【廣告】
由于中國多年的工業(yè)發(fā)展,以煤炭作為主要燃料的工業(yè)鍋爐仍占據(jù)著主導地位。為迎合國情工業(yè)在迅猛發(fā)展的同時也造成了霧霾等空氣污染的日益嚴重,國家意識到這一點后發(fā)表了不少有關工業(yè)發(fā)展中保護環(huán)境的政策。
而工業(yè)的迅猛發(fā)展也給環(huán)保帶來了曙光。以此種清潔能源為燃料的鍋爐將會逐漸增多。與燃煤相比,燃燒雖然排放的氮氧化物的含量很少,減輕了對環(huán)境的壓力,但燃燒后產(chǎn)生的大量水蒸氣隨高溫煙氣排放到環(huán)境中,造成了能量的嚴重浪費。而采用冷凝式鍋爐將高溫煙氣中的顯熱和潛熱予以回收,可以達到充分利用能源降低運行成本的效果。在加裝余熱回收器的同時是否對引風機進行改造,進一步提高出力,確保安裝余熱回收器后鍋爐本體的正常運行,視現(xiàn)場情況確定。
一、環(huán)保鍋爐的秘密——冷凝置換器
冷凝式換熱器就是增設在鍋爐尾部的余熱回收裝置,當煙氣在通道內(nèi)通過傳熱面,溫度降至溫度以下,從而使排煙中的水蒸氣凝結釋放潛熱傳遞給回收工質(zhì),可以將排煙中大量的能量加以回收利用,從而達到節(jié)能環(huán)保的效果。隨著制造工業(yè)的不斷發(fā)展,各種新型冷凝換熱裝置層出不窮,不論從結構還是實際余熱回收效果來看都有了非常大的改進。通過水洗塔洗滌后的廢氣進入酸洗塔,通過酸洗塔,將廢氣中易和酸液發(fā)生反應的氣體截取下來。
二、煙氣分析
成分絕大部分為烴,燃氣鍋爐排煙中水蒸氣的含量較高,分析表明,排煙中可利用的熱能中,水蒸氣的汽化潛熱所占的份額相當大。每1m3燃燒后可以產(chǎn)生1.55千克水蒸氣,具有可觀的汽化潛熱,大約為3700kJ/Nm3,占的低位發(fā)熱量的10%以上。傳統(tǒng)鍋爐中,排煙溫度一般在160~250℃,煙氣中的水蒸氣仍處于過熱狀態(tài),不可能凝結成液態(tài)的水而放出汽化潛熱。因此傳統(tǒng)的鍋爐理論熱效率一般只能達到95%左右,利用冷凝式換熱器只要把煙氣溫度降到煙氣路點溫度以下,就可回收煙氣中的顯熱和水蒸氣的凝結潛熱,按低位發(fā)熱量為基準計算,鍋爐熱效率可達到和超過109%。3、使用壽命長:超導熱管余熱回收裝置使用壽命10年以上,單根熱管可拆卸更換,維護簡單成本低。
1、路點計算
在水蒸氣分壓力不變的情況下,使空氣冷卻至飽和濕蒸汽狀態(tài)時,將有水滴析出,此時的溫度即為路點溫度。燃燒特性分析(以1m3計算)煙氣中水蒸氣的體積分數(shù)達17˙4%,若燃燒在大氣壓力下進行,當空氣過量系數(shù)α為1.1時(本文中的計算均以此作為計算依據(jù)),其相應的煙氣路點溫度是57℃。隨著能源價格的節(jié)節(jié)升高,余熱余壓利用的投資回報逐漸被人們認可,余熱余壓利用對企業(yè)節(jié)能減排工作也日趨重要。
通過觀察可知,煙氣路點溫度隨過量空氣系數(shù)的變化而變化。因為根據(jù)道爾頓分壓定律,路點溫度的高低與煙道中水蒸氣的分壓量(即水蒸氣的含量)成正比,隨著過量空氣系數(shù)的增加,煙道中水蒸氣的相對體積減小,水蒸氣的容積份額會有所下降,其路點溫度也隨之降低。實際上,雖然各地方中成分含量有所不同,其他成分影響很小,經(jīng)計算的溫度誤差不超過0.3%(符合實際要求的范圍),并且由于實際燃燒的影響因素較多,也使得計算不可能達到很準確,通常是在理論值附近的一個范圍內(nèi)波動,在實際應用中還需根據(jù)不同情況進行修正分析。當采用卷布方式出布時,對布的張力穩(wěn)定性要求較高,布需穿過一條由氣唧控制的張力調(diào)節(jié)導輥。
2、熱效率解析
