热能回收范文（精选9篇）
热能回收 第1篇
2005年, 国家主席胡锦涛强调加强可再生能源开发利用是应对日益严重的能源和环境问题的必由之路, 也是人类社会实现可持续发展的必由之路。人们在保护和利用好现有能源的基础上, 正努力寻找新能源的出路。以兰州市为例, 2009年2月26日在甘肃省召开的市政府常务会议上明确提出兰州市今年实施节能减排类工程10项, 估算投资约为13亿, 占当年投资总额的26%, 以提高城市污水处理率和增加城市污水处理厂为提高能源利用率的主要内容, 切实把国家规定落向实处。
据文献[2], 目前, 供给城市的能量大部分最终都被作为废热排到大气或河海中。这些废热中大部分是50℃以下的低温废热, 但热量很大。在尚未有效利用的低温能源中, 城市污水因一年四季温度变化小, 数量稳定, 具有冬暖夏凉的温度特性, 而且赋存着大量热量, 易于通过城市污水管道进行收集。因此, 被认为是可回收利用的清洁能源。为此, 我们期望兰州市这个能源不算富裕的城市可以采用污水热能回用的方式实现真正的节能减排。
1 污水源热泵系统
所谓污水源热泵就是以人工再生水, 如城市污水为水源的既可供热又可制冷的搞笑空调节能系统。它是水源热泵的一种。以城市污水为热源的热泵可以按照用途、热量输出、热源类型和驱动形式等分为不同类型的泵, 这里就不赘述了。
1.1 原理
在城市污水热能回收利用系统中通常采用压缩式热泵。其组成和工作原理, 如图1所示。
冬季工作时, 第一换热器为冷凝器, 第二换热器为蒸发器。城市污水流入蒸发器时将放出其赋存的热量, 同时制冷剂在蒸发器中蒸发吸收热量, 所产生的蒸汽被压缩机吸入并压缩至较高压力进入冷凝器, 制冷剂蒸汽在冷凝器中冷凝, 同时放出热量并加热热媒 (水) 的温度, 满足供热系统的需要, 液态制冷剂进入膨胀阀, 进行绝热膨胀, 对外做功, 使其达到很低的温度, 又进入蒸发器, 从城市污水中吸收其赋存的热量进行下一轮循环。在该系统中, 制冷剂连续经过吸热、压缩、冷却、膨胀过程, 就可以将城市污水中的热量转移到需要供热的系统中去, 达到供热目的。夏季工作时, 第一换热器为蒸发器, 第二换热器为冷凝器, 工作流程正好与冬季时的相反。制冷剂连续经过膨胀、冷却、压缩和吸热过程, 就可以将城市污水中的冷量转移到需要制冷的系统中去, 达到制冷的目的[2]。
1.2 国内外的应用和发展情况
城市污水源热泵是污水热能利用的一种形式, 是一种从城市污水等低品位热源中提取热量, 将其转换成高品位清洁能源, 并向外提供供暖热源、空调冷源或生活热水的热泵系统。该系统在北欧很多国家, 日本发展较早。如1983年, 挪威奥斯陆建成利用未处理污水作为热源的热泵区域供热系统;1981年, 在瑞典塞勒建成利用污水区域供热热泵站以后, 发展很快, 到1983年又建成8座;日本东京政府从1987年开始启动城市污水热能回收项目, 现有11个污水源热泵系统在运行[3]。
我国城市污水源热泵技术推广刚刚起步, 但发展很快。北京市高碑店污水处理厂开发了一套污水源热泵试验工程, 900m2建筑供热。然后在北小河污水处理厂安装一套供6000m2建筑供暖与制冷的污水源热泵。在哈尔滨望江宾馆也使用城市污水作为提取能量的冷热源。目前在秦皇岛、大庆、石家庄等地均有污水源热泵系统在运行。
2 需要解决的问题
城市污水是由生活污水和工业废水组成的, 成分比较复杂。这样就给以城市污水为水源的污水热能回收系统带来挑战。针对生活污水和工业废水的特点参考相关文献, 提出以下几个需要注意的问题。
1) 污水在流经管道和设备时, 在换热器内部表层易出现积垢, 有益于微生物繁殖, 甚至污水中的油性物质也会粘附在管道内壁上, 稍大些的悬浮物会堵塞管道口和设备入口。最终导致污水流动受阻, 设备传热受到影响。
2) 污水中还有氧化性强的物质可以腐蚀管道壁, 使设备使用寿命缩短。
3) 由于污水流动受阻或者设备入口堵塞, 给设备维修和管理带来不便, 工作量增加。
4) 污水流动受阻或者设备老化结垢会导致机组耗功增加。例如文献[3]所说, 冷凝温度升高1℃, 耗电量增加3.2%。当冷凝器结水垢1.5mm时, 冷凝温度升高2.8℃, 耗电量增加9.7%。
综上所述, 污水源热泵系统需要设置一定的污水处理装置, 防止污水腐蚀管道和设备;污水管道应使用耐腐蚀抗氧化的材料;要对设备和管道及时清洁防止堵塞;保护设备的同时也要考虑到系统运行后, 污水热量变化对后续处理工艺的影响。
3 应用热泵系统回收污水热能的意义
有效利用城市污水中的热量, 是使兰州污水资源化的一项先进技术, 具有明显的节能、经济和环保效果, 它对提高人民生活质量、促进经济发展、推动社会进步也有重要的应用价值。
1) 采用污水热能利用系统, 可以代替一部分高位能源的使用, 可以合理配置城市能源利用的情况, 提高了城市能量的有效利用效率, 所以城市污水热能利用具有明显的节能效果。
2) 使用污水热能利用系统, 可以将热源设备按区域加以设置, 从而减轻初始投资的负担;同时, 采用城市污水热能利用系统, 由于不用锅炉房和空气冷却塔等设施和设备, 可以将污水热能直接供给热需要地区, 这样, 既节省空间、减少设备及其占地面积又相应降低了设备投资的区域管网的费用, 从而大大的降低系统的运行费用, 使得城市污水热能利用具有明显的经济效果。
3) 城市污水热能利用具有明显的环保效果。采用污水热能利用系统, 可以减少煤炭等能源的使用, 相应的降低了CO2, NOx, SOx及粉尘等污染物的产生量, 在夏季用污水热能作为制冷能源, 不用直接加热空气, 可减轻城市高温的热岛现象, 这就说明利用城市污水热能可以减轻大气污染;同时, 采用城市污水热能利用系统, 由于需对城市污水进行回收和净化, 从而提高了对城市污水的处理要求, 减轻了城市污水对水源水质和生态环境等的污染。
以兰州市为例, 采暖期间以利用煤炭为主, 且处在山谷地形中, 春季和冬季易形成逆温, 污染物不易扩散, 造成大气污染较为严重, 城市污水热能利用具有环保效应, 可减少粉尘和相应的大气污染物, 对减轻兰州的空气污染大有益处, 同时实现节能减排, 能源利用的可持续发展。当然, 一项技术的实施需要各方面的评价和群众的支持, 综合考虑相信城市污水热能的回收利用工作会有美好的前景。
4 结语
城市污水是一种巨大的低温余热热源, 利用污水源热泵技术合理开发应用该热源, 可以为我们城市人类创造一种新型的清洁能源, 节约了煤、石油等一级能源的利用, 真正实现节能减排的目的。
人民生活不但不受影响, 新技术的应用反而会为生活添加色彩。我们相信随着水源热泵技术的日趋成熟和发展, 会为在实际工程中推广和应用城市污水热能回收利用系统提供越来越可靠的技术保证。利用热泵系统有效地回收和利用城市污水热能将是今后城市污水资源化的一项理想的先进技术, 也是解决能源危机的重要举措和办法。
摘要：根据热泵发展的情况, 通过利用污水源热泵系统回收城市污水中的低温热能以供采暖和制冷之用的节能、经济、环保的效果分析, 说明应用该系统不仅可以节省煤、石油等一级能源的需求, 而且可以实现能源的回收利用。
关键词：城市污水,热能,热泵系统,回收利用
参考文献
[1]韩晓平.科学用能——应对能源的挑战[J].电力需求侧管理, 2005 (1) :22-25.
