热能系统（共12篇）
热能系统 篇1
0 引言
设计工作对一个工程的规划和实施有着重要的影响, 甚至决定着项目的成败。一个好的设计既能够考虑项目需求又能够降低施工成本, 节约工程资源, 热能动力系统的设计在面临这些挑战的同时还要将安全性和节能环保考虑进去。如何将这个复杂的工作处理妥当, 就要求我们首先提高对热能动力系统设计的重视程度, 在设计中要加大人力、物力以及财力的投入, 同时注重对设计人员专业素质的培养, 加深对热能动力系统领域的研究并能够与实际有效结合。最后需要加大对系统设计工作进行宣传与规范, 使设计工作能够有序进行并最终指引项目合理实施。当然, 热能动力系统的建设一定是建立在技术革新对系统建设提出必要要求和能够满足综合经济效益的前提下, 否则对系统工程就没有建设的必要性, 那么热能动力系统设计更是无从谈起。
1 热能动力系统设计的前期工作
在进行热能动力系统的设计之前, 一定的准备工作是必不可少的, 如分析客户需求、初步方案的拟定以及方案实施的可行性分析, 这些都关系着设计方案是否合理, 能否被采纳并施工。
1.1 分析客户需求
在进行设计之前就需要设计者能够与客户进行多方面的沟通, 充分的了解客户对热能动力系统的基本需求、特殊需求以及在以往的系统设计中出现的问题和造成的不便, 针对这些问题, 设计者要进行认真记录, 并将每个问题的解决方案融合到热能动力系统的设计之中。当然如果在人力、物力以及目前技术达不到的客户的某些需要, 要与客户进行切实有效的沟通, 使得最终的设计效果能够被满意。
1.2 拟定初步方案
在了解客户需求的基础上, 再对电厂本身对热能动力系统的性能需求进行分析, 来确定要设计的热能动力系统的规模、性能、费用以及具体的实施步骤。这样既能为以后具体方案的制定提供蓝本, 又能够尽早的将一些可能涉及到的突发问题考虑进来, 规避设计方案中的一些不合理现象。作为最终方案重要基础的初步方案也有一些要点应当注意, 如设计方案要涵盖系统的整体, 并且整体结构要清晰明确, 对子系统的目标结构、费用、性能都要在初步设计中体现。初步设计方案的表达应当简单易懂, 图表清晰简明以供决策者和技术人员参考。
1.3 可行性分析
在初步设计方案拟定好之后, 需要其他的工程参与人员, 如决策者、技术人员和施工人员等对该方案的可行性进行评定。主要从该方案在技术上是否具有可行性, 工程量在规定的工期内能否按时完工, 在工程费用方面是否超出预算以及某些设计环节在系统性能上是否多余等方面进行评估。在对初步拟定的方案进行有效性评估之后, 做出必要的修改才能被采纳。
2 热能动力系统的设计
在进行了初步设计方案的拟定和修改之后, 就要展开正式方案的设计工作。设计正式方案主要从热能动力系统的整体设计、热能动力系统的具体设计和系统的修改与完善这三个方面进行。
2.1 热能动力系统的整体设计
在对客户各方面的需求进行详细了解, 拟定初步方案并讨论修改的基础之上, 就可以进行热能动力系统的整体设计。前期的准备工作只是对系统设计要求的初步调查与了解, 而整体设计环节就要求对设计方案就权衡比选, 研究具体的技术方法, 以及从整体上考虑系统工程的实用性、可靠性以及可扩充空间的大小。整体设计环节不但要在整体上统筹兼顾, 同时也要考虑到工程的具体细节, 以及整体系统与子系统的衔接, 它们即相互独立又不可避免的产生联系。所以, 整体设计是对初步设计的深入与完善, 主要包括:功能、逻辑、集成、协调、应用、环节、流程等方面的设计。
2.2 热能动力系统的具体设计
具体设计比整体设计更深一步, 就与具体的系统工程的施工设计紧密联系起来, 可分为系统技术设计和施工平面设计。其中施工平面图的设计工作量和工作难度都比较高。其是在初步设计方案和具体施工方案敲定之后, 对其中涉及的技术方法进行详细的分析, 精确计算出各个工程中的参数或指标并且在施工平面图上进行清晰标注, 包括对子系统的标注说明都要在图上显示, 对其中一些特殊的工艺技术和要求的接口设计也要明确。因此, 对施工平面图的设计要严谨全面, 以下几个方面需要特别注意:一定要配有图纸目录方便查找;要有对图纸的整体说明, 让查看者能宏观掌握图纸信息;图纸中一定要有热能动力系统图、机房布局明细图、管线铺设图、端口接线图;在图上无法标示出来的必要信息一定要配以附属的文字说明。
2.3 系统的修改与完善
系统的修改是在热能动力系统安装完成之后对系统整体以及子系统进行测试, 然后根据测试的结果中不能够达标的环节进行修改, 以保证系统的设计功能都能实现。而系统的完善就需要一个长期的过程, 由于热能动力系统从建设需求的提出到施工完成, 并调试验收要经历两、三年的时间, 而在这么长的周期中相关的需求会有所调整, 同时涉及到的一些技术也同样会有更新, 所以就需要对之前的设计方案进行完善改进。
3 结论
热能动力系统的主要工作就是要安全高效并且低污染的将热能转化为动能。而热能动力系统设计又是整个系统建设的关键, 关系着电厂运行的安全性和对能源资源利用效率的高低, 关系着电厂建成投产之后的安全效益、经济效益、环保效益水平, 所以, 要将热能动力系统设计摆在一个重要的位置。在进行系统设计的过程中要做好包括客户需求考察、初步设计方案的拟定和可行性分析在内的前期准备工作, 在热能动力系统设计中要从系统的整体设计、具体设计以及系统的修改和完善三个方面把握, 在满足需要的同时实现社会、经济效益。
参考文献
[1]王璨.探究电厂热能动力的设计的关键环节[J].江西建材, 2014 (20) :11.
[2]薛志强.电厂热能动力的设计的关键[J].中国新技术新产品, 2015 (17) :34-35.
[3]王帆.浅析电厂热能动力的重要设计环节[J].山东工业技术, 2013 (11) :76.
[4]李金富.浅谈电厂热能动力的设计的关键环节[J].科技创业家, 2013 (06) :114.
