燃?xì)獠膳療崴疇t冷凝熱交換器對比分析

高嘉祺

中國日用五金技術(shù)開發(fā)中心 國家日用金屬制品質(zhì)量檢驗檢測中心（沈陽）

1 前言

冷凝熱交換器是冷凝式燃?xì)獠膳療崴疇t的核心零件。燃?xì)獠膳癄t是一種以燃燒氣體為能源的制熱設(shè)備，主要是以天然氣為燃料，排放的燃燒產(chǎn)物中含有一定比例的CO、CO2和NOx。其中天然氣是一種不可再生的化石能源，在燃燒過程中應(yīng)當(dāng)讓其發(fā)揮出最大的價值。燃燒產(chǎn)物中的CO是有毒有害氣體，CO2是溫室氣體，NOx是霧霾的主要成分其中之一。隨著人們對能源效率和環(huán)境保護(hù)越來越重視，高能效、低排放的冷凝式燃?xì)獠膳癄t逐漸受到消費者青睞。如何造出體積小、效率高、排放低的產(chǎn)品成為廠商們的新課題。目前燃?xì)獠膳癄t的冷凝熱交換器主要分為兩種，一體式冷凝熱交換器和二次冷凝熱交換器。本文將從工作原理、采暖爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)、熱效率性能、環(huán)境保護(hù)性能、市場現(xiàn)狀等方面對比分析兩種冷凝熱交換器優(yōu)缺點。

2 工作原理

2.1 一體式冷凝熱交換器

一體式冷凝熱交換器，通常為螺旋管狀結(jié)構(gòu)，燃?xì)夂涂諝獾幕旌蠚怏w在密閉燃燒室燃燒，高溫?zé)煔庠诜忾]的燃燒室中與螺旋管狀熱交換器中低溫水進(jìn)行熱交換，一次熱交換釋放大部分熱量，直接將煙氣溫度降低至60℃以內(nèi)，使煙氣中的水蒸氣冷凝，完成熱交換過程。如圖1所示。

圖1 一體式冷凝熱交換器工作原理示意圖

2.2二次冷凝熱交換器

二次冷凝熱交換器，是在傳統(tǒng)大氣式燃燒的燃?xì)獠膳癄t上增設(shè)一個冷凝熱交換器，來達(dá)到回收煙氣中熱量的目的。高溫?zé)煔饨?jīng)主熱交換器首次熱交換后，煙度降低至140℃以下，然后進(jìn)入二次冷凝熱交換器，經(jīng)冷凝熱交換器二次熱交換后，排煙溫度降低至露點下，大約為50℃～80℃。如圖2所示。

圖2 二次冷凝熱交換器工作原理示意圖

3 安裝不同熱交換器的采暖爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)

3.1 一體式冷凝熱交換器

以某品牌24kW樣品為例，如圖3所示。

圖3 安裝一體式冷凝熱交換器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

可以看到采暖爐整體體積較小，內(nèi)部簡潔清晰，有很大空余空間，膨脹水箱也得以放在側(cè)面，減小了產(chǎn)品整體厚度。

3.2 二次冷凝熱交換器

以某品牌24kW樣品為例，如圖4所示。

圖4 安裝二次冷凝熱交換器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

可以看出采暖爐整體體積較大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)擁擠，幾乎沒有空余空間，膨脹水箱只能放在背部，進(jìn)一步增加了產(chǎn)品的體積和厚度。

4熱效率性能

對前文提到的分別安裝有一體式冷凝熱交換器和二次冷凝熱交換器的采暖爐產(chǎn)品，按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 20665-2015《家用燃?xì)饪焖贌崴骱腿細(xì)獠膳療崴疇t能效限定值及能效等級》進(jìn)行熱效率測試，試驗結(jié)果數(shù)據(jù)詳見表1。

表1 熱效率測試結(jié)果

由表1可以看出，無論是熱水模式還是采暖模式，采用一體式冷凝熱交換器的采暖爐產(chǎn)品熱效率均比采用二次冷凝熱交換器的采暖爐產(chǎn)品熱效率高。所以一體式冷凝熱交換器的熱效率性能更好一些。

5 環(huán)境保護(hù)性能

對于環(huán)境保護(hù)性能，我們主要看燃燒產(chǎn)物中CO和NOx含量。這兩種氣體對環(huán)境危害較大，排放的越少，環(huán)境保護(hù)性能越好。對前文提到的分別安裝有一體式冷凝熱交換器和二次冷凝熱交換器的采暖爐產(chǎn)品，按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 25034-2010《燃?xì)獠膳療崴疇t》測試額定熱負(fù)荷時，煙氣中CO（α=1）、NOx含量，測試結(jié)果數(shù)據(jù)見表2。

表2 額定熱負(fù)荷時煙氣中CO（α=1）、NOx含量測試結(jié)果

由表2可以看出，安裝了一體式冷凝熱交換器的采暖爐產(chǎn)品，因為采用了全預(yù)混燃燒技術(shù)，煙氣中CO（α=1）、NOx含量均比安裝了二次冷凝熱交換器的采暖爐產(chǎn)品低。所以一體式冷凝熱交換器的環(huán)境保護(hù)性能更好。

6 市場現(xiàn)狀

6.1 一體式冷凝熱交換器

一體式冷凝熱交換器，由于外國起步較早，技術(shù)難度相對較高，市場上采用一體式冷凝散熱器的產(chǎn)品多為進(jìn)口產(chǎn)品。少數(shù)國產(chǎn)品牌的相關(guān)產(chǎn)品也是直接采購的外國品牌的熱交換器，并非自己生產(chǎn)，成本高，直接導(dǎo)致相關(guān)產(chǎn)品價格較高。

6.2 二次冷凝熱交換器

目前大多數(shù)國產(chǎn)品牌采用的是二次冷凝熱交換器這種方案，由于是在原有普通采暖爐基礎(chǔ)上加一個二次冷凝熱交換器實現(xiàn)冷凝熱交換，技術(shù)難度和研發(fā)成本較低，相關(guān)配件都可以采用國產(chǎn)產(chǎn)品，成本較低。

7 分析總結(jié)

通過前文對比可知，一體式冷凝熱交換器結(jié)構(gòu)緊湊，體積較小，方便廠商把采暖爐產(chǎn)品做的小巧美觀，而且熱效率性能、環(huán)境保護(hù)性能均好于二次冷凝熱交換器。缺點是一體式冷凝熱交換器技術(shù)多掌握在外國廠商手中，采購成本較高。

國內(nèi)冷凝式燃?xì)獠膳療崴疇t產(chǎn)品的出現(xiàn)已有多年，燃?xì)饩咝袠I(yè)技術(shù)儲備及研發(fā)能力也有了較大的提高，是時候研究和開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的一體式冷凝熱交換器。如果可以成功國產(chǎn)一體式冷凝熱交換器，不僅可以減小產(chǎn)品體積、提高產(chǎn)品性能、增加產(chǎn)品競爭力，還能降低產(chǎn)品成本，進(jìn)一步增加利潤，實在是一舉多得的好事。