[2]杨文海, 路志强, 刘涛, 等.城市污水回用的可行性分析[J].水资源与水工程学报, 2008, 19 (1) :92.
[3]肖锦.城市污水处理及回用技术[M].北京:化学工业出版社, 2002.
热能回收 第2篇
汽油废气净化回收及热能循环利用技术探讨
橡胶三角胶带生产过程中的浸胶工艺,需要大量胶液,胶液是用汽油和固体橡胶进行搅拌制成,然后用浸胶机均匀地涂在帆布上,浸胶时需要加热使汽油挥发,汽油用量大,所以汽油回收具有十分重要的现实意义.在汽油回收过程中,蒸汽的.使用量较大,从节能和环境保护的角度考虑,新的回收技术将增加对热能进行回收项目.目前,汽油废气净化回收技术在德国、法国和美国等发达国家应用已经十分普及,不少公司在研制类似或相近的废气回收设备时,多采用活性炭吸附回收技术.
作 者：石水祥 吴兴荣 黄凯军 吴利祥 作者单位：刊 名：中国橡胶英文刊名：CHINA RUBBER年，卷(期)：200925(21)分类号：关键词：
热能回收 第3篇
【关键词】冷渣器;冷却循环水系统;余热利用;热污染;节能
在火力发电厂生产过程中，无论是煤粉炉、层燃炉还是循环流化床锅炉，排渣都伴随大量物理热能损失。这部分热能如能全部或部分加以回收利用将会带来巨大的经济效益和社会效益。
１．冷渣器循环冷却水余热的产生
现有6台116MW循环流化床热水锅炉、3台75TH次高压循环流化床蒸汽锅炉、2台12MW汽轮发电机组及附属系统，及原有老系统3台64WM热水锅炉、2台35T/H蒸汽锅炉、2台3MW汽轮发电机组及附属系统。总供热面积可达到2058万平方米，占哈市的五分之一。每台锅炉配备两台冷渣器（共10台）共用一套循环冷却水系统，既：冷渣器—闭式循环—板换—开式循环—凉水塔。循环流化床锅炉正常运行时必须保持床压，既料层厚度稳定，保持床压稳定是通过排渣控制的。循环硫化床锅炉生产运行时炉内床上灰渣的温度在850—950度之间，如此高温的灰渣再排出时无论是运输还是储存都会造成环境的高温污染和人员烫伤危险。所以必须经冷渣器降温处理。冷渣器降温原理如（图1）在冷渣器循环冷却水系统中，通过闭式循环水泵作为动力，使闭式循环水通过冷渣器，将冷渣器内850—950度的高温炉渣降至100度左右满足灰渣排放要求，与此同时闭式循环水在冷渣器中经过换热，水温升高60度左右，水温升高的循环水在通过板式换热器时将热量传递给开式循环水，使开式循环水水温升高，闭式循环水水温降低回到冷渣器继续循环降温使用。升高的开式循环水通过凉水塔冷却，水温降低回到吸水井，通过开式循环水泵作为动力，使之循环冷却降温，把排出高温炉渣的热量通过冷渣器循环冷却水系统的转换和输出，再冷却塔中把热量排入大气。
图（1）
2.热网补水系统的改造以及冷渣器循环冷却水热量回收
2.1补水工艺，热网补水系统如（图2）为了保证热网和锅炉安全运行及压力稳定，设计配备了软化除氧水的制取、储存和补水设备，把工业自来水经过滤、软化和除氧后的软化除氧水储存在软化水箱内，通过软化泵向热网补水满足热网定压需要。
图（2）
2.2改造方案和原理如（图3），把原来直接补水改为软化水泵出水经冷渣器加热升温后的软化水补入热网，用隔离阀门将原循环冷却水系统隔离停运备用，用回水箱的流量控制热网压力（回水调整门定压）这样就把冷渣器转换的热量全部回收到热网和软化水箱内既回收了热量又减少了大气污染。
图（3）
3.改造后的经济分析
3.1热量回收利用提高锅炉热效率
每台锅炉配备两台冷渣器，每台冷渣器循环冷却水额定流量20T/h温差60度。
按额定计算每台锅炉排渣回收热量
Q=2x20x60x1.16/1000=2.784MW
按额定计算每台锅炉提高热效率
2.784/58x100%=5%提高了5%
3.2电能的节省
改造后的补水系统把原来冷却循环水系统切除停运，减少闭式循环泵和开式循环泵电机的耗电量
2台24kw闭式循环泵电机，2台55kw开式循环泵电机按一用一备70%负荷运行（24+55）70%=55.3kw/h每天节电55.3x24=1327.2kwx0.5（每度按5角）=663.6每天节省电钱663.6元一个采暖期按180天算663.6x180=119448元节约资金10万元以上。
3.3节省水资源和减少环境污染
没改造前热量以水蒸汽的形式散发到大气中，既造成了温室效应又浪费大量水源。
4.结论
节能、减排不仅是我们国家关注的焦点，也是世界各国非常重视的问题，在当今能源有限、自然环境污染破坏严重的形势下，我们的改造经过理论分析计算及实际检验证明在热电生产过程中不仅提高能源利用率给企业创收带来经济效益，而却节省能源减少环境污染为节能、减排做出了贡献。
【参考文献】
［１］锅炉运行说明书．
［２］冷渣器设备说明书．
［３］工业锅炉实用手册．江苏科学技术出版社，2008．
［４］工业锅炉技术大全．科学普及出版社，2008．
［５］热水锅炉安全技术监察规程．
空气压缩机热能回收改造实践 第4篇
空气压缩机(简称空压机)是工业领域应用最广泛的动力源之一,被广泛应用于矿山开采、机械制造、建筑、纺织、石油化工及其他需要压缩气体的场所。在大多数生产型企业中,其能源消耗占全部能源消耗的10%~35%。
空压机通过强烈的压缩将原动机的部分机械能转化成气体的压力能,在生产高压空气的同时排放大量热量。据美国能源署的一项统计显示,压缩机运行时消耗的电能中,真正用于增加空气势能的仅占总耗电量的15%,而其余大部分(约85%)的电能都转化为热量[1]。目前,一般通过风冷或者水冷的方式将空压机的热量排放到空气中,造成了能源的极大浪费。