热能系统 篇2
培养目标：
培养适应社会主义现代化建设需要的，在热能工程方面获得工程师基本训练的工程技术人才。
专业培养要求：
本专业毕业生应掌握本专业必须的较系统的基本科学理论，较广泛的技术基础理论，必要的专业知识及基本技能。掌握热能释放、转换、传递和节能技术知识，合理有效利用能源以及热工过程和热力系统的动态分析、自动控制、热工设备及系统的优化分析、运行管理和技术改造知识。具有热工设备的设计、实验、研究和调整能力。
主要课程：
高中起点专科：高等数学、英语、机械制图、电工学、线性代数、工程力学、工程流体力学、泵与风机、锅炉原理、传热学、汽轮机原理、热力系统。
专科起点本科：高等数学、英语、工程力学、机械学、电工学、流体力学、工程热力学、传热学、锅炉原理、热力系统、燃烧理论与设备、压力容器强度分析、锅炉动态特性及调节。
学制：高中起点专科2.5年 专科起点本科2.5年
“网商”热能烧多久？ 篇3
随着网商势力的增大,以及市场容量的膨胀,专门针对该市场的软件也开始走俏。
中国互联网上曾经产生了一个奇怪现象：人们谈起电子商务，首先想到的是淘宝和易趣，以及和它们相关的支付工具。而最近两年以来，情况又有了一些变化：“人民变成了网民”，在网民的电子商务世界里，影响力最大的不再是淘宝和易趣，变成了网商。
被人忽略的事实是，淘宝和易趣只是C2C领域的两个平台网站，而中国的C2C市场规模不足中国电子商务总体市场的3%(截至2005年底信息产业部统计的相关数据）。另外一个事实是，网商群体超过90%是中小企业组成，通过各种方式实现的电子商务交易额占他们总销售额的3.5%（截至2005年底商务部统计的相关数据）。
对比现象和现实数据，可以发现，电子商务的头衔正被一支虚拟网络“新军”——“网商”所拥有，而且，随着互联网的进一步普及和中小企业的壮大，网商正在扮演着越来越重要的角色，甚至有可能挑战领军B2B业务的传统企业。
网商的现状怎样？生存之道又如何？
网商：拓展期的群落
网商概念在2004年以前是一片空白，此后一部分接触阿里巴巴平台的从业者，在马云的“中国即将进入网商时代”的预言中找到了自己的角色称谓。从广义上讲，网商泛指在信息和通信技术所构建的网络上进行商务活动的个人和企业;从狭义上讲，网商则主要是指运用电子商务工具，在互联网上进行持续商务活动的个人或企业。
其实，“网商”既作为商人存在，也作为网民存在。虽然网商的“网龄”可能并不大，但他们热衷于发现和利用电子商务的价值，并且考虑自身特点，懂得选择第三方平台，以辅助自身发展，在“网商”拓展期，阿里巴巴、慧聪、淘宝、易趣等知名平台有它们的身影，很多企业甚至还选择多个平台，开辟多条“战线”。
在组成方面，网商群体中最重要的部分是中小企业，规模在100人以下的占到85%左右，制造业行业企业约占到一半。电子商务帮助加工制造型企业成长为制造贸易型企业，同时也缩短了贸易型网商的成长周期，帮助服务型网站拓宽了营销渠道。由此，一批创业型网商诞生，但初期它们的出发点，或许并不完全是为了赚钱。而网商，也由此成为指称电子商务拓展期的起步阶段、投身电子商务之海人群的代名词。
“生存”并非易事
电子商务的载体平台是网络，所以互联网理所当然地成为中小企业整合营销的最佳渠道。2006年12月，阿里巴巴联合《电子商务世界》发布了《中国网商生存发展报告（2004～2006）》，而根据这份调查统计，63%的企业愿意加大在网络推广的投入，并决定将营销渠道由传统领域扩展甚至转移到互联网。
报告中也显示，2004年网商在网络营销中的直接投入平均是9233元人民币，而2006年增加到了平均19356元，最高的投入金额居然有70万元之多；网络营销已经进入多元化整合应用阶段，信息发布、论坛推广、网络广告、搜索竞价排名和邮件营销成为五大营销手段。
随着网络营销启蒙应用，电子商务正从多个方面推动和影响中小企业经营管理的变革。一方面网上支付开始崭露头角，3000多名企业网商有31%使用网上支付；另一方面在企业管理上，31%的人开始用计算机和软件辅助管理。
同时，也有不利的一面。由于信用体系落后，延伸到网商所处的网络信用环境也存在问题，有人称之为“初级阶段”。在企业文化和网商个人品质方面，44%的调查者认为应用电子商务之后更加开始注重诚信，而在大多数网商眼中，网络信用非常脆弱。
虽然许多网商都是“自学成才”，但是他们还是渴望能够获得专业电子商务人才的进一步指导和帮助。调查数据显示，企业对电子商务专业营销人才的需求最为迫切，其次是管理、技术和法律等人才。但目前中国高等教育体系中，电子商务专业并没有针对营销应用型人才的重点培养课程，这反映了高校培养与实际需求之间，存在一定程度的脱节。
为“通”必须求“变”
“从网民、网友到网商，从传统商人到网络商人”，是成为网商的两条路径，这部分群体基本是在兴趣和利益的双重驱动下，一路演化而来。通过开展电子商务，网商们实现了个人价值、企业价值和商业价值的统一，但是网商也不可能轻易成功，如何找到自己适合的角色和道路，是所有网商都在考虑的问题。
据调查统计，阿里巴巴注册会员超过千万，环球资源和慧聪的注册用户也都在数百万级，可利用网络营收超过总收入50%的网商只有12%，真正充分利用和依赖电子商务的成功网站仅占4%。很显然，网商要取得成功，不仅要具备传统商人的基本能力，还要提高计算机和网络操作能力、网络营销和推广能力、探索电子商务配套工具应用能力，以提升电子商务创新和战略能力等。
既然社会信息化的方向已是定局，利用电子商务直接参与到商业信息交流和商业贸易中去，将给企业、社会都带来利益，初级阶段，就可以避免信息不畅所造成的垄断采购，以及由此高涨的成本；也可以帮助拥有创新产品的企业开拓更多的市场机会。
空气压缩机热能回收系统的开发 篇4
一、对开发现状以及造成原因进行分析
(一) 开发现状
现阶段, 有很多企业已经在对空气压缩机进行运用, 将其当做动力的来源, 但是很多空气压缩机在使用时, 对能源以及资源的浪费比较严重, 消耗也过高, 对于这个问题, 很多企业都比较关注。有一些企业针对其中比较严重的问题进行了研究, 对内部系统进行了相应的开发。这样做主要是想对空气压缩机的运行过程中产生的热能进行回收, 这样不仅使资源以及能源的消耗得到相应减少, 也使成本有了一定程度的降低。国内一些专家对空气压缩机的技术以及热能的回收利用也做了相应的探索和研究, 并获得了相应的成果。
(二) 造成现状的具体原因
1) 空气压缩机的制造厂家进行设备开发及改造时, 与客户的相关要求不符合。因为一些厂家对设备使用方的现场环境以及实际需求不熟悉, 所以导致空气压缩机对热能进行开发时出发点不明确, 一般是从空气压缩机的外围系统入手, 这样做主要是为了开发空气压缩机时, 尽可能的减少改动, 以避免改动过大对机组的操作以及运行产生坏影响。但是在实际的条件下, 这样改造往往会使应用价值得不到真正体现。
