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2018-07-18 14:42:59　  來源: 《暖通空調(diào)》第E13期   人氣：1821

1 國內(nèi)冷凝壁掛爐現(xiàn)狀

目前國內(nèi)冷凝壁掛爐按燃燒方式分主要分為全預(yù)混冷凝壁掛爐和煙氣回收型冷凝壁掛爐，由于歐洲等發(fā)達(dá)國家全預(yù)混冷凝壁掛爐已經(jīng)成為主流機(jī)型，國內(nèi)大部分生產(chǎn)廠家都認(rèn)定歐洲壁掛爐的發(fā)展方式和結(jié)果是中國壁掛爐發(fā)展的向?qū)?。因此國?nèi)在全預(yù)混冷凝壁掛爐上大力投入和研發(fā)，一系列全預(yù)混冷凝壁掛爐以各大品牌核心技術(shù)的姿態(tài)登上市場舞臺(tái)，但在幾年的市場試探后發(fā)現(xiàn)：全預(yù)混冷凝壁掛爐在國內(nèi)卻不怎么受歡迎。消費(fèi)者使用一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)漏水、噪音、堵塞等問題，其穩(wěn)定性還不如常規(guī)壁掛爐。于是消費(fèi)者將目光轉(zhuǎn)向原裝進(jìn)口全預(yù)混冷凝壁掛爐，但是一段時(shí)間后也發(fā)現(xiàn)在歐洲使用得很好的原裝進(jìn)口全預(yù)混冷凝壁掛爐在國內(nèi)卻出現(xiàn)“水土不服”現(xiàn)象，與國內(nèi)的全預(yù)混冷凝壁掛爐一樣出現(xiàn)相同的質(zhì)量問題。

2 兩種結(jié)構(gòu)的冷凝壁掛爐的工作原理

2.1 全預(yù)混冷凝壁掛爐的工作原理

全預(yù)混冷凝壁掛爐結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示，燃?xì)饨?jīng)過比例閥后進(jìn)入預(yù)混腔與空氣混合（前預(yù)混），混合后的混合氣體由風(fēng)機(jī)鼓入燃燒器燃燒，燃燒后的高溫?zé)煔饨?jīng)過熱交換器快速換熱、冷凝，剩余的廢氣由煙管排出。

水路閉路系統(tǒng)由水泵提供原動(dòng)力，經(jīng)由外部散熱末端或板式換熱器后的低溫水流進(jìn)入水泵，水泵提供動(dòng)力后將水壓入熱交換器進(jìn)行換熱，最后流回到散熱末端或板式換熱器，如此循環(huán)、連續(xù)換熱。

由于全預(yù)混燃燒壁掛爐在燃?xì)馊紵熬鸵呀?jīng)將燃?xì)馀c空氣充分混合且燃燒的速度非?？?，因此預(yù)混的燃?xì)馀c空氣的比例必須由控制系統(tǒng)精確控制，并且預(yù)混的比例是由控制系統(tǒng)預(yù)設(shè)的，其燃?xì)獾牧渴歉鶕?jù)預(yù)混腔的壓力變化即風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制的，空氣量發(fā)生變化燃?xì)饬繒?huì)根據(jù)控制系統(tǒng)預(yù)設(shè)的比例自動(dòng)調(diào)整燃?xì)獾牧?。但是由于燃?xì)鉄嶂档淖兓枰嗷蚋俚目諝饬繒r(shí)，此時(shí)的控制系統(tǒng)是無法分辨的，其空氣量仍然按預(yù)設(shè)燃?xì)鉄嶂邓枰目諝膺M(jìn)行匹配燃燒。