实际检测发现,空压机排出机体的油气混合物温度一般高达80~100℃,如果热量不及时排出,会对设备造成严重的损坏,并影响产气效率。因此,利用某些方法和设备将空压机产生的废热回收利用,既可以最大限度地回收能量,减少能耗,又能提高空压机的产气效率,延长设备寿命。本文通过对某染整公司的水冷型喷油螺杆空压机余热回收系统进行研究分析,为其他企业空压机的余热回收提供借鉴。
1 研究背景
某公司是一家中型纺织染整企业,拥有染纱、浆纱、织造、整理一条龙生产线,其中喷气织布机和工期需要大量高压空气,标准气压是735kPa。该公司配备了10多台空压机,其中8台是螺杆式空气压缩机(功率250kW、产气量48m3/min)。为了保证空压机正常运行,原有设备采用水冷方式将压缩机热量排出环境(循环水进水温度38~45℃),造成了能量的极大浪费。
在离空压机房不远的职工宿舍区建有4栋宿舍楼,每栋楼住500人左右,总人数约2000人。为了保证员工生活用水,该公司配备2套柴油锅炉系统,每年消耗柴油181.32t。
2009年1~12月柴油锅炉用油量如表1所示。
2 空压机余热回收改造
2.1 原热水系统
2009年1~12月该公司员工住宿人数和热水用量如表2所示。
注:每月休息3天。
由表2可知,热水消耗为119~242t/d。根据调查可知,该公司柴油锅炉系统设定的供热水温度为:冬天50℃,夏天45℃。该公司所在地自来水最低温度为15~18℃。因此,该公司加热热水所需最大热量为35438.48MJ/d。
2.2 空压机余热计算
已知该公司的水冷型喷油螺杆空压机在额定工况下的参数为:
吸气压力Ps=101325Pa,排气压力Pd=735498.75Pa,压缩机的实际容积流量qv=48m3/min,压缩机实际轴功率P=250kW,吸气温度Tsg=298.15K(25℃),喷油温度Tso=349.15K(76℃),排气温度Td=363.15K(90℃)。采用冷却润滑油的定压比热容Cpo=2.039kJ/(kg·K),空气的定压比热容Cpg=1.005kJ/(kg·K)。
根据压缩机轴功率公式有[1]:
P=(Psqv)/(RTsg)Cpg(Td-Tsg)+qmoCpo(Td-Tso)
代入数据,可得喷油的质量流量qmo=6.59kg/s。
上述所获喷油的质量流量是根据理论公式计算而得,即假设喷油螺杆压缩机不向外界散失热量,同时排气与排油温度相等。但实际上空压机必然向外界散热,而油气之间也存在换热温差[2]。该公司技术人员指出实际的喷油量约为理论容积流量的110%,则可得喷油的实际容积流量为7.249kg/s。因此,每台压缩机可回收余热约206.93kW,即每天可回收热量17878.75MJ。
2.3 改造方案
该公司宿舍热水所需最大热量为35438.48MJ/d,而每台空压机可提供余热为17878.75MJ/d。因此,于2010年1~3月对2台空压机进行余热回收改造,以满足热水需求。空压机具体改造工艺如图1所示。
由图1可知,空压机余热回收的改造是通过在原有油路管道中接入管壳式换热器来实现的。同时,为了提高安全系数,该方案保留了原有冷却系统,使空压机余热回收系统与原有冷却系统并联。经油气分离后,高温气直接通往原有的气冷却系统,高温油则经温度感应器检测其温度:若高温油温度低于76℃,则不用进行热交换,直接通过过滤器通往油路循环系统,若高温油温度高于76℃,则需进行热交换后再进入油路循环系统。
当保温水箱热水温度低于设定值时(一般设定为65℃),关闭油管三通电磁阀与原有油冷却系统进口联通的阀门,使高温油通过管壳式换热器与自来水换热,以回收空压机余热;
当保温水箱热水温度超过设定值时,关闭油管三通电磁阀与管壳式换热器进口联通的阀门,使油通过空压机油冷却系统冷却,以保证空压机的效率;
当保温水箱的水位超过设定值时,关闭三通电磁阀与自来水进口联通的阀门,高温油通过原有油冷却系统冷却。
2.4 主要设备选型
根据上述分析可知,用热水人数约2000人,该方案设计2套250kW空压机余热回收装置即可满足需求。方案主要设备的选型如下:
1)循环水泵2台,型号DG25-19,功率2kW。
2)管壳式换热器2台,型号BES 500-2.5-33.2-3/19-4,水走管程,油走壳程。
3)保温水箱4个,材料为 SUS304不锈钢,容积为30m3。
除上述设备外,该项目改造还采用了6个三通电磁阀、2个水位感应器、4个温度感应器以及其他保温管道等,项目总投资约64.194万元,如表3所示。
3 节能效益分析
项目改造完成后,经10个月(2010年4月~2011年2月)的观察发现,热回收系统运行良好,不影响压缩机正常工作,具有很好的经济社会效益。
原有热水锅炉系统需消耗柴油181.32t/a,柴油按4700元/t算,则该公司热水的运行成本为85.2万元/a。由此计算可知,整个项目改造的回收期约9个月。又由《2006年IPCC国家温室气体清单指南》可知,燃料油的碳排放系数为0.6185t/t,可得碳减排约112t/a,CO2减排约403.7t/a。
空压机系统存在的大量电能转化为热量,从而造成能源浪费的现象,是可以通过全面的系统解决方案来消除和弥补的。
结合热回收系统对原有的空气压缩系统进行改造,既可以解决空压机冷却散热的难题,又可以充分利用废热,减少常规燃料的消耗量,具有良好的经济和社会效益。
摘要：针对空气压缩机大量余热散失浪费的现状,提出了一种废热利用方案。结合具体项目实践,对方案设计、采用的主要设备以及节能效益进行论述。实践证明,项目改造后可为企业节省运行费用85.2万元,项目改造的回收期为9个月,为空压机热能回收在工业上的节能技改提供了可借鉴的途径。
关键词：空压机,热回收,节能,改造
参考文献
[1]岑曦.空气压缩机热能回收系统的开发[D].上海:上海交通大学,2010.