2) 对空气压缩机进行热能回收系统的开发时, 与正常运行要求相偏离。在空压机的正常运行过程中, 对喷油量以及排气范围有一定的要求。当对其进行系统的开发和改造时, 应该将产生的影响进行综合分析, 然后对热回收换热器进行合理的设计和选择。现阶段对空压机进行开发和改造时, 已经有很多案例对水冷热回收系统进行采用, 但是因为一些参与设计的工作人员对一些基本运行参数以及运行原理不甚了解, 只是盲目的对热能回收量进行追求, 不对空气压缩机的热回收状况以及运行影响进行考虑。从而导致了空气压缩机润滑油测压降比较大或者是排气过程中的温度较低。如果空气压缩机的排气温度与压缩后的饱和温度相比要低, 那么就会使水蒸气产生凝结的情况。如果水冷换热器中润滑油的测压降比原来大很多, 那么就会使实际喷油量产生很大幅度的下降。很多因素都会直接导致空气压缩机的实际运行情况受到影响, 甚至会使机器设备受到很大的损坏, 就算对系统进行开发或改造, 也终会导致客户放弃合作。这不仅会使资源造成浪费, 还会使生产过程中的用气要求受到影响。如果在设计有不合理的地方, 就会导致开发过程出现问题, 使排气温度下降, 水蒸气产生冷凝, 润滑油中有过多的水分, 从而使润滑的功能下降, 导致主要零件受到损坏。
二、空气压缩机对热能进行回收的可能性
在对空气进行压缩的过程中, 一些参数也会相应的产生一些变化, 理论上包含两种过程:第一, 在这个过程中, 运行速度非常快, 散发的热量相对来说较少, 可以将外界和气体之间的换热进行忽略。在这个过程中, 可以将其看作是绝热的。第二, 在此过程中, 运行非常缓慢, 并且压缩机散热的情况相当良好, 在对其进行压缩时, 应该使初温与气体的温度相一致, 并且将这个过程看做是温度确定的压缩过程。在对空气进行实际的压缩时, 以上两种极限情况基本上不可能实现, 实际的状况通常是在上述两种情况之间。在对其进行压缩时, 会导致空气温度也有所提升, 这是介于两个极限状况间的一个比较多变的过程。上面提到的三种情况, 其产生的理论损耗是各不相同的。对空气进行压缩的过程包括很多, 主要是空气的输出、压缩以及流入。
三、对空压机的热能回收系统进行开发的重要作用
1) 能对资源进行充分利用。空气压缩机在工作的过程中, 会排放很多热量, 最高温度可达95℃左右, 如果在空气中直接对其进行排放, 不仅会造成能源的浪费, 还会对环境产生一定程度的影响。而对空压机的热回收系统进行开发和利用, 不仅使热能可以被充分的回收并且利用, 也能使环保工作得到充分落实。2) 对空压机的散热起到了非常重要的作用。因为在热能回收系统的运行过程中, 会将空压机的大部分热量进行吸收, 从而使其温度保持在65℃至85℃这个区间范围内, 从而使散热效果非常好。与此同时, 在这个特定的范围内, 空压机会让散热风扇的运转停止, 从而使设备的损耗减少, 也使电线老化以及润滑油变质的情况得到缓解, 使得设备的寿命得到增长, 并且也使发生故障的几率降低。3) 不用对运行成本进行考虑。空压机的热能回收系统在运行过程中, 不需要对电、煤、油等资源进行浪费, 对热水以及预热进行运用时, 主要依靠自身的压力对水和热进行输送, 对于运行成本问题, 可以不予考虑。4) 使空压机的运行成本降低。对热能回收系统进行应用不仅可以使空压机的运行成本降低, 而且还能使设备的运行效率得到提高, 从而使散热风扇的能源消耗减少。
四、对空压机的回收系统进行开发
主要以喷油空压机为例, 对热回收系统的开发进行介绍。
1) 对空气压缩机内部的油路进行开发。a.对输油管道进行开发。原来的空气压缩机一般是空冷式的机器, 为了使压缩腔里面的喷油温度得到保障, 应该在使润滑油温度达到一定的数值时, 运用风冷散热器对输油管道进行处理, 对润滑油的温度进行降低。然而为了能够对润滑油的热能进行利用, 应该在温度较高的润滑油管路中, 将水冷热回收换热器进行接入。b.对输油管道的温度控制系统进行开发。对空气压缩机的输油管道进行开发改造可以对高温润滑油的轨道进行最大程度的回收, 不仅可以使空气压缩机能够正常运行, 也可以使喷油温度保持正常。
2) 对外部的水冷换热器进行改造。为了能够使热回收系统的回收效率得到提高, 并且使所占面积尽可能的减少, 外部的水冷换热器应尽可能采用可拆板式的。在对其进行使用时有一个前提, 就是必须要避免润滑油的水侧和右侧的压强过大, 这样不仅可以使员工的生活热水得到保障, 还可以对热能更多的进行回收。
五、结语
对空气压缩机的热能回收系统进行技术方面的开发, 不仅可以使企业的生产成本得到相应的降低, 也使能源的紧张状况得到缓解。在对热能的系统进行开发时, 应该采取一些方法, 只有这样才能使燃煤以及燃油的锅炉减少, 使能源得到节约, 这些都是对回收系统进行开发的重要意义。
参考文献
[1]叶聿漳.空气压缩机热能回收系统的应用[J].煤矿机电, 2012.
[2]张玮, 李广华.空气压缩机热能回收改造分析与应用[J].硅谷, 2013.
热能专业作业一 篇5
能源与动力工程专业2013年作业
专业作业一
一、填空题
1、世界风能总量为2×10W，大约是世界总能耗的3倍。132、空气在一秒钟时间里以速度V流过单位面积产生的动能称为“风能密度”。
3、风能密度的计算方法可用直接计算法和概率计算法求取平
均风能密度。
4、我国较大的风能资源区是青藏高原、三北地区的北部和沿海。
5、风的特性参数是风向和风速。
地热能开发利用 篇6
关键词：开发 地热能 干热岩型 发电 采暖
中图分类号：TK52文献标识码：A文章编号：1674-098X（2012）09（b）-0033-01
1 地热能的一种——干热岩型地热能
干热岩型地热能遍布广泛。干热岩是指地表以下2000m至6000m的岩石层，干热岩的温度一般在70～200℃之间，干热岩中的温度一般是用水将它提上来。然后用于发电、采暖等。
2 干热岩型地热能取暖的原理
根据地质情况打出两口深约4000m左右的井，两井相距200～600m。将两井连通。用高压注水泵向一井内注水，水通过干热岩层，将干热岩中的热量吸收后，从另一口井中喷出，进入换热器进行热量交换，换热后的温水再回到注水井中。这样就好像把一个锅炉放在4000m的地下，水在这个系统中不停的循环就达到了取暖的目的。
3 干热岩型地热能发电
干热岩型地热能发电比较复杂，因为发电要求热水或者蒸汽的温度高，也就是钻井相对要深，技术要求要高，投资要大。并且发电设备也是一项很大的投资。所以干热岩发电项目一般为政府投资行为。
4 干热岩采暖与干热岩发电相比较
（1）采暖温度为40℃或70℃，暖气片方式供暖的，供水温度最高70℃。低温辐射地板采暖方式供暖的，供水温度最高40℃。这样钻井深度大大低于发电要求钻井深度。
（2）冷水在井底变热后可能最终会使岩石温度降低，因此一处热岩发电站也许只能工作20年左右。但在关闭几十年后，地心的炽热岩浆会重新加热这些花岗岩，那时这些热岩就又能重新发电。但采暖就不存在这个问题，因为我们北方一年的采暖期为4个月，其余8个月是停用的。
（3）干热岩采暖项目投资小，容易操作。例如一个10万平方米的住宅小区，用这种方式取暖，它的初安装费用是1000万元到1500万元之间。如果用热力公司的蒸汽，他的管道开口费就是68元/平方（这是山东省潍坊市的价格），也就是680萬元，还有每年蒸汽费200多万元。所以说这种即不用烧煤，又节约投资的事情，容易被人们接受，易操作。这种采暖方式即可以单个小区为单位供，又可以集中供热。
5 干热岩采暖的几种方案
（1）两井连通法：这种方法有一个难点，就是连通点的寻找，据油田工作人员介绍，现在有一种美国进口探测仪器，能够自动找寻目标，来完成这项工作.但这种仪器对温度的控制要求比较严格，它的温度一般不超过85°。这里面还有一个问题，就是我们所打橫井的长度，也就是橫井到底打多少米，就能满足采暖的要求，这个需要打试验井来验证.