2.2 煙氣回收型冷凝壁掛爐的工作原理

回收型冷凝壁掛爐結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示，其基本構(gòu)架是在普通壁掛爐上增加了一個(gè)煙氣回收冷凝裝置，其燃燒和一次換熱與常規(guī)大氣式燃燒壁掛爐沒有太大差異。其燃?xì)馔ㄟ^比例閥調(diào)節(jié)后進(jìn)入大氣式燃燒器進(jìn)行部分預(yù)混式燃燒，火焰呈淡藍(lán)色。燃燒后的高溫?zé)煔饨?jīng)過無氧銅主熱交快速進(jìn)行一次換熱，一次排放130℃左右的煙氣進(jìn)入二級(jí)冷凝熱交換器進(jìn)行二次換熱，換熱后煙溫可降至65℃左右（當(dāng)回水溫度較低時(shí)，排煙溫度還會(huì)進(jìn)一步下降），然后排出室外。

煙氣回收型冷凝壁掛爐的水路系統(tǒng)與全預(yù)混冷凝壁掛爐的水路系統(tǒng)沒有太大差異，其工作原理相同在此不再贅述。

由于大氣式燃燒器的空氣與燃?xì)獾呐浔仁怯扇紵鞯慕Y(jié)構(gòu)控制的，其配置比例不受控制系統(tǒng)的影響。這種傳統(tǒng)經(jīng)典的引射式燃燒器對(duì)燃?xì)獾臒嶂?、壓力等具有自適應(yīng)匹配性，其過剩空氣系數(shù)的控制比全預(yù)混燃燒的要高。

3 兩種結(jié)構(gòu)的冷凝壁掛爐在國內(nèi)的適應(yīng)性探討

3.1 對(duì)氣源的適應(yīng)性

(1) 全預(yù)混冷凝壁掛爐對(duì)國內(nèi)氣源的適應(yīng)性

由全預(yù)混冷凝壁掛爐的控制原理可知：全預(yù)混燃燒的燃?xì)馀c空氣的配比是由控制系統(tǒng)預(yù)設(shè)的，其匹配的最后步驟是安裝人員到用戶家中根據(jù)用戶當(dāng)時(shí)的燃?xì)庑再|(zhì)和煙氣排放的參數(shù)進(jìn)行匹配，其匹配的原始依據(jù)是燃?xì)獾臒嶂怠?/span>

眾所周知，我國大部分地區(qū)特別是北方地區(qū)的燃?xì)鈮毫蜔嶂凳遣环€(wěn)定的，在采暖季節(jié)燃?xì)獬煞趾蜔嶂刀紩?huì)產(chǎn)生較大波動(dòng)，當(dāng)燃?xì)鉄嶂灯邥r(shí)CO排放顯著升高，更重要的是燃燒不充分的狀態(tài)下將會(huì)在熱交換器的表面產(chǎn)生積碳效應(yīng)，積碳會(huì)使熱交換效率下降，加上冷凝水的作用熱交換器的耐腐蝕性能也會(huì)有所下降，全預(yù)混燃燒火焰短、溫度高再加上燃?xì)庵杏胁糠至蚧飳?huì)大大加速熱交換的腐蝕速度，因此用戶使用一段時(shí)間后出現(xiàn)熱交換器漏水、煙道堵塞等質(zhì)量問題。當(dāng)燃?xì)鉄嶂灯蜁r(shí)，燃?xì)庵锌赡芑煊胁糠挚諝猓庹緣毫Σ蛔悖?，其燃燒配比逐漸向天然氣爆炸極限（天然氣與空氣體積比5%～15%）靠近，壁掛爐同樣不會(huì)處于正常燃燒狀態(tài)，產(chǎn)生爆燃等燃燒噪音。

因此全預(yù)混冷凝壁掛爐的燃燒對(duì)氣質(zhì)成分要求較高，在歐洲其管路、設(shè)備、氣質(zhì)成分等都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國內(nèi)水平，所以在歐洲全預(yù)混壁掛爐的能效、排放等指標(biāo)能達(dá)到實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)水平，更重要的是使用穩(wěn)定性和壽命也都能達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)的要求。就在上述條件都滿足的情況下售后服務(wù)系統(tǒng)還會(huì)對(duì)全預(yù)混壁掛爐的熱交換器中的雜質(zhì)（主要是積碳和熱交換器被腐蝕后的殘留物質(zhì)）等進(jìn)行定期維護(hù)、清理。