废汽热能再利用回收器研制与应用 第5篇
许昌卷烟厂采用的是开式凝结水回收系统。由制丝、空调加热加湿各用汽点产生的凝结水通过凝结水管道回流到动力中心地下室的开式凝结水箱。在回收使用过程中, 含有大量热能的凝结水从管道进入水箱, 随着压力下降, 产生大量的二次闪蒸蒸汽。蒸汽的热能由显热和潜热两部分组成, 系统回收的凝结水只含有显热部分, 相对于潜热热值很小, 大部分热量随二次蒸汽排入大气, 造成能源的浪费, 也造成了热污染。在凝结水回流量较大时, 闪蒸蒸汽排放不畅, 在凝结水箱产生蒸汽压力, 部分闪蒸蒸汽通过检修孔从凝结水箱蒸发出来, 造成地下室空气湿度变大甚至饱和, 产生滴水, 对地下室动力柜、设备等构成了严重的威胁, 也引起了地下室屋顶、墙面涂料的脱落。
2 现状调查及分析
许昌卷烟厂动力车间作为动力保障部门, 负责为全厂生产生活提供稳定的动力输出以及环境控制, 同时肩负着全厂减排节能的重要任务, 现在许昌卷烟厂年产60万箱卷烟, 每年消耗大约7290吨蒸汽的标煤。在生产生活用汽上, 产生大量的蒸汽凝结水, 水汽混合温度105℃, 蕴含着大量的热能, 根据有关资料可知, 蒸汽凝结水所含的热量是总蒸汽热量的10-20%。也就是说, 许昌卷烟厂可利用的废汽蒸汽热能至少有729吨的标准煤。
3 制定改进方案
我们从热能回收效率、设计复杂性压力、安全性环境、服务方便性等因素综合考虑, 最终决定在废汽排出管位置制作安装废汽热能收集器, 通过收集器内部的自来水喷头冷却回收热能。自来水与热能交换后, 可满足厂区职工下班后洗浴用的热水。
4 项目实施
4.1 项目实施工作
项目实施过程包括项目调研、项目设计、制作、组装及调试、试运行等环节。
4.1.1 项目调研
1) 通过考察发现, 蒸汽凝结水热能的回收情况, 一种是有锅炉的厂把凝结水的热能对锅炉的软化水进行加热, 使锅炉给水温度加热到50°左右, 大大节约了蒸汽耗用量。但这种情况没有完全利用凝结水的热能, 当把锅炉给水加热到50°时, 凝结水的温度至少还有60°, 还有一部分热能没有利用, 这种凝结水热能利用不彻底, 还有利用的空间。另一种是工业废汽直接排放到大气中, 没有进行利用。通过考察分析也更加坚定了通过自主研发手段来研制废汽热能回收器的决心。
2) 查阅资料, 收集各项参数指标, 针对蒸汽凝结水的热量进行估算, 并且查阅相关技术文件, 掌握了研究开发工业废汽热能回收器的第一手资料, 研究制定了工业废汽热能回收器的研发方案。
4.1.2 设计和制作
1) 设计制作废汽热能回收器箱体:箱体制作中主要考虑两个方面, 一是设置检修孔、排水孔、排污孔。二是箱体材料采用3mm钢板。目的是在水汽热交换过程中, 产生轻微振动, 以便使箱体内壁产生的水垢落下, 方便定期维护集中进行清垢。
2) 箱体支撑架、进水主管道的设计安装
为了回收器的整体平衡、稳固, 我们焊接出一个牢固的底架。并在底架上铺设管道。考虑到吸收交换过程中的用水量, 我们决定选用公称直径DN20的管道作为主管道, 座外切面各引出三根DN15的喷管。并且在主管道及喷头进出水处安装阀门, 以便于使用及维修。
3) 设计安装螺旋喷头:螺旋喷头是热能回收器上重要的组件。依靠管道加压泵提供的压力, 从螺旋喷头上把自来水雾化, 使水汽交换面积最大化, 提高水汽交换的效果, 达到完全交换的目的。
(1) 确定喷头数量及位置:我们初步构想了3套方案, 一是在回收器内部安装1个螺旋喷头, 喷头方向逆向或正向;二是在回收器内部安装2个螺旋喷头, 喷头方向逆向或正向;三是在回收器内部安装3个螺旋喷头, 喷头方向逆向或正向。经过分析, 从节水和热能回收效果两方面进行考虑, 采用第三套方案, 即在回收器内安装三个螺旋喷头。
(2) 确定喷头安装位置:为了保证热能交换效果, 防止热能分散, 我们设计了三种螺旋喷头的排列方式:A、水平排列式;B、竖直排列式;C、水平竖直排列式, 经过分析, 采用A水平排列式。
4) 安装加压泵、电磁阀、温控器:为了保证热能回收效果, 要求螺旋喷头要有合适的出水压力。在使用中发现自来水压力偏低, 大量热能没有得到回收。经过讨论, 决定增加一台加压泵。回收器在使用过程中, 由于热能排放的不稳定, 操作人员要频繁的开关电磁阀, 使水汽交换达到热能充分回收。为了操作方便, 在支路管道上加装电磁阀、温控阀, 使温控器根据出水温度的高低控制电磁阀自动开关。
5 效果验证
通过对该项目近一年的研究开发、试验改进、测试和在行业内试应用的结果表明, 效果非常明显, 完成了预定目标。并用该热能回收器回收废汽热能, 我们试验记录的数据见表4。
由此表我们可以看出, 通过实验温度指标、回收量、回收率都达到预期目标。
6 效益分析
6.1 经济效益
“废汽热能再利用回收器”投入运行每天回收的热能把100米3自来水加热到60℃, 合9.75*106千卡的热量。每月2.2*108大卡的热量。折合标准煤31吨, 一年回收的热量大约370吨标准煤。折合蒸汽2590吨, 每吨210元, 每年节约54.4万元。
6.2 社会效益
1) 通过本项目的实施, 有效提高了能源利用能力。有效地提高了生产组织能力、节能保障能力、成本控制和设备运行能力, 为打造一流的卷烟生产基地增添活力。
2) 通过本项目的实施和推广, 为企业员工营造了以技术改造、技术创新来推动企业发展的良好氛围, 为企业发展奠定了坚实基础。
参考文献
[1]丛书泉.蒸汽余热回收利用装置及其控制方式.中国统计出版社, 2013.