煙氣中的熱量以顯熱和潛熱2種形式存在,因此鍋爐的熱損失也由煙氣的顯熱損失和潛熱損失組成。而顯熱損失取決于煙氣的溫度和煙氣組分的熱容量;潛熱損失則取決于煙氣中以水蒸氣形態(tài)存在的水量的多少。箱體廢氣余熱回收設備的外箱體由鈑金件拼裝而成,其結構便于維修與清理。當水蒸氣冷凝時,煙氣中存在復雜的現(xiàn)象:由于水蒸氣分壓力較低,并且在冷凝液膜附近主要是不凝氣體,如N2、CO2、O2等,煙氣中水蒸氣需要穿過不凝氣體層才能達到液膜表面發(fā)生冷凝。煙氣中水蒸氣冷凝率等于由單位體積燃燒生成煙氣所產(chǎn)生的凝結水量與燃燒所生產(chǎn)的水蒸氣量的比值,其中,燃燒所產(chǎn)生的水蒸氣包括燃燒生成的水蒸氣及空氣和燃氣所帶入的水蒸氣。
僅煙氣中的潛熱就對鍋爐的熱效率影響如此巨大,倘若能將排煙溫度降低到以下對潛熱加以回收利用,對以低位發(fā)熱量為基準進行計算的熱效率至少可提高到10%以上。與煤燃燒相比,雖然燃燒產(chǎn)生的氮氧化物含量較少,但環(huán)境壓力較小,但燃燒后產(chǎn)生的大量水蒸氣被高溫煙氣排入環(huán)境,導致嚴重浪費能源。并且隨著排煙溫度的降低,煙氣的顯熱損失也會相對減小,那么熱效率的提高將更為明顯,進一步證明降低排煙溫度對鍋爐效率提高的重要意義。
進一步計算可以得出在不同排煙溫度下鍋爐實際熱效率的變化趨勢。鍋爐效率隨著排煙溫度的變化分為2個比較明顯的區(qū)域:在60~180℃變化緩慢,而在20~60℃變化較大。電動機帶動螺桿機旋轉,空氣經(jīng)過濾器,被吸入螺桿壓縮機中壓縮成高壓空氣,并與循環(huán)油混合形成高壓高溫油氣混合氣體,進入油氣分離器。這主要是因為排煙損失中水蒸氣潛熱損失占的比例大于煙氣顯熱的結果。當鍋爐排煙溫度降到20℃時,鍋爐效率理論上可達107.4%。
排煙中的水蒸氣潛熱在57℃以下才能得以回收,能夠回收的熱量依賴于所要求的利用溫度和利用率。如果利用溫度接近排煙的溫度,僅能回收較少的熱量。分析表明,在煙氣中可用的熱能中,水蒸氣的蒸發(fā)潛熱占相當大的份額。利用溫度越低,回收的熱量越多。因此,低溫下余熱冷水可獲得高的回收率,而在較高的溫度下輸出熱能會降至可以回收的能量數(shù)量。
三、余熱回收
1、避免余熱回收器受熱面的磨損的全過程
將余熱回收器管排設計成膜式管排(或H型管排),這種結構迫使煙氣流動趨于層流,管排間沒有煙氣擾動,在同樣煙速下,與螺旋肋片式和光管式相比較是不易磨損的受熱面布置形式。而且由于每個煙道的邊界管排與煙氣的磨擦,而形成中間流速高,兩邊流速低的分布方式。又例如,我國鋼鐵行業(yè)1000立方米以上高爐約110余座,有30座以上尚未配套爐頂壓差(TRT)發(fā)電設備。因此,管壁附近煙氣流速低于平均值,煙氣擾動比較弱,緩解了飛灰對省煤器的磨損。煙氣流速對受熱面的磨損影響大,布置受熱面時煙氣流速不宜過大,設計時通過調(diào)整管排橫向截距,來改變受熱面的煙速,可有效避免余熱回收器管排的磨損問題。
2、煙道阻力
鍋爐整個煙道阻力主要由引風機和煙囪自拔力來克服,其中引風機是主要因素。安裝余熱回收器后鍋爐整體煙氣阻力必然增加。目前來看,空壓機余熱回收利用已經(jīng)成為了主流發(fā)展趨勢,特別是對企業(yè)用戶來說,利用自有設備所產(chǎn)生的熱能進行合理的利用和轉換。以某電廠3號爐熱力計算結果為例,煙道阻力增加約70Pa左右。在加裝余熱回收器的同時是否對引風機進行改造,進一步提高出力,確保安裝余熱回收器后鍋爐本體的正常運行,視現(xiàn)場情況確定。
3、一直被擔憂的小問題——余熱回收器管內(nèi)壁結垢
受熱面管內(nèi)壁結垢主要發(fā)生在蒸發(fā)段,因為蒸汽的溶鹽能力與水比較相差很大。而在余熱回收系統(tǒng)中溫度也不會超過120℃,整個系統(tǒng)仍處于液相,管內(nèi)壁結垢問題較小。
廢水余熱回收技術