    在國內(nèi)氣源條件、售后服務(wù)系統(tǒng)跟不上的情況下原裝進(jìn)口全預(yù)混冷凝壁掛爐才會(huì)出現(xiàn)“水土不服”的現(xiàn)象。

(2) 煙氣回收型冷凝壁掛爐對(duì)國內(nèi)氣源的適應(yīng)性

在國內(nèi)普通大氣式燃燒壁掛爐市場保有量在500萬臺(tái)以上，其使用性能和可靠性已經(jīng)得到市場和廣大消費(fèi)者的認(rèn)可。由煙氣回收型冷凝壁掛爐結(jié)構(gòu)原理圖可知：其燃燒系統(tǒng)與普通壁掛爐是一模一樣的，其大氣式燃燒器對(duì)氣源熱值、壓力變化有很強(qiáng)的適應(yīng)性，其空氣系數(shù)控制得比較高（a=1.8左右），當(dāng)燃?xì)鉄嶂蛋l(fā)生波動(dòng)時(shí)燃燒器的一次與二次空氣系數(shù)會(huì)自動(dòng)匹配使燃燒始終處于正常燃燒狀態(tài)。

3.2 壽命分析

(1) 材料及溫度

全預(yù)混冷凝壁掛爐的壽命瓶頸仍然在冷凝熱交換器，其材料主要有不銹鋼和鋁材，不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)很低，在熱流傳遞方向上的溫度梯度值較大。全預(yù)混冷凝熱交換器內(nèi)表面多為光管、光滑表面，在材料的厚度方向上溫度由上千度高溫瞬間下降到100℃左右的溫度，其熱脹冷縮疲勞強(qiáng)度很大，對(duì)材料的壽命有一定影響。而承受大疲勞強(qiáng)度這一部分材料還要對(duì)水路側(cè)起到密封作用，因此一旦發(fā)生疲勞、腐蝕就很容易漏水。鋁材的導(dǎo)熱系數(shù)較高，熱不均勻性要好得多，但鋁材本身的材料防腐性能又不如不銹鋼，因此做冷凝熱交換器其壽命還不如不銹鋼壽命長。

煙氣回收型冷凝壁掛爐燃燒為大氣式燃燒，其燃燒溫度要低于全預(yù)混燃燒，一次主熱交換器的材料為無氧銅，其導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于不銹鋼和鋁材，因此在熱流傳遞方向上的溫度梯度值要遠(yuǎn)低于全預(yù)混冷凝熱交換器，因此其熱脹冷縮疲勞強(qiáng)度相對(duì)較小。一次主熱交換器為管翅片結(jié)構(gòu)，其熱流梯度最大的地方在翅片上，而翅片是不承擔(dān)水路密封作用的。假設(shè)在極端條件下翅片損壞，其一次主熱交換器也不會(huì)因漏水而無法使用。

然而無氧銅（即使在外層加了涂層）是不具有防腐性能的，因此國家標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定普通壁掛爐的排煙溫度不得低于110℃，保證了一次熱交換處不會(huì)產(chǎn)生冷凝水。煙氣回收型冷凝壁掛爐在一次排煙之前的燃燒換熱系統(tǒng)與普通壁掛爐是相同的，因此其一次側(cè)的排煙溫度設(shè)定在130℃，這樣就有效地保護(hù)了一次主熱交換器的壽命。當(dāng)130℃煙氣進(jìn)入不銹鋼二級(jí)換熱器時(shí)水蒸氣開始冷凝，但其換熱強(qiáng)度、溫度、溫度的不均勻性等已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全預(yù)混冷凝熱交換器，因此其可靠性和壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全預(yù)混冷凝熱交換器。圖3為全預(yù)混冷凝熱交換器內(nèi)部光滑圓管結(jié)構(gòu)，圖4為煙氣回收型一次熱交換器管翅片結(jié)構(gòu)。