热能回收 第6篇
目前全球所倡导的“低碳经济”的实质, 就是解决提高能源利用效率和清洁能源结构问题, 核心是能源技术创新和人类生存发展观念的根本性转变。
矿井压风机是一个能耗比较大的矿井常用动力设备, 在矿井压风机工作过程中, 一部分热能转变成压缩空气的势能, 一部分热能以废热的形式被排放到空气中浪费掉。同时, 为降低空压机的油温, 还需要消耗电能开动冷却风机来降低油温, 以保证空压机的正常运行。充分利用这些浪费的热能有利于节能减排, 降低工厂的运营成本, 同时改善空压机的运行状态, 提高产气量, 节约空压机的耗电费用。因此, 利用压缩机运行过程中的高温油气的热能, 通过高效热交换器, 将热能传递给常温水。通过能量转换, 充分利用压缩机的余热, 将常温水加热到50~65℃, 同时降低压缩机油温度, 减少温室气体排放, 实现节能。热能回收系统工艺流程如图1所示。
2 矿井压风机工作原理
螺杆式空压机的工作原理是由一对相互平行啮合的阴阳转子 (或称螺杆) 在气缸内转动, 使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化, 空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧, 从而实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。螺杆式空气压缩机在长期连续的运行过程中, 把电能转换为机械能, 机械能转换为风能, 在机械能转换为风能过程中, 空气得到强烈的高压压缩, 使之温度骤升, 机械螺杆的高速旋转, 同时也摩擦发热, 产生的这些高热通过空压机润滑油的加入混合成油、气蒸汽排出机体, 这部分高温油、气的温度通常在80 (冬季) ~100℃ (夏秋季) , 由于机器运行温度的要求, 这些热能通过空压机的散热系统作为“废热”排往大气中。
3 热能回收原理
高效热回收装置是把常温水与空压机冷却剂 (液体油) 在其中进行热量交换, 这个过程以水泵作为动力连续循环进行, 从而对蓄热水箱里面的水进行加热, 当水温达到设定值后自动通过供热水泵将热水输送到浴池水箱中, 供广大员工洗浴使用。
为了防止结垢对系统的影响, 在热能回收系统中增加软水处理系统和二次热交换系统, 这样就能防止水在高效热交换装置中结垢, 二次换热器采用列管式换热装置, 此装置能够在结垢不严重的状态下使用, 而且易拆易洗, 如图1所示。
4 经济效益分析
4.1 节约煤量及费用
现在加热水量约245 t/d水, 升温到46℃。
计算升温需要的总热量为29 427 200 k J/d;折算成燃煤的质量为2.43 t/d。
经计算, 节约金额 (365 d计算) 70.96万元/a。
4.2 锅炉房电费节约核算过程
锅炉房用电量60万k Wh/a, 其中4~10月用电量21万k Wh。
压风机余热利用投入使用前, 在每年的4~10月平均使用锅炉供气时间为8~9 h/d, 后来节约2~3 h的锅炉运行时间, 在该期间综合锅炉节约使用率约为33%左右。
经计算:节约用电量6.93万k Wh/a, 节约用电费用4.78万元/a。11、12、1、2、3月供暖, 锅炉运行22 h/d, 在此期间节约锅炉使用率为13.6%, 用电成本节约3.66万元/a。
全年共节约电费为4.78+3.66=8.44 (万元/a)
4.3 新增热回收系统用电计算
新增热回收系统主要的用电是循环水泵和送水水泵。循环水泵功率3 k W, 效率约为75%, 送水水泵7.5 k W, 效率约为75%, 电费按照0.69元/k Wh计算, 总用电成本 (按365 d计算) 为1.85万元/a。
共节约费用:70.96+8.44-1.85=77.55 (万元/a)
从以上数据可以看出, 热能回收具有巨大的经济效益和社会效益。
5 空压机热能回收的优势
(1) 安全、卫生、方便。螺杆空压机热能利用装置与不燃煤蒸汽锅炉比较, 无一氧化碳、二氧化硫、黑烟等对大气环境的污染。一旦安装投入使用, 只要空压机在运行, 就随时可以为企业提供60°C左右的热水。
(2) 提高空压机的运行效率。螺杆空压机的产气量会随着机组运行温度的升高而降低。在实际使用中, 空压机的机械效率会稳定在80℃标定的产气量上工作。温度每上升1℃, 产气量就下降0.5%。一般风冷散热的空压机都在88~96℃间运行, 其降幅都在4%~8%, 夏天更甚。安装螺杆空压机热能利用系统的空压机组, 可以使空压机油温控制在80~85℃之间, 可提高产气量8%~10%, 大大提高了空压机的运行效率。
(3) 降低了维修保养成本, 延长设备的使用寿命。螺杆空气压缩机的主要费用支出是运行费用, 其次机油、油过滤器、油气分离器等耗材的更换。通过热能利用的改造, 使空压机在80~84℃之间运行, 可防止机油乳化、降低积碳现象, 延长了机油、油过滤器、油气分离器等的更换及清洗周期。初步估算, 同没有进行改造时相比, 耗材的使用周期可延长35%左右。
6 工程整体运行评价、效果
多效蒸馏水机冷凝水的热能回收利用 第7篇
注射用水制备系统是药品生产企业必不可少的系统, 也是GMP认证检查的重点。注射用水是注射剂日常生产过程不可缺少的组成部分, 设备、容器、工器具、胶塞、洁净服等的清洗以及药液配制等都需要用到大量的注射用水。多效蒸馏水机是目前应用最为广泛的注射用水制备系统的关键设备。多效蒸馏水机所生产的蒸馏水, 应完全满足现行中国药典中关于注射用水的要求。
制药企业的多效蒸馏水机需要消耗大量的工业蒸汽, 当蒸汽释放其潜热转变为凝结水状态时, 大约还有25%总量的热能保留在凝结水中, 如果把凝结水直接排放掉, 其带走的热值必须通过燃烧更多的燃料加热低温补充水来弥补。蒸汽冷凝水是锅炉燃烧理想的补充用水, 蒸汽冷凝水中溶解杂质很少, 与软化水混合后的给水中的溶解固形物可降低3~5倍, 排污率可下降4~6倍;蒸汽冷凝水与软化水混合后的给水温度可以得到有效的提高, 起到热力除氧的目的, 对防止锅炉的氧腐蚀有帮助;可以大大降低锅炉水耗, 减少锅炉补给水量, 使水处理设备运行周期延长, 再生剂用量降低, 水处理设备自用水耗减少, 再生废液总量下降。冷凝水温度高, 含热能大, 通过安装一套冷凝水热能回收系统, 将温度高达92~98℃的冷凝水回收到锅炉给水箱, 以供锅炉给水用。冷凝水的回收利用, 不仅提高了锅炉给水温度, 节约了天然气、自来水及软化水处理费用, 同时提高了锅炉运行稳定性, 延长了锅炉使用寿命, 还减少了热污染和热水排放, 使环境得到改善。
1 多效蒸馏水机工作原理简介
