冷凝器节能原理 1Nm3天然气燃烧后会放出9450Kcal的热量，其中显热为8500Kcal,水蒸气含有的热量(潜热)为950Kcal对于传统燃气锅炉可利用的热能就是8500Kcal的显热，供热行业中常规计算天然气热值一般以8500Kcal/Nm3为基础计算这样，天然气的实际总发热量9450Kcal与天然气的显热8500Kcal比例关系以百分数表示就为：111%，其中显热部分占100%，潜热部分占11%，所以对于传统燃气锅炉来说还是有很多热量白白浪费掉对设备的作用 普通燃天然锅炉的排烟温度一般在120--250℃，这些烟气含有8%--15%的显热和11%的水蒸气潜热加装烟气冷凝器的主要目的就是通过冷凝器把烟气中的水蒸气变成凝结水，最大限度地回收烟气中含有的潜热和显热，使回收热量后排烟温度可降至40℃--80℃左右，同时烟气冷却后产生的凝结水得到及时有效地排出（1 Nm3天然气完全燃烧后，可产生1.66kg水），并且大大减少了CO2、CO、NOx等有害物质向大气的排放，起到了明显的节能、降耗、减排及保护锅炉设备的作用从而达到节能增效的目的冷凝式燃气采暖热水炉的节能效果不宜盲目夸大从理论上分析，冷凝式燃气采暖热水炉（简称“冷凝炉”）的热效率可以达到106%。
但事实上，冷凝炉要达到这种热效率离不开良好的使用条件否则，冷凝率的高效率将无从谈起根据热力学第二定律分析，要想让被加热的物体达到与热源相同的温度，理论上需要无限长的时间按照使用水流式热值仪的经验分析，当本生灯（用煤气作为燃料的一种加热器具）的热负荷大于1.163千瓦时，排烟温度会比进水温度高出0.2摄氏度而燃气采暖热水炉的热负荷都在18千瓦以上，所以，排烟温度至少比进入炉子的回水温度高出1摄氏度即：冷凝炉在与地暖系统配套时，排烟温度要大于31摄氏度，在与散热器采暖系统配套时，排烟温度要大于46摄氏度在标准状态下，1立方米天然气（假设为纯甲烷，下同）完全燃烧，需要2立方米氧气，会产生1立方米二氧化碳和2立方米水蒸气由于干空气中的氧气含量为20.9%，因此，可以算出，在标准状态下，1立方米天然气完全燃烧的过程需要9.56立方米的干空气燃气在全预混燃烧时，按照最小的空气系数α=1.05计算，每立方米天然气在完全燃烧期间实际需要的干空气量为：Va=1.05×9.56=10.04立方米烟气在冷凝之前的总含水量等于空气中的含水量加上燃烧产物的含水量之和以北京为例，该地区冬季气候比较干燥，平均气温大概在零下2摄氏度左右。
由此可以计算，上述10.04立方米的空气中仅含有0.0225立方米水蒸气加上燃气燃烧后产生2立方米的水蒸气，烟气在冷凝之前的总含水量为2.0225立方米根据相应的公式可以计算得出，包含湿空气的烟气量为11.06立方米这样的话，水蒸气占全部烟气的体积比例为18.291%，水蒸气的分压为18.53千帕当空气温度达到58摄氏度时，空气的饱和蒸汽压为18.159千帕当空气温度达到59摄氏度时，空气饱和蒸汽压为19.028千帕烟气中因含有大量的三原子气体（如二氧化碳），故其露点温度稍高于空气的露点温度试验证明，含水量为18.667%的烟气的露点温度为59摄氏度也就是说，烟气被冷却到59摄氏度时就开始有冷凝水产生，直至冷却至31摄氏度被排放出去之前，都一直在生成冷凝水实际燃烧1立方米的天然气所产生的烟气，其冷凝后产生的水蒸气体积为1.531立方米，质量约1.275千克这些冷凝水在由气态冷凝成液态的过程中，释放出的热量约3051.01千焦这就是被冷凝炉回收利用的冷凝潜热除了回收利用冷凝潜热以外，烟气温度在下降的过程中也可以为冷凝炉节约部分热量从而使冷凝炉的热效率提高，这就是由于烟气温度降低而被利用的显热。