通常一個小型的洗浴場所每天僅淋浴排放的廢水一般不少于50噸,排放的廢水溫度多在30~35℃之間。我們國家最近今年積極采取“煤改電”、“煙氣處理指標“等舉措,以改善解決燃煤供暖造成的巨量污染。按照現(xiàn)有技術提取溫度區(qū)間為23~28℃左右,熱能回收利用率達到80%以上,換句話說:此項措施可為您節(jié)約8成的加熱費用,可見其中蘊含的經(jīng)濟效益不容小覷。
1、污水余熱回收機
我們將廢水收集至污水池,廢水溫度30度左右,還有27℃的熱能回收空間。采用回收機將廢水熱量提取至7℃左右排放。此設備可直接制取45~55℃的熱水,噸水僅耗電5~8度(取決于廢水溫度),節(jié)能效果顯而易見,是目前經(jīng)濟的熱水方式。
目前專業(yè)洗浴廢水熱回收機的推出,是洗浴業(yè)主的福音,在實現(xiàn)熱回收的同時其社會意義同樣重大。
2、空氣 污水雙源熱泵組合
該設備將兩套設備合二為一,擁有水源機能效高和空氣源機使用范圍廣雙重優(yōu)點??捎行M足用戶需求。在滿足上述廢熱回收的同時,污水源不足時,可依靠空氣源側制造熱水。目前專業(yè)洗浴廢水熱回收機的推出,是洗浴業(yè)主的福音,在實現(xiàn)熱回收的同時其社會意義同樣重大??諝庠茨苄П葹?:3。污水源能效比可達1:5甚至更高??紤]充分時可滿足熱水供應及時、可靠、經(jīng)濟等多種需求。
夏天,環(huán)境溫度高,優(yōu)先用空氣源制熱。冬天,當有污水的時候,優(yōu)先用污水制熱,沒有污水的時候,可以用空氣源制熱,一機兩用,輸入的負荷只有一個空氣源的負荷。余熱余壓應用現(xiàn)狀除了一次性投資較高外,在余熱余壓利用過程中,使用的生產(chǎn)方法、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設備以及原料、環(huán)境條件的不同,給余熱余壓利用帶來很多困難??諝庠磦葒嵥碾?~10度(取決于環(huán)境溫度);污水源側噸水耗電5~8度(取決于廢水溫度)。
余熱回收的特點
1、空壓機原有冷卻系統(tǒng)與空壓機余熱回收系統(tǒng)是兩套完全獨立的系統(tǒng),使用者無須擔心由于空壓機余熱回收系統(tǒng)的原因而影響空壓機的運行。兩套系統(tǒng)的切換自動控制,在空壓機余熱回收系統(tǒng)未啟用時,空壓機使用機身自帶冷卻系統(tǒng);當余熱回收系統(tǒng)啟動時,余熱回收系統(tǒng)可自動切換至余熱回收系統(tǒng)。隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展,各種新型高效的冷凝換熱裝置層出不窮,在結構和實際余熱回收方面得到了很大的改善。
2、全自動控制系統(tǒng),無需人為操作,控制系統(tǒng)會根據(jù)溫度、水位的情況做出判斷,自行決定換熱方式??上攵?,技術的發(fā)展給我們的帶來的影響。
先進的回收技術為了防止這種廢物的產(chǎn)生,有必要回收空氣壓縮機的余熱。有必要知道,許多行業(yè)在開發(fā)過程中會進行一些回收,這樣可以節(jié)省生產(chǎn)過程中的成本,并為環(huán)境帶來一定的保護。然而,廢熱的回收不同于一般材料的回收,并且在回收過程中技術要求更加嚴格。因此,對于使用空氣壓縮機的制造商而言,掌握回收技術非常重要。余熱回收其實是空壓機余熱回收項目是一個新興市場,同樣的,它的市場潛力也是很巨大的。在正常情況下,在廢熱回收之前,需要專業(yè)技術人員對設備使用過程中產(chǎn)生的廢熱進行數(shù)據(jù)分析和計算。這樣可以實現(xiàn)良好的回收利用,不會浪費太多的人力物力。當然,重要的是要有相應的分析報告,這也可以在回收設備的選擇中發(fā)揮重要作用。