在使用過程中,氣體燃料和液體燃料燃燒后的煙氣中均含有10%以上的水蒸氣,一直以來,為了避免水蒸氣在尾部受熱面產生冷凝造成尾部受熱面的低溫腐蝕,排煙溫度一般在170℃以上。煙氣中水蒸氣所含的汽化潛熱隨煙氣通過煙囪一同排入大氣,造成了能源的大量浪費。

 

  以天然氣為例,目前國內運行的傳統燃氣鍋爐其排煙溫度一般在150～250℃。燃燒后煙氣中將生成約20%(體積份額)的水蒸氣,理論上每立方米天然氣燃燒可生成1.5kg水蒸氣,而每千克的水蒸氣在20℃完全冷凝釋放的汽化潛熱為2453kJ。這樣,每立方米天然氣燃燒生成的水蒸氣將含有約3.6MJ的熱量,相當于1kWh。如果能夠回收煙氣中的汽化潛熱和物理顯熱,能源利用效率可以提高10%以上,同時,冷凝液還可以吸收煙氣中的有害氣體(SO2、NOx等)和微粒,具有良好的環保效果。長期以來,由于受燃氣價格的影響,燃氣裝置特別是燃氣鍋爐的運行費用偏高,因此降低熱損失,提高熱效率也成為急需解決的問題。表4是把煙氣溫度從220℃降低到不同的溫度后回收的顯熱和潛熱熱量以及熱效率增益,復合換熱節能的潛力是巨大的。

 

  目前相變換熱煙氣余熱利用的途徑主要還是集 中在冷凝式鍋爐方面。所謂冷凝式鍋爐主要是指通過冷凝鍋爐煙氣中的水蒸氣,使其釋放汽化潛熱,降低排煙溫度,減小排煙熱損失,從而提高鍋爐熱效率的一種熱交換設備。常規鍋爐將煙氣中大部分顯熱傳遞給水或蒸汽,而冷凝式鍋爐不僅將更大一部分顯熱傳遞給水或蒸汽,而且還吸收了部分煙氣中的水蒸氣冷凝后釋放的汽化潛熱。因此冷凝鍋爐充分利用了煙氣的顯熱以及煙氣中水蒸氣的汽化潛熱,將鍋爐排煙損失降到最小,從而最大程度地利用了鍋爐排煙中的熱量。相對于常規鍋爐,鍋爐效率可提高10%以上,節能潛力相當可觀。除了提高熱能利用率外,煙氣冷凝過程中,煙氣中的氣體組分被冷凝水吸收或者反應,使得排煙中有害氣體SOx和NOx含量減少。隨著人們節能和環保意識的增強,人們越來越重視煙氣冷凝在節能和環保上的作用,冷凝式鍋爐的發展十分迅速。