1立方米的天然气完全燃烧生成的烟气产物，在温度升高或降低1摄氏度时，所吸收或放出的热量总计为14.764千焦非冷凝炉的排烟温度一般大于110摄氏度，假设冷凝炉排烟温度可以降低到30摄氏度，则显热得到的热量为1181.12千焦，潜热和显热共同作用的结果是多利用了4232.13千焦的热量锅炉效率的定义公式是：η=Q1/B×QDWy×100%即，效率=锅炉有效利用热÷输入锅炉的热量的百分数这里输入锅炉的热量就是燃料的低位发热量，在标准温度为0℃时，天然气的低热值为35888kJ/m3，那么,δ=4232.13kJ/35888kJ=11.79%，即全预混冷凝炉比非全预混冷凝炉的热效率提高了11.79%以上计算结果是在空气系数为1.05、排烟温度为31摄氏度以下的条件下得出的而目前的全预混燃烧采暖炉空气系数在1.1~1.3之间，大多数冷凝炉并没有做到真正的全预混燃烧，即使冷凝炉在额定热负荷状态是全预混燃烧，它在非额定热负荷状态也不是全预混燃烧再者，冷凝炉整个采暖季的实际运行情况是：大多数时间室外温度不低于0摄氏度如果冷凝炉不采用全预混燃烧方式，它的热效率会更低而且，冷凝炉的热效率还在很大程度上受到空气系数的影响。
例如，当空气系数α=1.75时，1立方米天然气完全燃烧实际所需干空气量为16.73立方米水蒸气占全部烟气的百分比为11.5%，水蒸气的分压为11.62千帕当空气温度达到49摄氏度时，空气的饱和蒸汽压为11.745千帕即烟气露点温度为49摄氏度而如上所述，当空气系数α=1.05时，烟气露点温度为59摄氏度由此可知，空气系数加大，烟气的露点温度会下降；当空气系数大于1.75、排烟温度大于49摄氏度时，就不能产生冷凝水了再加上进入炉内的空气量大，烟气排出时带走的热量多，冷凝炉的热效率会更低可见，只有在空气系数较小的条件下，冷凝炉才能有很高的热效率，随着空气系数的加大，冷凝炉的热效率会降低实验证明，全预混燃烧的冷凝炉与地暖系统配套时，如果设定的出水温度低于50摄氏度，就能够发挥出很好的节能效果，如果不是全预混燃烧的冷凝炉则没有实际节能效果冷凝炉在与散热器采暖系统配套时，因为回水温度较高，排烟温度不可能很低，基本上不会产生冷凝水，也就没有可利用的冷凝潜热，因此没有节能效果而要大面积推广普及冷凝炉，必须开发能对冷凝炉中的燃气在燃烧期间所用的空气进行预热的烟气冷凝器目前欧洲在这方面没有成功的先例，这可能是因为这种烟气冷凝器的制造成本较高以及排烟出口结冰等设计方面的技术难题一直没有被攻克等原因所致。
总之，冷凝炉只有在良好的使用条件下，其热效率才能达到很高的数值我们要正确评价冷凝炉的实际热效率，盲目夸大宣传冷凝炉的节能效果，对推广普及冷凝炉并不能起到积极的作用某造纸企业污泥干燥焚烧系统(二）五、系统方案说明 1、由于用户的具体要求、现场情况没有提供，本方案只作为生化污泥干燥、焚烧的的初步方案，其中具体工艺设备可以根据废弃物特性的变化和用户要求作相应的改动 2、方案中水冷凝器、喷雾塔用水采用污水处理厂的处理水，以降低设备投资和运行成本，方案中没有考虑处理水的输送问题 3、本系统产生的污水进入现有的污水处理厂，整套系统中不包括系统内污水最终处理设备 4、污泥具体特性未知，工艺中没有考虑污泥烘干过程中产生的特殊有害物质(比如在℃以上不能分解燃烧的有机物)； 5、系统没有考虑固体废弃物的运输、储存和最初的上料问题(如何运送到烘干机的皮带上料机)，以及含重金属灰渣的储运和最终处置问题； 6、尾气处理方案中只考虑焚烧废弃物中、元素含量不太高的情况，如果含量较高影响整套焚烧系统的尾气处理工艺； 7、方案中没有考虑焚烧的废弃物中含有过多的含氮有机物，如果废弃物的含氮量的提高会造成排放尾气中的氮氧化物含量增加，要保证排烟达标必须另外增加尾气处理设备； 8、用户没有提出余热利用的具体方式，方案中没有过多考虑余热利用问题； 9、系统中所有参数只是初步估算的结果(多种条件未知)； 10、以下有关设备和描述以上述说明为基础。