多效蒸馏水机是以去离子水为原料水, 用工业蒸汽间接加热的蒸馏水生产设备, 所生产的蒸馏水水质稳定, 纯度高, 无热原。原料水在一效预热器被工业蒸汽间接加热, 进入各效预热器以后被二次蒸汽继续加热, 在冷凝器被二次蒸汽、蒸馏水加热。然后, 在蒸发器顶部经分水装置, 均匀地分布进入蒸发列管, 在蒸发列管内形成薄膜状的水流。这些水流因为薄, 所以很快被蒸发, 产生二次蒸汽。未被蒸发的原料水被输送到下一效蒸馏, 作为次效蒸发器的原料水, 以后各效蒸馏与此类似。未被蒸发的进入下一效蒸馏, 直到最后一效蒸馏仍未被蒸发的, 将作为冷凝水排放;被蒸发的原料水作为二次蒸汽, 继续在蒸发器中盘旋上升, 经中上部特殊分离装置处, 进入纯蒸汽管路, 作为次效的热源。二次蒸汽在次效被吸收热量后凝结成蒸馏水, 各效过程与此相似, 各效的蒸馏水和末效的二次蒸汽被冷凝器收集, 并经过与冷却水、原料水换热, 冷却成为蒸馏水。经过电导率的在线检测, 合格的蒸馏水作为注射用水输出, 不合格的蒸馏水将被排放。
2 多效蒸馏水机技术参数
以我公司使用的某制药设备有限公司生产的列管多效蒸馏水机为例, 其主要参数如表1所示。
3 多效蒸馏水机冷凝水的回收利用分析
3.1 冷凝水的质和量的分析
从多效蒸馏水机工作原理及技术参数分析, 工业蒸汽进入多效蒸馏水机后间接加热料液水 (去离子水) , 料液水吸热蒸发, 工业蒸汽放热凝结成冷凝水, 在这一热交换过程中, 工业蒸汽未受任何污染, 冷凝水回收至锅炉, 其使用完全符合锅炉水质标准。水的比热为4.186 8 kJ/kg·℃, 也就是说, 1 kg的水, 温度每上升1℃需要4.186 8 kJ的热量。对1 kg的水加热从0℃上升到100℃沸腾, 理论上需要大约418.68 kJ的热量。如果直接排放这些热水, 不仅造成大量的热能浪费, 而且污染环境。
3.2选择合适的蒸汽疏水阀
选择合适的蒸汽疏水阀提高蒸汽利用率, 减少蒸汽从疏水阀或旁通管路中排出而白白浪费。
多效蒸馏水机属消耗工业蒸汽量较多、冷凝水排放量较大的用汽设备。如果选择的疏水阀不合适, 就不能及时有效地排出设备中的凝结水而导致设备换热效果差, 甚至不能产出合格的蒸馏水或蒸馏水产量很低, 很多操作人员为此均选择将旁通阀打开一部分, 这样大量的蒸汽就随凝结水而排掉, 不仅浪费蒸汽, 而且到处都是浓烟滚滚, 污染环境。
根据各种疏水阀的特点, 冷凝水排放量较大的用汽设备应选择浮球式疏水阀, 浮球式疏水阀带有热静力排空装置, 设备开机时能及时排除系统中的空气等不凝性气体, 并能增加50%以上的排量, 生产和启机时都不需要开旁通阀, 凝结水管道内也没有大量带压力的蒸汽排除, 不仅能够提高效率, 而且可以避免蒸汽的浪费。表2为几种常用疏水阀的类型与冷凝水的排放特点。
3.3 冷凝水回收方案
3.3.1 直接回收
如果蒸馏水机冷凝水输出位置高于锅炉给水箱, 就可采用直接回收方式, 而不需要安装冷凝水回收泵, 或修建水池后再用电动泵打回锅炉, 这样可大大节约投资费用和后期的维护使用费用。我公司水针车间3台1 t蒸馏水机和1台0.5 t蒸馏水机就用这种方法进行蒸馏水机冷凝水的回收, 冷凝水回收系统如图1所示。
3.3.2 机械自动冷凝水泵回收
如果蒸馏水机冷凝水输出位置低于锅炉给水箱, 可用机械自动凝结水泵进行回收, 该机械自动凝结水泵的工作流程为:利用减压后的工业蒸汽或压缩空气作为动力, 冷凝水进入冷凝水收集罐, 由收集罐经凝结水管、止回阀流入冷凝水泵内, 泵内储水达到一定水量后, 浮球带动连杆打开蒸汽或压缩空气进汽 (气) 阀, 关闭排汽 (气) 阀, 给泵内凝结水增压, 冷凝水泵前止回阀关闭, 冷凝水泵后止回阀打开, 冷凝水从泵内输送冷凝水到锅炉给水箱。反之, 当冷凝水量减少后, 浮球带动连杆关闭蒸汽或压缩空气进汽 (气) 阀, 打开排汽 (气) 阀, 冷凝水泵前止回阀因泵内压力低于冷凝水收集罐压力而打开, 冷凝水泵后止回阀关闭, 该机械自动凝结水泵自动运行, 免操作, 低成本运行。我公司冻干制剂水站使用的3 t多效蒸馏水机就用该种方法进行蒸馏水机冷凝水的回收, 冷凝水回收系统如图2所示。
4 冷凝水管管径的计算
根据管道单位时间内流过介质的容积公式:
式中Q———介质的容积流量, m3/h;
w———介质的流速, m/s;
d———管道内径, mm。
根据管道中介质常用流速范围查表可得, 采用直接回收自流凝结水的流速为0.2~0.5 m/s, 采用凝结水泵进行回收的凝结水流速为0.5~1.5 m/s。例如, 我公司直接回收3台1 t蒸馏水机和1台0.5 t蒸馏水机的工业蒸汽凝结水为 (3×340+165) =1185 kg/h, 管道流速取0.2 m/s, 根据上式计算得到管道内径为47 mm, 可选用57×3.5无缝钢管作为其凝结水回收管;若机械自动凝结水泵回收3 t多效蒸馏水机工业蒸汽凝结水860 kg/h, 管道流速取0.5 m/s, 根据上式计算得到管道内径为25 mm, 可选用32×3无缝钢管作为其凝结水回收管。
5 冷凝水回收价值的计算
5.1 燃料节约费用计算
冷凝水回收温度90℃, 补给冷水温度为15℃, 温度差75℃。每升高1 kg的补给水至90℃所需能量:1× (90-15) ×4.186 8=314 kJ。
按上述回收2 000 kg/h冷凝水, 则节约能量为:314×2 000=628 000 kJ/h;按每天运行10 h, 每月22天计, 年节约热量:10×22×12×628000=1657920000kJ。锅炉使用天然气, 1 m3天然气的热量按33 500 kJ, 锅炉热效率按80%计, 节约天然气:1657920000÷ (33 500×80%) =61 863 m3。天然气现价为3.25元/m3, 年节约天然气费用:3.25×61 863=201 055元。
5.2 节约水费
按运行10 h/天, 每月22天计算, 节约2 t/h计算, 则年节约水量:10×22×12×2=5 280 t。自来水现价为4.39元/t, 年节约水费:5 280×4.39=23 179元。
5.3 水处理费
每吨软化水处理费按1.1元计算, 年节约软化水处理费用:5 280×1.1=5 808元。
5.4 回收蒸汽冷凝水年节约总费用
冷凝水节约总费用:燃料费+水费+水处理费=201 055+23 179+5 808=230 042元。
6 冷凝水投资回收期的估算
(1) 冷凝水回收工程改造费用估算:冷凝水管 (无缝钢管φ57×3.5约120 m, φ32×3无缝钢管约100 m) 及保温材料、施工费约6万元;疏水阀、截止阀、止回阀、管件等费用约2万元;锅炉给水箱 (钢制) 10 m3, 制作及安装费约3万元;机械自动凝结水泵1.5 t/h, 约4万元。总改造费用约为15万元。
(2) 冷凝水投资回收期:15÷23×12≈8, 冷凝水投资回收期约为8个月。
7 结语
热能回收 第8篇