（2）第二种方案，是单井干热岩采暖，打一眼3000m—4000m的竖井，在3000米以下的部位，用DN200（8.5寸）筛管。在DN200管子里面，放置一根DN50—DN65的钢管，也就是注水管（如图所示），这样冷水通过中间这根DN50的管道，注入井底，再从DN200的套管内返回，从井中返回的热水，进入换热器进行热交换，热交换完后的冷水，再注入井底。水在这个系统中不停的循环，就达到取暖的目的。
（3）第三种方案：是在第二种方案的基础上作出的，也就是说如果热岩层的厚度达不到我们的要求，那么我们就在热岩层中打橫井，同样用筛管。但是橫井的长度，无数据可查，需要打试验井来验证。
6 建议
干热岩的开发和利用，应加大投资，加大力度，尽早试验。应下大力气，化大成本努力开发干热岩采暖。
热能系统 篇7
工业蒸汽供热系统中, 冷凝水是品质优良的热能资源, 为了充分利用用汽设备冷凝水的热量, 某公司2007年完成蒸汽供热系统闭路循环改造, 涉及热能管理的计量问题, 用户实际消耗的热量为供热蒸汽携带给用户的热量与用户冷凝水返回动力站的热量之差。为促进用能单位对热能的合理使用与回收, 提出了闭路供热系统的热能计量方法, 依据用户实际消耗的热量进行企业内部的经济核算, 使热能计量更趋合理, 收到良好的效果。
1 热流量计量原理与比焓计算
目前流体的质量流量测量已经成熟, 可达到很高的精度。热流量测量的关键是准确测量热能载体 (蒸汽和冷凝水) 的比焓。
热能载体携带的热流量为:
闭路供热系统用户消耗热量:
式中, Q为工质的热流量, kJ/h;G为工质质量流量, kg/h;h为工质的比焓, k J/kg;下标s表示蒸汽, cw表示冷凝水, f表示用户消耗。
流体工质的比焓为状态参数, 过热蒸汽的比焓是温度T和压力P的函数。对于冷凝水, 压力对其比焓的影响可忽略不计, 可认为冷凝水的比焓只是温度的函数。目前国际上尚无通用的蒸汽和水的焓计算式, 可按蒸汽和水的热力性质数据表进行回归计算, 根据操作范围, 用户使用蒸汽压力范围为0.2～1.0 MPa, 温度范围为160℃～280℃, 冷凝水温度范围为50℃～115℃。按最小二乘法拟合分别得到过热蒸汽和冷凝水比焓计算式[1]。
式 (3) 、 (4) 拟合误差分别为δ′hs=0.36%、δ″hcw=0.32%。
2 测量精度分析
根据误差理论, 由式 (2) 用户消耗热量测量的相对误差为:
式中, δQf为用户消耗热量测量误差;δGs、δGcw分别为蒸汽、冷凝水质量流量测量误差;δhs、δhcw分别为蒸汽、冷凝水比焓测量误差。
质量流量测量误差取决于质量流量计的精度。比焓测量误差由比焓计算式拟合误差δ′hs和带有噪声的直接量传播的误差δ″hcw。根据误差理论, 比焓测量误差为:
由式 (3) 和式 (4) , 过热蒸汽和冷凝水比焓测量传播误差分别为:
3 闭路供热系统与热流量计量系统
某公司供热系统为一闭式系统, 供汽系统现有产汽量10 t/h、压力0.8 MPa锅炉1台, 另有2台产汽量分别为8.5 t/h和6 t/h的废热锅炉, 与锅炉并网供汽, 负责为4个分厂供过热蒸汽。用汽设备操作压力变化范围为0.2～1.0 MPa, 过热蒸汽温度为160℃～280℃, 平均消耗蒸汽量约为22.5 t/h, 产生冷凝水量约为蒸汽总量的40%～70%。供汽系统过热蒸汽经蒸汽分配罐分配给各用户, 用汽设备的蒸汽冷凝水经疏水阀排放, 利用疏水阀背压将冷凝水汇集输送至多路共网器, 由多路共网器平衡各路冷凝水压力后, 送入闭式冷凝水回收装置, 经水泵送至除氧器直接作为锅炉给水[2]。闭路供热系统与供热及热流量计量系统如图1所示。
图1中的蒸汽热流量计量系统原理如图2所示。冷凝水热流量计量系统与过热蒸汽相似, 不同之处是比焓计算模型中不计入压力。
测量系统使用DDZ-Ⅲ型变送器, 测量精度为0.2%, 温度变送器精度为0.15%, 蒸汽测量采用涡街流量变送器, 测量精度为0.25%, 冷凝水测量采用涡轮流量变送器, 测量精度为0.2%。由式 (5) ～式 (8) , 计算得到热流量计量系统测量误差为5.7%。
4 节能效果
装置年运行时间为320 d/a, 蒸汽平均耗量22.5 t/h。冷凝水多路共网器平衡压力0.25 MPa, 温度120℃, 常温软化水平均温度约为20℃。采用热流量计量核算方法后, 各分厂加强冷凝水回收和设备及管路保温。整个系统冷凝水回收率由原来的40%提高到90%以上, 返回动力站温度由75℃提高到115℃。各温度下冷凝水比焓如表1所示。
4.1 多回收冷凝水量
冷凝水总量按供汽量的60%计算, 则每年多回收冷凝水量51 840 t。
4.2 多回收热量
多回收的热量包括:多回收冷凝水携带的热量和原系统回收的冷凝水因温度升高而多回收的热量两部分。
多回收冷凝水返回动力站的热量为2.064×1010kJ/a
原系统回收冷凝水 (7 t/h) 温度由75℃提高到115℃多回收的热量为6.99×109 kJ/a
总计多回收热量为2.763×1010 kJ/a
5 结论
通过建立蒸汽和冷凝水的比焓模型, 在准确测量质量流量基础上实现了热流量测量。在企业内部能源管理与经济核算中, 采用闭路供热系统热能计量方法, 促进了热能的节约, 年节约软化水约5.18万t, 年节约热量约2.76×1010 k J, 同时, 由于锅炉给水温度的提高, 产生一系列的煤、电及操作费用的节约, 收到可观的经济效益, 因合理利用和节约热能资源, 减少尾汽排放保护环境, 带来社会效益。
参考文献
[1]董伟, 原遵东, 王东伟, 等.蒸汽热能计量的实验研究[J].计量学报, 2007, 28 (3)
热能系统 篇8
1 ZigBee技术
ZigBee技术是一种新兴的近距离、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术,遵循IEEE 802.15.4标准[1]。它专注于低速率传输控制,网络容量大,时延短,提供了数据完整性检查和鉴权功能,加密算法采用 AES-128,网络扩充性强,有效覆盖范围为10~75 m,具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定,基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境,通信频率采用2.4 GHz免执照频段[2]。
2 系统工作原理和硬件设计
2.1 工作原理
设计ZigBee模块并组建无线传感器网络,传感器采集用户的进水端水温T2和出水端水温T1,根据水的物理特性可以计算出水释放的热量。释放的热量Q的计算公式如下:
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式中:C为水的比热容,C=4.2×103 J/kg·℃;m表示水的质量;ΔT表示温差;ρ为水的密度;V代表水的体积;r为管道半径;υ为循环水流速(单位:m/s);t是用户开启暖气的时间;π为圆周率;T2,T1分别为进水和回水温度值;用户总消耗的热能量Q′=∑Q。
ZigBee网络负责把终端节点测得的数据显示并无线传输到协调器,协调器处理后上传到PC,通过上位机监视和控制整个系统。
2.2 硬件设计及原理图
无线射频芯片选择CC2430-F128,传感器采用数字式DS18B20,LCD选用ST7920以及USB转串口芯片CP2102。无线射频芯片CC2430-F128工作在2.4 GHz的ISM免费频段,可以使能16个信道,内嵌工业级8051内核方便开发应用,支持2个多串行通信协议的USART,8路内嵌8~14位ADC,易于扩展其他功能,且输出功率编程可控[3]。传感器DS18B20采用的是1-Wire总线协议方式,每个器件上都有惟一的序列号,测量温度范围为-55~+125 ℃,分辨率可选择9~12位,内部设有温度上、下限告警,满足应用要求。
