集中供热全预混燃气冷凝锅炉为什么高效？

在如今的清洁能源广泛普及的趋势下，集中供暖中衍生出一大批清洁热源的设备产品，其中全预混燃气冷凝锅炉成为其中的佼佼者，大家都知道全预混燃气冷凝锅炉的效率比较高，但为什么效率高？

本文就来做个简单的解答。 随着国家煤改清洁能源的持续推进，越来越多的供热项目采用天然气锅炉或者热泵等作为热源，但因为天然气或者电价作为能源的价格远高于燃煤，因此热源设备的效率就是用户最为关心的问题。

我们知道，燃气锅炉的效率与几个因素息息相关，除了燃烧效率、换热效率外，另外还有一个很重要的因素就是烟气中水蒸汽的冷凝过程所释放出的汽化潜热。 首先我们来看一下天然气在燃烧过程的化学方程式：

CH4+k*(0.21*O2+0.79*N2)=CO2+2*H2O+(0.21*k-2)*O2+0.79*k*N2

从这个方程式我们可以看出，天然气的燃烧需要氧气进行助燃，而空气中只有21%是氧气，剩下的79%是氮气。

氮气无法燃烧，氮气在燃烧过程的作用仅仅是吸收燃烧过程的热量后然后排到大气中去。

另外，从上面的方程式我们可以看到1m3天然气完全燃烧的情况下，所需要的空气量是k=2/0.21=9.52m3，也就是说，1立方米天然气燃烧理论上需要9.52立方米的空气，其中含有7.52立方米的氮气。而实际上，每立方米的燃气燃烧仅提供9.52立方米的空气则无法将天然气完全燃烧，需要更多的空气才可以，这就是我们常说的“过量空气”。

过量空气越多，而氮气量也就越大。接下来我们通过一张图看一下过量空气系数的大小对烟气热损失的影响： 图1：不同过量空气系数下烟气能量损失比（未冷凝） 从方程式中我们可以看到另外一点就是烟气中含有一定比例的气态水蒸汽，水蒸汽冷凝释放出汽化潜热，这些汽化潜热占到天然气燃烧总热量的11%，用专业术语称不含水蒸汽汽化潜热的热值是低位热值，含汽化潜热的为高位热值，高位热值是低位热值的111%。燃气冷凝锅炉另外一点就是全预混燃烧方式需要的过量空气比较少，水蒸汽更容易冷凝。

从另一张图我们看一下燃气锅炉烟气冷凝后的能量损失： 图2：不同过量空气系数下烟气能量损失比（冷凝后） 由上面两张图可以看出，烟气冷凝与否，在烟气的能量损失对比中可以看出，对燃气锅炉的热效率的影响非常大，这也是为什么燃气冷凝锅炉效率更高的原因。

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