六、主要系统功能及控制简介 整套干燥焚烧系统由下列几部分组成∶(1)进出料系统、(2)助燃系统、(3)干燥系统、(4)焚烧系统、(5)余热冷却系统、(6)烟气处理排放系统、(7)电气控制系统 1、进料系统 污泥进料设备包括干燥机上料机、进料机和回转窑上料机(干燥机出灰机)、进料机(根据污泥的具体情况该设备并不是必须的)等设备干燥机上料机采用自动输送机，将湿污泥送到干燥机的进料斗内，然后由进料斗底部的推料机推入干燥机进行烘干干燥机的出料设备即是回转窑的进料设备，回转窑进料机将烘干后的物料输送到回转窑的进料斗内，然后由螺旋机将物料推入回转窑进行焚烧系统中污泥的进料和焚烧连续进行 注：如果焚烧废物除污泥外还有其他固体废物可以在窑头增设人工投料门或其他上料机构 2、助燃系统 助燃系统是在系统起炉和不能维持焚烧或干燥温度时辅助提高炉膛温度的手段根据焚烧的废弃物热值决定是否采用辅助燃料助燃 助燃系统主要设备有油罐、油泵和燃烧器燃烧器具有自动点火、灭火保护、故障报警等功能和火焰强度大、燃烧稳定、安全性好、功率调整范围较大等特点可根据燃烧功率要求开启小火或大火供风阀自动调节，同时也可通过调整供油压力调节燃油量的大小。
3、干燥系统 干燥系统是整个系统的关键，干燥系统的好坏直接影响焚烧炉的正常运行干燥系统是否稳定直接影响整个系统运行工况本系统主要包括回转筒干燥机、除尘器、水冷凝器和烟气再热系统等 (1)回转筒干燥机及其安全、环保控制 回转式干燥机利用循环使用的高温烟气作为烘干污泥的热源，通过对污泥的加热烘烤，烘去污泥中的水分主体是一卧式可旋转的圆柱形筒体，筒体的轴线同水平面稍有夹角，被烘干的物料由高端进入烘干机，随着筒体转动，物料在筒体内部不断的翻动，同热烟气充分接触，物料被不断的加热、烘干 我们认为，污泥处理必须是环境安全的，不能产生二次污染，所以很重视尾气处理和臭味控制早期的直接加热系统，引入外部空气经加热后通入干燥器，蒸发污泥中的水分并运送污泥离开干燥器后热风与干污泥颗粒分离，然后经过除尘、热氧化除臭后排放由于热风的量很大，使得尾气处理成本非常高本直接加热工艺采用了气体循环回用的设计，富水烟气风经过除尘、冷凝、加热后，80%以上返回干燥机(并补充新的焚烧烟气)，其余部分经过焚烧炉焚烧处理后排放这减少了尾气处理的负担，更重要的是大大减少了外部空气的引入量，将转鼓内氧气的含量维持在很低的水平，从而很大程度上提高了系统的安全性能。
老式以热空气作为烘干热源的干燥器里，在烘干污泥的过程中容易引起起火或爆燃现象，令污泥干燥设备的安全性能倍受置疑与爆炸有关的三个主要因素是氧气、粉尘和颗粒的温度不同的工艺报道或许会有些差异，但总的来说必须控制的安全要素是：氧气含量＜12%；粉尘浓度＜60 g/m3；颗粒温度＜110 ℃本工艺采用循环使用的烟气作为热载体，充分利用烟气中氧含量低的特点将系统氧含量控制<6%，另外系统内设置了氧气超标保护，当氧含量大于8%时系统自动报警，一旦氧气含量超过10%，系统会自动停机颗粒温度的控制关键在于控制污泥在干燥器内的停留时间，必须保持干泥中适量的水分，以避免污泥过热而燃烧，根据晨鸣造纸厂污泥情况，当污泥达到一定的干度(30～40%)就需离开干燥器，这也解决了污泥在设备内的粘结和粉尘问题 (2)循环烟气冷却及再热 回转式干燥机原理是利用烟气不同温度下的相对湿度不同达到干燥的目的干燥污泥后排出的含水蒸气的低温烟气(～℃)，相对湿度～％，经过除尘系统去除携带的颗粒后，进入水冷凝器进行除湿，冷却水来自造纸厂的污水厂出水，烟气中的水蒸气被冷凝以液态水排出系统，送入污水处理厂处理除湿后的气体一小部分送入焚烧炉进行焚烧处理，大部分被焚烧炉烟气间接加热达到℃，相对。