排烟排湿与效率略谈

在日常工作中，一整套热工系统，比如锅炉、各种烘干系统、煅烧设备等等，经常遇到有用户希望减少排烟排湿甚至希望不要有排放，想让热量尽量留在设备里，认为这样就能提高效率。

是否真是这样呢？

首先要明确一下，效率包括两个层面的意思，即生产效率和热效率，二者虽然有关联，但却是完全不同的两个概念。

生产效率，是一个与时间相关的概念，衡量它的具体指标是速度和产量，比如，生产同样的产品，一条生产线是10m/s，另一条是12m/s，后面这条线的生产效率高于前面那条。

热效率，是指输入的热量中被有效利用的比例，没有单位，通常以百分比（%）表示。比如，一台锅炉，每小时消耗天然气100m³（热值8500kcal/m³），理论产出蒸汽1400kg（蒸汽按600kcal/kg概算），实际产出1200kg，热效率就是1200/1400=85.7%。热效率反映的是整个系统的热平衡情况，即“输入=输出”，输出项中，除了有效利用部分，其余都是热损失，并且任何一项热损失的改变，都会打破平衡，都会影响热效率。

另外需要说明一下，针对有燃烧的热工系统，需要区分热效率和燃烧效率，很多人也会将其混为一谈，实际上，燃烧效率仅仅针对燃烧过程而言，热效率则针对整个系统。燃烧效率就是完全燃烧的程度，通俗地说，就是可燃物中的C和H被完全氧化为CO2和H2O而不是其它中间产物，就叫完全燃烧，否则就是不完全燃烧。燃烧效率高是热效率高的必要条件，反过来，热效率高，燃烧效率不一定低，可以参考的是，一般气体和液体燃料的燃烧效率都超过99%，而内燃机的热效率只有40%左右，火力发电的热效率也只有40-50%。还有，燃烧产物中通常都有一定的CO，是非充分燃烧的反映，加大助燃空气量，会减少CO，提高燃烧效率，但有的时候反而会降低热效率，原因是烟气量大了，从烟气排走的热量也就增加了，这更进一步说明了热效率涉及的是热平衡的概念。

其次需要明确，工艺过程中会有各种产物需要排出，有燃料燃烧产生的烟气（CO2、H2O、O2、N2及其它燃烧产物），有产品排放出的水分或其它气体，比如，纸张烘干过程中会有水分蒸发出来，油漆干燥过程中会有VOC排放，水泥、陶瓷烧结过程中硅酸盐会分解并排出各种气体，等等，这些一般都统称为废气。

系统中的废气是要及时排出的，否则会对生产效率和热效率产生负面影响，严重的甚至会危及到系统和设备安全。比如，针对一般的干燥系统，干燥速度和温度正相关，与湿度负相关，如果（相对）湿度很大，即使温度很高，也难以干燥，广东的“回南天”就是例子，因此需要尽快排湿；又比如，在涂装烘干系统中，油漆挥发出的VOC要及时排出，否则就有可能发生爆炸事故。所以，如果认为这些废气温度较高而想减少或不排放，这是完全错误的，如果需要利用它的热量，需要另外的余热回收系统才行，而且要进行经济性比较，看是否合算。

针对常见的锅炉或类似的燃烧设备，排烟温度一般在150度左右，很多人就觉得太可惜了，总希望把这个温度降下来。这个愿望是好的，但实际有两点需要注意：一是排烟温度过低，里面的水分（由H氧化得来）会由气态冷凝为液态（结露），它是酸性的，会腐蚀锅炉部件，因此，正常情况下，排烟温度都必须要高于露点（即开始结露的最高温度，与烟气成分有关），除非是专门设计的冷凝锅炉，而露点一般都接近或超过100度；二是排烟温度150度，实际的排烟热损失不到10%，而据统计，我们一般的工业系统的热效率只有30-40%，大约有2/3的热量损失掉了，排烟热损失只占总热损失的15%左右，即排烟温度对整体的热效率有影响，但并不起决定性作用。同上面说的一样，如果想利用烟气余热，需要由另外的设备进行回收，并比较其经济性。

经济学上有一个成本的概念：世界上没有免费的午餐，做任何事情都是有成本的，我们只能在不同的选择中权衡；针对热工系统，那种想不付出成本而得到收益的想法，是无法实现的，因此，适当的排废，是提高效率、包括生产效率和热效率的必要手段。

注：

回南天，春末夏初时珠三角地区的一种天气状况，特点是温度较高，相对湿度接近100%，特征是洗过的衣物久晾不干，地面和墙壁冒水或“出汗”，到处湿漉漉的，人体也无法通过排汗散热，感觉闷热。回南天一般要持续两三天甚至更久，只有等冷空气南下后才能缓解或消失。