压风机被广泛地应用于煤矿供风系统。压风机运行时,机械部件高速运转产生大量的摩擦热,易出现机油乳化及积碳现象,缩短设备的使用寿命,同时压风机压缩空气做功的过程中也释放出大量热能,需要通过风冷或水冷方式将热能及时排出机体,以避免损伤设备零部件。压风机排出的热能无法得到有效的回收利用,造成了极大的能源浪费[1,2]。能量回收系统(Energy Recycle System,ERS)通过能量交换和节电控制,收集压风机运行过程中产生的热能,同时改善压风机的运行工况,是一种高效废热利用、零成本运行的节能设备[3]。从设备安全运行、节能减排以及低碳的角度来看,压风机ERS既可解决压风机机组冷却的问题,改善设备安全运行环境,又能最大限度地利用能量,降低生产成本,具有一定的经济效益和社会意义[4,5]。本文结合车集选煤厂热能系统的现状,提出采用ERS回收压风机产生的余热,并取代锅炉房为选煤厂澡堂供热的方案。
1 车集选煤厂热能系统现状
1.1 车集选煤厂概况
河南龙宇能源股份有限公司车集选煤厂是一座年设计处理原煤300万t的矿井型动力洗煤厂,生产流程工艺设计为“跳汰+浮选”的洗选联合工艺。浮选工艺采用3台阿特拉斯喷油式螺杆压风机进行供风加压,实现浮选精煤的脱水。
车集煤矿建有一座占地面积为706 m2的锅炉房,内设3台锅炉,最大供热量达21 000 kW。供热系统分水、汽两个系统,其中工业建筑、办公区等均为水暖系统,通过分汽缸、汽水转换器等供热水;井筒、澡堂为汽加热,由锅炉分汽缸直接供汽。由于煤炭行业工作环境的特殊性,选煤厂设有单独的职工澡堂,澡堂内所需热源均来源于车集煤矿锅炉房。为保证锅炉日常运转,锅炉房采用选煤厂装车过筛后散落于地面的劣质末煤作为燃料。这种末煤在燃烧过程中伴随着烟尘的排放,燃烧后有残留废渣,不仅造成了煤资源的浪费,也污染了环境,不利于矿井低碳发展。据统计,建设压风机ERS项目之前,锅炉房供选煤厂澡堂用所消耗的过筛末约6 000 t/a。
1.2 热能系统现状分析
车集选煤厂3台压风机的散热系统均采用风冷形式。压风机在运行过程中产生的热量除部分转化为压缩空气的势能外,绝大部分通过油路散发到大气中。对于GA型喷油式螺杆压风机,大约有70%的能源消耗在热油回路中,压风机运转情况见表1。在平常生产时,压风机开启频繁,运转时间较长,需定期对压风机进行维护保养,包括清洗空滤、油滤,更换润滑油、油气分离器等。在夏天压风机高温运转时,由于油路温度过高往往会影响压风机的稳定运行,为降低油温,要开动辅助风机来降低油温,这又需要消耗电能。
根据压风机热能效率公式,计算每台压风机1 d产生的热量消耗:
Q=Pη1η2T=250×80%×70%×20=
2 800 kW·h=10 080 MJ (1)
式中:P为压风机额定功率;η1为压风机负载比例;η2为压风机实际输入轴功率;T为压风机每天的运转时间。
2 ERS的应用
2.1 原热水供应系统
在压风机房西侧有2个保温水箱,装载能力分别为24 t和5 t,主要为选煤厂澡堂供水,澡堂在下班前30 min储水,锅炉房供热管路直接进入24 t大保温水箱,该水箱装满后热水经导水槽溢流至5 t保温水箱,最后经调温阀进行温度控制后进入淋浴间供职工洗浴用,如图1所示。
2.2 压风机ERS
为充分回收压风机的剩余热能,车集选煤厂于2011年10月对其中一台压风机进行了热能回收改造。在不影响压风机系统性能的基础上,增加了一套压风机ERS,通过气路和油路对压风机的热量进行回收、利用,从而取代原有的锅炉房。为提高设备安全系数,保留了原有的排风冷却系统。压风机厂家现场测试结果显示,气路、油路分别可回收利用22%、72%的热能,效益显著。车集选煤厂压风机ERS如图2 所示。
压风机ERS配备了1个10 t的循环水箱和2台小水泵。当10 t循环水箱装满清水后,开启循环泵进行流水循环;水流经热能转换装置吸收热量后变成热水流回10 t水箱,待水温达到设定值后,开启供水泵将热水打入24 t保温箱;最后热水经调温阀进行温度调节后,直接供给职工澡堂。采用ERS后可不限时给澡堂提供热水,只要压风机一开机便可进行热能转换,转换后的热水可进行储存。
压风机ERS控制系统主要由西门子比例控制阀、进水温度传感器、回水温度传感器、进油温度传感器、回油温度传感器、板式换热器、电气控制柜组成。电气控制柜采用西门子200PLC、ABB变频器ACS510、威纶触摸屏、施奈德低压电气设备等,分别控制水路、油路及压风机风扇,控制逻辑如下:
水路:PLC控制器将板式换热器出水温度与温度设定值上下限进行比较,当温度低于设定值下限时,比例阀按照设定的最小开度值打开;当温度高于设定值上限时,比例阀全开;当温度在设定值上下限之间时,比例阀按设计的比例关系动作。
油路:PLC控制器将板式换热器回油温度与温度设定值进行比较,当温度低于设定值时,比例阀全部关闭;当温度高于设定值时,比例阀全开。
压风机风扇:PLC控制器将板式换热器回油温度信号与温度设定值进行比较,并对油温进行PID控制。当油温低于设定值时,控制器控制变频器降低频率,以设定的最低频率运行,以达到节能效果;当油温高于设定值时,控制器控制变频器增加频率,使压风机油温降低。
3 压风机ERS效益分析
车集选煤厂ERS投资见表2。原有锅炉房每年需消耗过筛末约6 000 t,过筛末市场价格为267.6元/t,则1 a的成本大约为267.6×6 000=1 605 600元。该项目总投资为21.625万元,回收期约为2个月。
车集选煤厂现有职工400余人,工作时间为三班倒。职工生活用水量平均约为60 t/d,自来水平均温度为15～16 ℃,洗澡时所需温度一般控制在45～55 ℃。根据水的比热容公式计算:
Q=cmΔtQ=4.2×103×60×103×35=
8.82×109 J=8 820 MJ (2)
式中:Q为水所吸收的热量;c为水的比热容;m为每天所需水的质量;Δt为水的温度差。
换算得Q约为2 450 kW·h,电力市场平均价格为0.56元/(kW·h),则投入ERS后每年可节约电费约为0.56×2 450×360=493 900元。
每台压风机1 d产生的热量为10 080 MJ,而采用ERS后被利用的热量为8 820 MJ,可见压风机的余热还未全部转化,还有很大的利用空间,可用于工业建筑、办公区供暖等。同时,压风机ERS与常见的燃煤蒸汽锅炉比较,不会产生CO、CO2、黑烟、噪声、油污等污染,具有很好的环保性。
4 结语
压风机ERS可回收利用压风机的余热能源,不仅具有节能减排的效果,而且解决了压风机机体散热的难题,项目投资少,见效快,有效降低了生产成本,是企业实现低碳生产、循环经济的有效途径。
参考文献
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[2]张浩,闵圣恺.空气压缩机的热回收改造实践[J].上海节能,2009(2):8-10.
