冷凝式燃气壁挂炉的工作原理解析

1、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。燃气的热值是指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水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被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸气状态时所放出的热量。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水蒸气凝结放出潜热3.96×103kJ/Nm3

CH4的高热值Hh=39842kJ/Nm3；低热值H1=35906kJ/Nm3

汽化潜热与低热值的百分比=（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%。

2、结构特点

冷凝式燃气壁挂炉增设了余热回收器7、中和器13，在余热回收器下面设置了凝结水收集盘。其作用是将含酸的凝结水集中起来导入中和器中，中和器将冷凝水中和后排出机器。由于排烟温度低，同普通的燃气热水器相比；冷凝式燃气壁挂炉阻力增大，抽力减小，因此要在换热器上方加装强排风机，使排烟顺畅。

由于烟气中含有三原子气RO2，RO2的主要成份是CO2和SO2，其冷凝液滴具有腐蚀性。因此与冷凝水接触的所有部分，包括余热回收器、中和器、冷凝水回收盘、风机及烟管都必须使用适当的耐腐蚀材料。余热回收器可以使用含硅、锰的铝合金，现在广泛使用的为铝和铸铁合金的轧制合金ALMgSi0.5；也有一些国外厂家使用纯度为99.5%的纯铝或不锈钢。相比而言，纯铝及铝合金在耐腐蚀的同时，导热系数也较好，因而受到广泛使用。

3、冷凝液的处理

冷凝液具有一定的酸性并含有一些有害物质，各国对其回收装置及排放有不同的规定。该冷凝式燃气壁挂炉的中和器13及相关连接管路采用聚气乙烯材料制成。在中和器中加入镁用于改变水质。其化学反应式如下：

Mg+2H2O→Mg（OH）2+H2

Mg（OH）2+2HNO3→Mg（NO3）2+2H2O

Mg（OH）2+H2SO4→MgSO4+2H2O

Mg+2HNO3→Mg（NO3）2+H2

Mg+H2SO4→MgSO4+H2

反应生成物硝酸镁，硫酸镁不具有腐蚀性且溶于水，可以与生活废水一同排放掉。

冷凝式燃气壁挂炉的热效率较非冷凝式燃气壁挂炉可提高10%以上，故至少可以节省10%的燃料费用和减少10%的CO2及NOx的排放量。虽然制造成本要高一些，但高出成本可以在3-5年内由节省的燃料费用收回。冷凝式燃气壁挂炉的研制，对于节约燃气能源，减少环境污染，提高燃气壁挂炉的技术含量及市场竞争力都有着重大的意义。