用户室内安装的热能检测终端模块包括温度传感器、LCD模块、无线数据发送芯片。协调器在终端的基础上扩展了USB转串口模块连接PC,直接通过上位机远程控制进行数据通信。系统电路图如图1所示。
系统的硬件电路射频采用PCB非平衡天线,主芯片由两个晶振提供32 MHz和32.768 MHz的振荡频率[4];AMS1117电压芯片可以为电路提供稳定的3.3 V电压;通过P1_4,P1_5,P1_6分别驱动LCD的CS,SCLK,SID端;P0_0和P0_1驱动传感器,与PC的接口使用UART模式,由CP2102模拟串口连接;所有的芯片、模块必须共地。协调器和路由需要由主电源供电,以保持它一直处于活跃状态[5],终端没有特定维持网络的责任,定时或协调器对它实施唤醒,采集数据后又进入睡眠状态,由两节5号电池供电。
3 软件设计
ZigBee网络属于无线自组网络[6],有两种设备类型:全功能节点(FFD)和半功能节点(RFD)。RFD一般作为终端节点,FFD可以作为协调器或路由。软件设计包括RFD程序和FFD程序,它们均包括初始化程序、发射程序和接收程序、协议栈配置、组网方式配置程序以及各处理层设置程序。初始化程序主要是对CC2430,USAR串口、协议栈、LCD等进行初始化;发射程序将所采集的数据通过CC2430调制并通过DMA直接送至射频输出;接收程序完成数据的接收并进行显示、远传及返回信息处理;PHY,MAC,应用层,网络层程序设置数据的底层、上层的处理和传输方式[7],主程序流程如图2所示。
3.1 传感器程序设计
由于DS18B20采用1-Wire总线协议方式,对读写数据位有着严格的时序要求。所有时序都是将主机作为主设备,单总线器件作为从设备,每一次命令和数据传输都从主机启动写时序开始,如果要求单总线器件回送数据,在写命令后,主机需启动读时序完成数据接收。
对于DS18B20的读时隙是从主机把单总线拉低后,在15 s内释放单总线,把数据传输到单总线上,完成一个读时序过程至少需60 μs。DS18B20的读时序如图3所示,其程序如下:
byte read_byte(void)
{ byte i;
byte value = 0;
for (i=8;i>0;i--)
{ value >>=1;
IO_DIR_PORT_PIN(0,1,IO_OUT);
DQ = 0;
Delay (1);
IO_DIR_PORT_PIN (0,1,IO_IN);
Delay (3);
if(DQ)value|=0x80;
delay (60);
IO_DIR_PORT_PIN (0,1,IO_OUT);
Delay (1);}
Return (value);}
DS18B20写时序中写0时序和写1时序的要求不同,当写0时序时,单总线要被拉低至少60 μs,保证DS18B20在15~45 μs间能够正确地采样I/O总线上的0电平;当写1时序时,单总线被拉低后,在15 μs内释放单总线。DS18B20的写时序如图4所示,其程序如下:
void write_byte(char h)
{ byte i;
for (i=8;i>0;i--)
{ IO_DIR_PORT_PIN(0,1,IO_OUT);
DQ=0;
Delay(5);
DQ=h&0x01;
Delay(60);
DQ=1;
delay(1);
h=h/2;}
delay(60);}
3.2 网络设置
在IAR环境编译程序及下载到CC2430中,终端结点的物理地址需要在编译环境中改写[8]。ZigBee使用分布式寻址方案来分配网络地址,保证在整个网络中所有的地址是惟一的,每个终端节点都会自动分配一个惟一的网络地址,程序下载的时候需设置project→option→c/c++compler→preprocesser→Defined symbols里面的64位IEEE地址,aExtendedAddress_B7为高位地址,aExtendedAddress_B0为低位地址,这样就可以分辨多个终端节点而不混淆。每个路由加入网络之前,寻址方式需要配置参数MAX_DEPTH,MAX_ROUTERS和MAX_CHILDREN。MAX_ROUTERS决定了一个路由或协调器可以处理的具有路由功能的子节点的最大个数,而终端节点使用(MAX_CHILDREN-MAX_ROUTERS)剩下的地址空间[9]。
一个新网络在进行网络相关参数的设置后,调用函数aplFormNetork()建立网络,系统设置如下:
#define LRWPAN_DEFAULT_START_CHANNEL 15; //信道
#define LRWPAN_DEFAULT_PANID 0x3311; //网络号
由于ZigBee和WLAN共同工作在2.4 GHz频段,根据频谱分析可知,ZigBee的15,20,25,26信道可以有效避免802.11b的干扰[10]。要确保CHANNEL和PANID不与现有网络参数冲突,需初始化节点,通过apsBusy()判断系统是否空闲,扫描同频协调器,然后调用aplJoinNetwork()函数加入协调器。对ZigBee节点定义五种工作状态:
typedef enum _PP_STATE_ENUM {
PP_STATE_START_RX,
PP_STATE_WAIT_FOR_RX,
PP_STATE_SEND1,
PP_STATE_SEND2,
PP_STATE_WAIT_FOR_TX
}PP_STATE_ENUM;
节点成功加入网络后,调用发送函数aplSendMSG(dstMode,dstADDR,dstEP,cluster,srcEP,pload,plen,tsn,reqack)进行数据发送。数据的传输有两种方式:使用物理地址或网络地址。对于父节点通过NLME_GetCoordShortAddr(),NLME_GetCoordExtAddr()分别获取其16位网络地址和64位扩展物理地址;对于子节点则通过NLME_GetShortAddr(),NLME_GetExtAddr()获得其网络地址和扩展物理地址;获取地址后数据就可以有目的的传输。当节点通电复位后,收到协调器的广播帧就回复信标,申请加入网络成功后,DS18B20采集的数据直接DMA传送到CC2430,经过合适的算法调制发送,协调器一直处于监听状态。
4 试验结果
终端节点定时器计数到后,节点中断唤醒,传感器开始采集数据并实时发送到协调器,协调器收到数据直接通过USB传输到PC,同时显示节点的网络ID及数据长度、信号强度(RSSI)等,如图5所示。
实验环境中,管道水流速υ=1.5 m/s,管道半径r=1.25 cm,水的密度ρ=1×103 kg/m3,同时由图3可得,T2-T1=0x003D(十六进制)=61(十进制),把数据代入公式,得每秒消耗热能Q=Cρπr2υt(T2-T1)188.5 kJ。最后根据时间的累计进行Q值的累加,即为用户实际使用的热能,这部分计算通过上位机完成。
5 结 语
监测系统以CC2430无线射频芯片为核心,利用数字式传感器DS18B20作为检测元件,对终端数据进行采集。该系统使热能监测由人工走向无线化,节省了成本,并且终端节点小巧,放置灵活,适用于电池长期供电,提高了监测能力,再加上采用树状拓扑网络结构使得通信更加可靠,易于控制,保证了供暖公司服务的质量和效率。与传统检测方法相比,非常方便实用,并且成本低廉。
摘要：为了能无线监测用户热能使用量,设计一种ZigBee传感器网络系统,终端节点将传感器采集的数据遵循ZigBee无线通信协议发送到协调器,协调器通过USB转串口把数据上传到PC机,最后由上位机计算并显示数据。该系统可以对用户热能使用数据进行无线实时监测。试验结果表明,节点监测数据稳定性好,组网灵活,功耗低,具有较高实用价值。
关键词：ZigBee,网络节点,CC2430,DS18B20,数据采集
参考文献
[1]IEEE Std 802.15.4[EB/OL].http://www.zigbee.org.2003.