[3]陆振乾,生兆昆.空气压缩机热能回收原理及应用效果[J].棉纺织技术,2011,39(2):11-13.
[4]方章英,张丽芳,张立.煤矿压风机组恒压供风节能控制技术改造[J].煤矿机械,2011,32(7):170-171.
热能回收 第9篇
关键词：分离式,热管原理,热能回收,火力电厂
一、火力发电存在的问题和常规思路
火力发电我国的主导发电形式, 在利用煤、石油或者天然气等可燃资源经过燃烧产生大量的热量基础上, 再通过一些技术手段使之转化为电能。由于具体国情等原因, 利用火力发电在我国占据行业优势。但是, 与此同时也存在一些问题。
(1) 煤炭资源是不可再生资源, 当前的诸多电厂存在着耗能多的问题。过度利用和不合理利用煤炭、天然气资源会造成我国煤炭资源的浪费, 降低了煤炭资源的使用效率。水资源同样也是非常宝贵的, 在发电过程中需要大量的水资源冷对汽轮机进行冷却。 (2) 火力发电厂在运行中大量使用煤炭进行发电, 煤炭的运输、储存以及燃烧转化电能的过程, 都会对生态环境造成很大的破坏。煤炭燃烧会释放出大量的二氧化硫和氧化氮代谢物等酸性气体引发酸雨。
煤炭资源在锅炉中燃烧, 会导致大量的烟气产生并排放到大气中。这是导致发电厂资源浪费以及对生态环境破坏严重的主要原因之一。烟气中大量污染物的排放直接对生态环境造成破坏, 同时, 大量的热能以烟气为载体被直接排放出来, 导致热能大量浪费。直接降低烟气的温度, 会导致烟气中的硫酸蒸汽会在低温的条件下凝结成液态, 将会腐蚀低温受热面。同时, 烟气温度降低导致锅炉中的受热面与工质之间的温差减小, 从而降低发电的效率。因此, 收集烟气中的余热, 并对其加以利用, 对助燃空气进行预热, 有助于提高发电效率, 推动产能的提高。
二、热管理论与实践
热管一种传导热量的元件, G.M.Grover在美国的LosAlamos国家实验室发明了热管。这种导热元件具有强大的导热能力, 迄今为止没有任何一种金属的导热能力可以与之媲美。利用这种热管技术所制成的热管换热器, 可以运用到火力发电厂中, 对锅炉中的煤炭燃烧产生的烟气中的余热进行回收。
(1) 热管的工作原理。热管技术的工作原理就是制造热管两端的温差, 通过介质的蒸发、冷凝、回流、循环, 从而带动热量快速的传导。将热管的分为两段, 蒸发段和冷凝段, 分别在热管的两端。首先将热管内抽成真空, 再注入一定量的特定液体, 热管内壁要有吸液芯。当温度很高的烟气进入热管一端, 热管中的液体迅速受热蒸发, 热管两端受热不均匀形成压力差, 导致蒸汽流向热管的冷凝段, 并在冷凝段冷凝形成液体, 被热管内壁上的吸液芯吸收。液体在通过吸液芯多孔材料的毛细力作用下回流至蒸发段, 再次受热蒸发。如此快速的循环往复, 使热量快速的传导。
(2) 热管技术的特点。由于热管具有很高的热传导性, 所以将热管技术运用到换热器中可以大大提高换热效率, 其优势远高于其它种类的换热器。
1.高导热性。热管技术的传热介质是液态或者气态的, 在热管内部介质受到的传热阻力较小, 因此热管的导热效率远高于金属, 大概是金属导热元件的103~104倍。2.表面温度均匀。由于液体蒸汽在热管内快速循环, 整个热管内始终处于蒸汽饱和状态, 管内两端压差很小, 所以热量流失的很少, 整个热管能够基本保持等温的状态。3.适应高温环境。热管能够适应其它换热元件无法达到的温度环境, 以目前的热管技术, 热管在800℃的温度环境下, 依然能够胜任热传导工作。
此外, 热管技术还具有更换灵活, 冷凝段与蒸发段可随时转换、使用周期长以及工作安全可靠等众多优势。
(3) 分离式热管换热器
大型火力发电站一般发电量都非常大, 每天都会有的烟气排放量巨大, 能达到几百万立方米。
分离式热管换热器就是将热管的蒸发段和冷凝段分开, 形成两个箱体。再用液体下降管和蒸汽上升管将两个箱体链接在一起。受热后的液体变为蒸汽通过蒸汽上升管将热量输送到换热器中。再利用蒸汽凝结所释放出的热量又会对冷流体进行加热, 使其蒸发。冷凝的液体在重力的作用下在回流到蒸发段, 如此循环往复, 达到热量传导的目的。
分离式热管换热器的特点是可以适应设备大型化的需要, 分离式热管散热器不需要制造大型的热管, 热管紧密性强, 比单管换热器更加便于制造、运输、安装分离式热管换热器已经在很多发达国家和地区中得到了广泛使用。
参考文献
[1]罗清海, 汤广发, 龚光彩.付峥嵘《热虹吸管散热器的传热分析》《煤气与热力》2004年第5期, 湖南大学土木工程学院,