冷凝换热器

回收利用烟气中水蒸气汽化潜热的换热器

一般把回收利用烟气中水蒸气汽化潜热的换热器定义为冷凝式换热器。如果换热器的排烟温度降低到低于饱和温度，烟气中的过热水蒸气就会冷凝成液态水从而释放出汽化潜热，得以回收利用，换热效率得以提高。按燃气的低热值计算得到的热效率可能达到或超过。

发展状况

冷凝式热水器换热器的发展伴随着冷凝式燃气热水器的发展，冷凝式换热技术最早被西方国家应用于锅炉。早在世纪中东石油危机之后，为节约能源，在欧洲便研制出高热效率的冷凝式锅炉，其显著的特点是热效率比常规设计的锅炉提高以上。Carlyle Ashley于1928年设计了一个被称为“Weather-maker”的燃气专利产品，这是第一个将烟气中水蒸气的冷凝用于采暖空调领域的高效率燃气加热炉。

世界范围内对锅炉烟气冷凝方面的研究最早出现在荷兰和法国，而荷兰作为现代非接触式（间壁式）冷凝锅炉模式的创建者，早期在整个供暖行业内占有非常重要的地位。但随着冷凝技术的不断发展，法国的研究者放弃了接触式冷凝技术在民用产品中的研究，转向了不绣钢材料为主的民用冷凝技术，客观上支持了冷凝技术在欧洲的大发展。20世纪70年代早期的能源危机促进了高效率冷凝式锅炉的发展。1971年法国的煤气公司和液化工业公司最早对冷凝式换热器进行了研究。

早在1972年就己经安装了几种系统，且多年来一直运行很好。1979年荷兰成功研制出第一台冷凝式燃气热水器，次年得到批准使用。在此之后，英国、法国、德国、日本也开始了研制冷凝式热水器与冷凝式两用炉。英国巴列士克顿公司1979年以来、热提取协会1976年以来和史密斯公司1981年以来开始生产并销售冷凝式换热器。冷凝潜热回收系统在美国使用得相对较晚，比欧洲晚了十年左右。

结构设计

冷凝式换热器的设计思想大同小异，可以总结为两点：(1)换热管逆流布置，即冷水先流进冷凝段以获得更好的冷凝效果；(2)换热器的材料应可以防腐蚀，要保证冷凝液顺畅排出且不溅滴到高温段。

冷凝式热水器换热器的设计一般有两种结构形式，第一种是整体换热器，如果采用这种形式，换热器的换热面积大小要保证过热蒸汽产生凝结，换热器的材料应抗腐烛；第二种是分段换热器，其中一个是普通换热器，另一个是冷凝式换热器，两者的材料可以不同，但冷凝式换热器的材料应可以抗腐烛，这种结构的换热器适合在原型的基础上开发。冷凝式热水器换热器与常规的换热器不同，特殊的换热器结构形式与制作工艺是冷凝式换热器的一个重要特点，在设计思想上也有非常大的差异。

分类

按热交换方式分类可以把冷凝式换热器分为以下几种：

直接换热式

如图《直接换热式》所示，这种方法是高温烟气与水直接接触进行换热的。首先用喷嘴将循环水喷成细小的水雾，水雾在下降的过程中受到高温烟气的加热而成为热水。这种结构形式对家用热水器不太适宜，可以应用于公共事业（如游泳池、旅馆、操堂）。

间接换热式

这种方法是通过换热器壁面进行高温烟气和被加热水之间的热量传递，冷凝式热水器上大多采用这种形式。这种类型的换热器，还可以分为以下两种形式。

第一种是单一换热器。唯一的一个热交换器不但要确保利用和回收烟气中的显热，还要使烟气中的水蒸气在换热面上凝结，吸收汽化潜热，因此入水温度应尽可能的低。

第二种为双换热器。一个为常规的高温段换热器保持较高的烟气温度，不产生烟气冷凝；另一个为冷凝段换热器回收烟气显热同时使水蒸气冷凝，即同时回收烟气显热和潜热。

具有两个独立换热器

在冷凝设备的烟气出口处，加装一个加热冷水的第二换热器，如图《具有两个独立换热器和质量热交换》所示。虽然冷凝式热水器排出的烟气很低，但仍含有一定的潜热。如果用温度更低的水源，就可以再回收一部分烟气热量。

质量热交换方式

这种方式的冷凝式热水器最大限度地利用了烟气中的残余热量，它使用了一个比自来水更有价值的“冷源”——燃烧空气。在炉体的两侧设置有两个“质量热交换”式喷淋洗潘器和，在鼓风机和燃烧器之间组成了左侧第一洗漆器，燃烧所需的空气（冷风）被喷淋的冷凝水加湿与加温后进入燃烧器。冷凝水又经菜送至右侧第二洗漆器头部，再次经过喷淋，使仍剩余在烟气中的水蒸气凝结下来，这样就会有部分质量的水从烟气中转移到燃烧空气里。这种装置提高了烟气的露点温度，即使入水温度较高，仍可获得局部冷凝。

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