[2]ZigBee Alliance.ZigBee Specification 2006 Document053474r13[DB/OL].http://www.zigbee.org.2006.
[3]CC2430 A Ture System-on-Chip solution for 2.4 GHz IEEE802.15.4/ZigBee[EB/OL].http://www.chipcon.com.
[4]陈伟歌,阎有运,陈朝军.基于ZigBee技术的仓库温度监测系统[J].现代电子技术,2008,31(12):47-48.
[5]孙利民,李建中,陈渝,等.无线传感器网络[M].北京:清华大学出版社,2005.
[6]吴光荣,章剑雄.基于CC2430的无线传感器网络的实现[J].现代电子技术,2008,31(12):121-124.
[7]李文仲,段朝玉.ZigBee无线网络技术入门与实战[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007.
[8]8051 IAR Embedded Workbench Help[EB/OL].http://www.iar.com.
[9]Drew Gislason.ZigBee Wireless Networking[M].NewnesPublications,2008.
低温热能有机物发电系统热力研究 篇9
ORC即有机物朗肯循环, 是一种闭式朗肯循环, 工质为低沸点有机物, 如氟利昂等。该类低沸点有机物能在较低的温度环境下高效地利用热能。因此, 该循环系统具有蒸发温度低、热效率高、冷凝温度低及设备简单等优点, 被公认为是一种高效的低温热能有机物发电系统。对于该ORC循环发电系统来说, 工质的选择十分重要, 只有满足了其热力性质, 才能保证系统良好地运行。此外, 在构建ORC循环发电系统的过程中, 要科学地处理和计算各个参数。
2 ORC循环发电系统有机物工质分析
2.1 有机物工质性质分析
有机物工质是一种节能型、高效型的媒介, 具有鲜明的压力特征和属性特点。特别是压力承受度, 其作为主要的压力特征, 是判断工质指标的重要依据。
(1) 压力特征, 特别是工质的选择。科学的工质是ORC循环系统良好运行的基础。因此, 必须重视工质的选择, 在选择工质之前, 要对备选工质的压力承受度进行准确的评估。由于ORC循环系统是一种低温型的热能有机物发电系统, 在选取100℃以下的热能时, 水不适合作为工质, 会造成发电系统处于负压状态。若用水作为工质, 发电系统需要有更高的密封工艺。因此, 无论是从热能率上, 还是从发电系统的工艺要求方面, 选用水作为工质是不科学的。发电系统的有机工质的选择要以系统功率为基础。如果工质的工作压力超过发电系统的功率需求, 就会降低系统的热能利用率, 增加系统管道壁的厚度, 从而增加系统的成本造价, 也使得管道的热能损耗大大增加。这与ORC循环系统的高效性原则相违背。同时, 当工质的工作压力过高时, 就会造成发电系统的很多设备处于超负荷的工作状态, 例如转换器, 当其处于超负荷工作状态时, 会大大增加自损能量的消耗, 从而降低系统地整体工作效率。因此, 在构建ORC循环系统的过程中, 要根据系统地设计需要, 合理地选择与工作压力相应的工质。
(2) 工质的干湿。有机工质的干湿程度, 通过饱和蒸汽度表示。采用饱和蒸汽线的斜率表示工质的干湿, 可以提高控制的有效性。饱和蒸汽线是指在S-T下, T随S变化的曲线。根据曲线的变化程度, 就可以直观地表现出工质的干湿程度。当该曲线的曲率接近零时, 表明工质为绝热工质;当曲线的曲率低于零时, 则表明工质为湿工质;反过来, 曲线曲率大于零时, 工质为干工质。ORC循环发电系统更适合采用干工质。当ORC发电系统热能较小时, 容易导致机轮发生膨胀, 进而损害工质。此外, 机轮若长期工作在湿工质环境下, 会缩短使用寿命, 影响系统正常运行。而干工质与湿工质不同, 其在人能的影响下能够有效控制膨胀范围, 避免出现膨胀幅度过大的现象, 进而也避免了干工质超出过热区的问题。将水或含氢键的有机物掺入干工质中, 可以大大增加工质的工作压力, 从而使系统地功率增大。
2.2 有机物工质的环保性能
ORC循环发电系统作为低温型热能有机物发电系统, 在性能上要注重突出高效节能的特点, 尤其是环保性能。干工质在工作的过程中, 会破坏臭氧层, 造成温室效应。因此, 要严格控制工质的各项指标。与此同时, 要密切关注工质的热稳定性, 确保系统正常运行。
3 ORC循环系统的构建
在构建ORC循环系统的过程中, 首先要明确系统地工作原理, 特别是循环发电系统模型的构建。发电系统模型的构建是ORC循环系统的基础。
3.1 ORC循环系统地热力原理
工质是循环发电系统中热能与机械能相互转化的媒介, 其主要在膨胀条件下通过平移做功, 并在冷凝器中释放热能。工质的运动能力由泵提供, 低温热能由工质吸收。在做功的过程中, 工质经历了加热、沸腾的循环过程。由此看来, ORC循环系统能够回收利用系统地余热, 具有高效节能的特点。
3.2 ORC循环系统的功率
系统内耗和透平做功决定ORC循环发电系统的发电效率。工质对热能的吸收量直接影响着系统地热能转化率。泵是系统内耗最大的设备, 因此, 在构建循环系统的过程中要加强对泵的控制。
3.3 相关参数的计算
重要的参数包括机轮的膨胀比值、泵的控制参数以及管道的散热控制等。机轮的膨胀比值主要根据机轮的进出口压力比值进行计算。通过反复实践发现, 当工质的蒸汽温度应该控制在80℃左右, 工质的透平工作效率应该控制在0.8左右。泵是循环系统内耗的主要部分, 因此, 其参数的控制也非常重要。泵的控制参数的计算以变频方式为主。管道的散热控制要根据相关参数的计算, 把握好管道的厚度, 从而优化系统的成本控制。
4 结语
对于ORC循环发电系统来说, 工质的性能十分重要。工质在循环发电系统中占有关键的地位, 其实热能和机械能相互转化的媒介, 有机物工质的性质不同会产生不同的热能。ORC循环发电系统采用不同的有机物工质模式, 可以使能量多级利用, 能够回收利用系统的余热, 具有高效节能的特点。
参考文献
[1]顾伟, 孙绍芹, 翁一武.采用涡旋膨胀机的低品位热能有机物朗肯循环发电系统实验研究[J].中国电机工程学报, 2011 (17) .
[2]杜永平, 陈哲.关于低温热能有机物发电系统热力的论述[D].城市建设理论研究 (电子版) , 2013 (13) .
[3]王文臣.对低温型热能有机物发电系统热力的探讨[D].科技与生活, 2012 (08) .
