頓分壓定律，露點溫度的高低與煙道中水蒸氣的分壓量(即水蒸氣的含量)成正比，隨著過量空氣系數(shù)的增加，煙道中水蒸氣的相對體積減小，水蒸氣的容積份額會有所下降，其露點溫度也隨之降低。實際上，雖然各地方天然氣中成分含量有所不同，但由于其主要成分均為甲烷且占絕大部分，其他成分影響很小，經(jīng)計算的露點溫度誤差不超過0.3%(符合實際要求的范圍)，并且由于實際燃燒的影響因素較多，也使得計算不可能達到很精確，通常是在理論值附近的一個范圍內(nèi)波動，在實際應(yīng)用中還需根據(jù)不同情況進行修正分析。