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【美国JMP学习课堂】节能热水锅炉设计
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摘要：第一部分：燃烧过程和燃烧效率 将一磅水转换成蒸气大约需要1000 Btus的能量。将其视为您在典型的非冷凝水循环锅炉燃烧过程中所付的价格。这是下一个关于节能热水锅炉工厂设计系列
第一部分：燃烧过程和燃烧效率
将一磅水转换成蒸气大约需要1000 Btus的能量。将其视为您在典型的非冷凝水循环锅炉燃烧过程中所付的价格。这是下一个关于节能热水锅炉工厂设计系列的良好起点。
如此高的锅炉效率取决于燃烧过程中发生的事情-以及多少能量以水蒸气的形式通过烟囱逸出。如果燃烧过程中产生的水保持气态，则会通过烟道损失，并带走宝贵的Btus。如果水蒸气在锅炉内凝结，这些Btus会留在系统中–取决于锅炉的设计，其优劣之分。
水蒸气从哪里来？
锅炉内部燃烧过程中产生了三大物质：水蒸气（H2O），二氧化碳（CO2）和热量。这是在锅炉内部点燃燃料和空气时发生的情况。天然气锅炉产生的能源中约有90％是显热形式，而潜热是约10％。后者包含在燃烧过程中产生的水蒸气中。
如果将锅炉设计为非冷凝运行，并且系统回水温度足够高（高于130°F），则燃烧过程中产生的水将保留为气体形式，并最终从锅炉中排出。有了它，您投入系统的能量大约减少了10％。这是非冷凝锅炉的“缺点”，这是使锅炉无法实现约83％至87％以上效率的物理条件。（注：更多现代设计的非冷凝锅炉使用风扇和较小的烟道，可将效率提高至约87％）。
当然，如果供水温度降至某个点以下，任何锅炉都可以冷凝。但是，如果锅炉的设计材料不能承受水和二氧化碳混合时产生的碳酸的影响，则锅炉的使用寿命将很短。
了解冷凝锅炉效率
非冷凝锅炉曾经在市场上占主导地位，目前有数千台在使用。操作人员要小心，使系统回水温度保持在130°F以上，以免“锅炉中雨淋”。然而，出于效率的考虑，越来越多的冷凝锅炉被选择用于更换和新建。在JMP，我们估计市场上多达90％的新锅炉正在冷凝。
尽管冷凝式锅炉价格昂贵，但它们节省的能源量使它们对于大多数应用而言毫无疑问。请记住-一百万Btu /小时的冷凝锅炉每百万Btus大约产生93磅水。由于每磅水包含约1000 Btus的能量，相当于93,000 Btus。如果这种水要像在非冷凝锅炉中那样保持气态，所有的能量都将在烟囱中损失掉。如果水冷凝，则该能量以潜热的形式保留在系统中。这就是冷凝锅炉的日益普及！
第二部分：冷凝锅炉的黄金法则
现在，冷凝锅炉在新建筑和替代商业市场中占主导地位。在JMP，我们估计在此销售的新锅炉中多达90％是冷凝锅炉。那么，我们是如何到达这里的？改变市场的技术又是什么呢？
冷凝锅炉的趋势已经发展。它从引入常压调节非冷凝锅炉开始。调节火势有助于减少燃料消耗，但是由于烟囱仍必须调整大小以使其充满空气（因为它们是自然通风的），因此仍然会损失大量的显热以及水蒸气中所含的潜在潜热。烟囱。这些锅炉的效率最高可达82％。
接下来是风扇辅助的非冷凝锅炉。这些锅炉使用调节风扇来产生必要的空气流，以便可以在任何给定时间以与郭鹏学暖通供应给锅炉的气体成比例的方式控制空气。烟囱中流失的空气更少，意味着向大气中流失的Btus更少。风扇辅助送风的另一个好处是烟道可以变小，从而减少了一定的材料成本。
然后，制造商开始通过其他设计改进（包括更高效的燃烧器）来真正突破非冷凝锅炉的效率。
但是这些设计都没有解决从烟囱逸出的水蒸气中所含潜热的不断损失。对于燃气锅炉，通常约为驱动锅炉所需的Btus的10％。
此外，除非它们满负荷运行，否则这些锅炉都无法保持最高效率。在满负荷情况下，效率最高可达87％到88％，并且随着锅炉的调低效率显着下降。任何部分负载操作都需要牺牲效率，这是一个不幸的现实，因为满负载设计条件比规则更是例外。
最终，锅炉制造商开始开发具有所有调节组件的锅炉，并对其进行制造，以使它们可以安全地冷凝，从而保持难以捉摸的10％的潜热。这对行业来说是个好消息，但是为了使这些锅炉在现场达到94-99％的效率，还需要对设计实践进行一些更改。
我们到了。假设每个人都遵守冷凝锅炉运行的两个黄金法则，如今，冷凝锅炉已在该领域获得了巨大成功：
规则1：冷凝式锅炉必须冷凝！ 如果它们不冷凝，则它们不会保留燃烧潜热。这意味着系统的设计必须使回水温度至少低于130。回水温度越低，效率越高。图1显示了回水温度对冷凝锅炉效率的显着影响。
图1
规则2：冷凝锅炉在部分负荷下效率更高！ 其原因有两个。当锅炉向着低火方向调节时，热交换器的容量保持不变，因为表面积没有变化。您仍在产生热量，并且仍在冷凝。随着射速的增加，废气量增加，这使锅炉失去了某些冷凝能力。
文章来源：《能源与节能》 网址: http://www.nyyjnzz.cn/zonghexinwen/2020/1009/641.html