热能系统 篇10
关键词：蒸汽供热系统,设计,节能
蒸汽作为热媒将热能输送至各种用热设备, 以满足采暖、供热和各种工艺过程的加热、干燥、加湿等不同需求。在当前国家将科学发展观确定为重要国策, 广泛着力倡导节约能源资源的形势下, 全面深入的分析已有的各种蒸汽供热系统, 我们会发现, 提高蒸汽供热系统的热能利用率尚存在较大空间。认真分析存在的问题, 寻求规律性的认识, 合理确定技术对策, 促进蒸汽热能利用由粗放型向集约型转变, 对于我们这个有十三亿人口的发展中大国是非常必要的, 也是十分迫切的。既具有重要的现实意义, 又具有长远的战略意义。
根据以往的设计实践, 当前提高蒸汽热能利用率主要应抓紧解决以下几个问题:
1. 正确选择疏水阀至关重要
一套蒸汽供热系统, 当携带大量潜热的蒸汽在热能利用过程中释放以后, 必然凝结成凝结水, 正常选择疏水装置, 及时将凝结水从系统中排除, 既是保障蒸汽供热系统正常稳定工作的重要条件, 同时也是提高系统热能利用率的重要前提。疏水装置选择不当, 不但会造成系统工作不正常, 而且会造成蒸汽携带的热能不可避免的浪费。疏水阀选择上认真考虑其适用压力, 仔细计算疏水量, 选择适宜规格的阀咀, 不同用热设备考虑取用不同的疏水倍率 (安全系数) 都是很重要的, 应按设计规范、使用要求和产品样本, 根据适用、可靠、经济的原则合理选用。使用优质产品, 价格可能较高, 但通过节约热能的效益能很好补偿增加的费用, 已为大量工程实践所证实, 因此严格考察供应商, 选择优质产品, 杜绝仿冒产品, 实为蒸汽供热系统设计中应认真处理好的问题。
2. 控制闪蒸蒸汽量, 实现凝结水过冷, 是蒸汽供热系统节能的重要措施
通常将凝结水在疏水阀背压与凝结水箱压力之间的压差下由凝结水产生的二次蒸发汽称为凝结水闪蒸蒸汽, 图1给出了凝结水闪蒸蒸汽率和闪蒸蒸气量。
图2中调压阀引入蒸汽, 当闪蒸蒸汽不够用时可作为补充, 该阀压力设定可按系统各点压力, 特别是闪蒸罐入口压力确定。另外一种方式可在闪蒸罐出口设汽—汽引射器, 用较高压力的补充蒸汽引射闪蒸罐的闪蒸蒸汽, 这种配置对于降低闪蒸罐出口压力, 提高闪蒸蒸汽利用率, 和降低凝结水温度均是有利的。
闪蒸罐内蒸汽流速应≤3m/s, 这样可保障汽水分离效果, 以使闪蒸蒸汽夹带凝结水量最小, 可按此值确定闪蒸罐内径。凝结水进口高度应高于罐底200mm, 罐的总高约计在0.6~0.9m左右。
背压下凝结水压力 (MPa) b) 每m3凝结水在大气压下闪蒸蒸汽量
3. 按用热设备要求的不同温度、压力, 按梯次利用方式设计蒸汽供热系统, 是实现蒸汽热能集约化利用, 提高蒸汽热能利用率, 节约能源的好方法
通常蒸汽供应的用热设备其入口压力和温度有不同要求, 在工业建筑中这很常见。即使是民用建筑, 在应用蒸汽做热媒的采暖和热水供应系统, 在热力系统方案设计阶段, 也可以通过选用入口压力、温度参数不同的设备使其分级。这样便可以实现蒸汽供热系统用热的梯次配置。实现这样配置应做到两点:
3.1 高压设备凝结水疏水阀背压能够保障低压设备正常运行, 由于当前市场上供应的优质疏水阀的背压一般能达到阀前压力的80%, 因此将各用热设备按高压0.8MPa, 中压0.5MPa, 低压0.3MPa配置, 从次级设备资用压力讲按梯次配置用热是完全可行的。
3.2 各设备的蒸汽用量, 或讲需用热量在逐级利用时, 在量上可能不匹配, 大致分两种情况, 一种是高压部分用气量小, 低压部分用热量大, 这种情况宜用高压蒸汽经调压补充低压侧, 最好的方式是在高压部分凝结水闪蒸罐出口设引射器, 引射高压部分凝结水闪蒸汽供给低压部分;另一种是高压部分用汽量大, 这种情况下, 可以考虑在满足低压用量条件下, 实现高压部分凝结水经引射器后自身再利用, 见图3。
实现梯次供热情况比较复杂, 应根据具体情况精心计算分析, 做出适宜方案。按梯次供热的好处是:
(1) 蒸汽作为热媒是热的载体, 而蒸汽输送在有限范围内可以无须外界动力, 只靠自身动力即可, 按靠它自身动力能够输送热能讲, 蒸汽还发挥作功的工质作用, 既然疏水阀有可资利用的背压, 从节能讲就应充分利用, 所以在高压下排放凝结水从动力角度看应该讲也是能源的浪费。
(2) 按梯次配置用热设备可以达到将闪蒸蒸汽量降至最低程度, 甚而可以实现凝结水过冷, 这种蒸汽热能集约化利用无疑是节约能源的重要措施。
(3) 作为配置于一个蒸汽用热设备上的疏水阀, 对于这个设备来讲它算末端, 但对整个用蒸汽供热系统来讲, 它不一定是系统的末端, 必须克服只要是疏水阀, 不论其前方设备是高压, 还是低压, 所有疏水阀排放口统统接到凝结水箱或凝结水池的观念, 应该充分利用疏水阀背压, 使系统末端疏水阀尽量减少, 且保证它们能在较低压力下工作, 这不但能减少蒸汽闪蒸量, 而且可以有效地杜绝疏水阀漏气造成的损失。
4、提高凝结水回收率意义重大
凝结水十分宝贵, 一方面凝结水是由供应锅炉的软化水转化来的, 同时它又经过蒸发冷凝过程, 是品质优良的水, 实际上它的价值比自来水高得多, 统计资料说明, 凝结水价值比自来水高4倍以上。另一方面我国是水资源十分紧张的国家, 水作为资源浪费不得, 因此凝结水回收意义重大。
当前的情况是凝结水回收率很低, 大量肆意排放是较为普遍的现象, 当然这种现象背后有很多复杂因素, 从技术上讲可能存在凝结水污染问题, 回收的成本问题, 投资问题等等, 但是从水资源开发利用角度看, 既然海水淡化已经受人们关注, 而且已经在大力推行, 那么凝结水回收为什么至今仍然未能受到人们应有的重视?
