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余熱回收

余熱回收裝置,蒸汽余熱回收 ,余熱回收裝置,熱管式余熱回收裝置

  隨著我國經濟的發展以及環保要求的提高,越來越多的燃油燃氣鍋爐投入使用。國家新出臺的節能政策和標準對節能提出了新的要求。由于油氣資源的日趨緊張以及用戶的燃料費用大幅提高,提高鍋爐的效率日趨迫切。
  其中利用鍋爐排煙余熱是有效的途徑之一。鍋爐排煙溫度直接影響到鍋爐機組的經濟性和尾部受熱面工作的安全性。選擇較低的排煙溫度可以降低鍋爐的排煙損失,有利于提高鍋爐熱效率,節約能源及鍋爐運行費用。但排煙溫度降低卻使尾部受熱面中煙氣與工質的傳熱溫壓減小,傳熱面積增大,金屬消耗和設備初投資增多。另外排煙溫度過低還會引起煙氣中硫酸蒸汽的凝結,使低溫受熱面腐蝕堵灰。所以多數鍋爐的排煙溫度在200℃左右。
  熱管式
余熱回收裝置和冷凝式余熱回收器可有效解決上述難題,回收排煙的余熱降低排煙溫度。第一步:利用熱管式余熱回收器將煙溫降低到90℃;第二步:利用冷凝式余熱回收器將排煙溫度降至40℃左右,可有效回收煙氣中水蒸汽的汽化潛熱,節能效益是相當顯著的。

  熱管式
余熱回收器特點:
1. 導熱效率高 熱管為導熱原件,熱管內部主要靠工作液體的汽、液相變傳熱,熱阻很小,因此具有很高的導熱能力。與同體積銅棒相比,導熱率是其幾百倍。
2. 安全可靠性高 熱管余熱回收器可以通過回收器中隔板使冷熱流體完全分開,在運行過程中即使單根熱管因為磨損、腐蝕、超溫等原因發生泄露,不會發生冷熱流體的混雜。
3. 經濟性好 比較容易地實現冷、熱流體的完全逆流換熱,獲得較大的對數溫差,同時兩側受熱面均可采用螺旋肋片管。這樣換熱器可以做的非常緊湊,體積小,占地少。
4. 煙側阻力小 煙側阻力<30Pa,不用加設引風機,系統簡單,不會影響鍋爐正常運行。
5. 節能效果顯著 以4t/h燃氣蒸汽鍋爐為例,每小時節約燃氣15.5Nm3,全年節燃氣77500Nm3,年節約燃氣費13.95萬元。不到半年成本即可回收。
適用于建材,石油,化工,冶金領域。

冷凝余熱回收鍋爐熱效率分析
  燃料中含有大量氫元素,燃燒產生大量水蒸汽。每1NM3天然氣燃燒后可以產生1.55KG水蒸汽,具有可觀的汽化潛熱,大約為3700KJ,占天然氣的低位發熱量的10%左右。在排煙溫度較高時,水蒸汽不能冷凝放出熱量,隨煙氣排放,熱量被浪費。同時,高溫煙氣也帶走大量顯熱,一起形成較大的排煙損失。
  煙氣冷凝余熱回收裝置,利用溫度較低的水或空氣冷卻煙氣,實現煙氣溫度降低,靠近換熱面區域,煙氣中水蒸汽冷凝,同時實現煙氣顯熱釋放和水蒸汽凝結潛熱釋放,而換熱器內的水或空氣吸熱而被加熱,實現熱能回收,提高鍋爐熱效率。

  鍋爐熱效率提高:1NM3天燃氣燃燒生產理論煙氣量約10.3 NM3(大約12.5KG)。以過量空氣系數1.3為例,產生煙氣14 NM3(大約16.6KG)。取煙氣溫度200℃降低至70℃,放出物理顯熱約1600KJ,水蒸汽冷凝率取50%,放出汽化潛熱約1850 KJ,總計放熱3450 KJ,約是天然氣低位發熱量的10%。若取80%煙氣進入熱能回收裝置,可以提高熱能利用率8%以上,節省天然氣燃料近10%。

  傳統鍋爐中,排煙溫度一般在160~250℃,煙氣中的水蒸汽仍處于過熱狀態,不可能凝結成液態的水而放出汽化潛熱。眾所周知,鍋爐熱效率是以燃料低位發熱值計算所得,未考慮燃料高位發熱值中汽化潛熱量的熱損失。因此傳統鍋爐熱效率一般只能達到87%~91%。而冷凝式余熱回收鍋爐,它把排煙溫度降低到50~70℃,充分回收了煙氣中的顯熱和水蒸汽的凝結潛熱。

  以天然氣為燃料的冷凝余熱回收鍋爐煙氣中水蒸汽容積成分一般為15%~19%,燃油鍋爐煙氣中水蒸汽含量為10%~12%,遠高于燃煤鍋爐產生的煙氣中6%以下的水蒸汽含量。目前鍋爐熱效率均以低位發熱量計算,盡管名義上熱效率較高,但由于天然氣高、低位發熱量值相差10%左右,實際能源利用率尚待提高。為了充分利用能源,降低排煙溫度,回收煙氣的物理熱能,當換熱器壁面溫度低于煙氣的露點溫度時,煙氣中的水蒸汽將被冷凝,釋放潛熱,10%的高低位發熱量差就能被有效利用。

3、冷凝式鍋爐的設計思想及原理:
(一) 冷凝余熱回收鍋爐原理
1、天然氣(LNG)以及其它的燃氣燃料主要是碳(C)和氫(H)兩元素結合而成的化合物,能保持完全燃燒,因其不含硫磺成份,所以不產生在低溫條件下腐蝕金屬的硫酸(H2SO4)和亞硫酸(H2SO3),是一種清潔的燃料。

天然氣的主要成份:

CH4 + C2H6 + C3H8 + C4H10 + N2

甲烷 + 乙烷 + 丙烷 + 丁烷 + 氮

(%) 90 + 6.8 + 2.5 + 1 + 0.3 =100

2、含在燃氣中的氫(H)在鍋爐內部燃燒時與氧結合成水。生成的水從燃燒時產生的熱量(高位發熱量)中吸收約10%的氣化熱而變成水蒸汽,與排出的煙氣一道排出。(冬季水蒸汽與冷空氣相遇而凝結,從煙囪觀察到冒白煙應是這個原因。)

燃氣的高位發熱量 - 汽化熱(潛熱) = 低位發熱量

9450Kcal/NM3 - 950Kcal/NM3 = 8500Kcal/NM3

3、水在高溫煙氣中,吸熱蒸發為水蒸汽,水蒸汽遇到通過冷空氣或冷水的傳熱面,重新凝結成水而釋放潛熱(汽化熱539Kcal/kg)。冷凝余熱回收鍋爐就是在燃氣鍋爐的排煙通道上設置通過冷水的熱交換器和加熱空氣的空氣預熱器,煙氣在通過熱交換器的傳熱面時水蒸汽重新凝結為水,將其汽化熱(潛熱)釋放出來,并加熱交換器內的介質(冷水或空氣)。

4、鍋爐熱效率的計算:

鍋爐的正平衡效率:

η=(鍋爐出力×飽和蒸汽焓-給水量×給水焓)÷(燃料消耗量×燃料的低位發熱量)

5、將余熱回收爐的原理公式化、圖表化如(圖-1),蒸汽/溫水鍋爐,爐水的飽和溫度比低溫水鍋爐相對的高,排煙溫度也相對要高。顯熱和潛熱均由溫水回收的話,則能加熱的溫水量過大無法處理,故而設置空氣預熱器。
 

 
 

 

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