分散的锅炉房凝结水回收可能容易推行, 这是因为一算经济账就有足够的说服力, 特别是今后水价看涨的形势下, 可能会有较大进展。而作为城市供热系统, 特别是热电联产的蒸汽供热系统, 在这方面还需要进行大量调查、分析和研究工作。
2003年我们完成了永正裁缝店有限公司开发区新建工程项目中蒸汽供热工程设计任务, 现将该工程情况概括介绍如下:
该工程总建筑面积19310m2, 其中厂房两层13306m2, 办公楼三层4893m2, 在办公楼厂房之间建有一座1110m2的室内园林, 整幢建筑虽属工业厂房, 但相当高雅别致, 在滨海新区堪称别具一格, 十分新颖, 充满情趣。
该建筑办公楼设有空调系统, 设置电制冷冷水机组和风机盘管加新风系统, 冷负荷约计500kW, 热负荷430kW, 厂房部分在一层设置地板采暖, 约计6000m2, 部分仓库散热器采暖, 厂房夏季靠自然通风降温。
该工程供热以开发区热力公司供应的1.2MPa约200℃蒸汽做热源, 用汽情况如表2所示。
注:由于用热工艺设备的许多热量散于室内, 抵偿厂房部分热负荷, 故厂房采暖实际热负荷相对较低。
该公司在原租赁厂房生产时, 由于蒸汽系统疏水装置不完善, 漏气量大, 凝结水闪蒸量也大, 故蒸汽耗量很大, 冬季按建筑面积平均耗气量达到0.117kg/m2·h。迁入新址后经过一年的运行, 按建筑面积平均耗气量已降到0.068kg/m2·h左右, 节能效果十分明显。
该工程蒸汽供热系统采用的节能措施主要有闪蒸蒸汽利用、系统梯次配置和凝结水过冷, 见图4。
该工程蒸汽供热系统的主要特点是:
(1) 地板采暖热水温度50~40℃, 优先通过凝结水过冷获得热量, 不够时再由蒸汽补偿;
(2) 有效捕集凝结水闪蒸汽, 实现再利用;
(3) 最后排出的凝结水温度约计40℃左右;
(4) 存在问题主要是开发区热力公司尚未实现对该公司凝结水的回收。
参考文献
[1]陆跃庆主编.实用供热空调设计手册.中国建筑工业出版社, 1993年6月第一版
[2]采暖通风设计经验交流会编.采暖通风设计手册.中国建筑工业出版社, 1973年6月第二版
不能浪费掉的热能 篇11
这一技术的研制花费了近200年时间。1821年，德国物理学家托马斯·泽贝克在将一个金属线圈的一侧加热后，受热部分的电子便会被激活并四处进发，一部分电子到达较冷部分的线圈，使该部分线圈出现多余的负电荷，形成电压差，从而产生了电流。这一现象被称温差电效应。问题在于，金属既导电又导热，因此在产生温差电效应的线圈中较冷部分的温度会很快升高，在温差消失后，温差电流也就消失了。所以，科学家需要找到一种既能产生温差电效应又不导热的材料。正如光是由“光子”传递的，热是由“声子”传递的。在固体物质中，当声子从一个原子跳到另一个原子时，热能被传播开来。因此，关键是要控制声子的运动。
1996年，美国麻省理工学院的两位物理学家米尔德里德·德雷斯尔豪斯和林登·希克斯找到了线索。他们在对一种三层复合材料进行研究的过程中发现，电子可以不受影响地在不同质地的材料间穿行，但声子的情况却不同，声子对原子间的连接结构非常敏感，不能轻易跨越不同的材料。结果，两位科学家发现，这种三层复合材料所产生的温差电是碲化铅单晶材料的约4倍。
德雷斯尔豪斯和希克斯的发现引起了人们研制新材料的极大兴趣，科研人员致力于研制出一种电子和声子能在其中以不同速度传播的新材料。在600℃的温差下，这种新材料能够将18％的热能转化成电能。而汽车排气管与其周围空气的温差高于这一温度。这种新材料的制作工艺非常简单，只需将锑、铅、银、碲按一定比例加入熔炉，在约800℃的温度下熔烧4个小时，再在400℃的温度下保持40个小时，然后冷却到室温就可以了。科学家当初在制作这种材料时，只是指望通过将轻重不一的原子混合到一起能改变原子之间的连接结构，从而更有效地阻止声子运动。但实际制作出的材料却比当初设想的更复杂。用电子显微镜拍摄的照片显示，在这种新材料中，银和锑形成了一些纳米级的“小岛”，围绕在它们周围的是铅和碲的化合物。这样，交错在一起的不同物质正好挡住了声子的去路。
热能系统 篇12
随着社会现代化进程不断加快, 对资源的需求不断增加, 但在利用过程中也对能源造成不同程度的损耗。有些能源属于不可再生, 在使用过程中应加大能源利用率, 防止浪费。热能动力联产系统的主要工作原理是把热能转化为机械能的形式, 属于动力循环的工作状态。现在大部分热能动力联产系统都属于利用不可再生的矿物燃料作为能源, 因此, 要缓解能源危机、减少环境污染及提高企业工作效率, 就要切实加强对热能动力联产系统的能源利用率[1,2]。
1 热能动力联产系统理论
阶梯形利用化学能和综合能是热能动力联产系统的核心内容, 它的主要作用就是有效控制CO2的一体化, 这也是热能动力联产系统的工作基础。
1.1 阶梯型利用化学能和物理能
传统热力循环系统的中心理论是热力学中的卡诺定律, 这项定律是通过降低燃料品位从而达到降低热能品味。但是, 这种理论存在一个弊端, 就是在此过程中没有充分利用燃料化学能源品位的作用, 在实际工作中受到很大限制。要避免这一现象, 可以把这项理论作为基础, 建立起由燃料化学能品位、热能品味及自由能品味三者之间的关联, 再以这三者的联系为契机, 对化学能进行转换联产的控制工作做出研究并解释原理。经过实践证明, 这种组成形式的转换与能量转换间有相关的密切联系, 在这个系统中最关键的集成关系就是动力侧与化工侧之间能够相互整合, 作为一项重要的理论, 能量阶梯利用是其理论核心。
1.2 能量转换利用与CO2控制一体化
能量转换利用工作与CO2控制一体化, 主要针对先污染再治理状态, 现在大部分热力系统都是在流程尾部的脱除中进行控制污染的工作。这作为一项传统治理方式, 仍存在很多需改进的弊端。所以, 此时可以利用能量转换和CO2控制一体化, 主要工作原理就是通过对化学能阶梯和CO2降低能耗分离并结合, 达到提高能源利用水平和降低CO2排放数量。这种方法的主要优势就是能够在根源上全面改善传统先污染再治理的方法, 而且也解决了高温室内高消耗气体现象, 最大程度提高了能源利用率, 降低对资源损耗。在解决气体消耗高的问题上, 通过收回CO2, 运用分离技术把具有清洁作用的燃料H2从中分离出来, 可以有效缓解气体消耗。能量转换利用与CO2控制一体化也可以更加科学地完成合成气成分比例, 更加合理优化地利用化工合成。其中, 也具有强烈的降低排放CO2功能, 是CO2继承方式的主要方法[3,4]。
2 热能动力联产系统节能改革的主要内容
2.1 锅炉排烟余热回收利用技术
随着资源利用不断加大及资源逐渐的稀缺状况, 在节能减排的工作宣传方面, 提倡生产新型节能设备应用在锅炉领域中。近年来, 为加大研究与发展力度, 一些新型设备不断出现, 为锅炉事业的发展做出新的发展方向与贡献。在工业锅炉的方面, 排烟阶段温度具有高要求, 最高时甚至可达200 ℃多的高温, 在排烟时难免造成大量热能损耗。但是, 如果合理改革锅炉, 就能够保证排烟过程中充分利用排放出的热量, 减少热量散失, 确保这些热量能够被重复利用在热力循环中, 加大资源利用率。运用这种方式, 不仅可以做到节能减排效果, 而且减少企业投入成本, 大大提高企业经济效益。可以在工业锅炉中安装一个节能器, 保证散出来的余热量充分被循环利用;也能在锅炉尾部安装低压省煤器, 连接好预热动力系统, 最佳位置是在引水位置, 使锅炉在排烟时散发出来的余热量充分被重复使用, 达到最佳的节能效果。
现阶段中国锅炉烟气对余热回收工作主要有两种方法:
a) 预热工件, 预热工件在实施过程中具有一定的节能效果, 但是也存在不足, 如预热工件在工作过程中需要一定的消耗体积才能正常进行热量转换工作, 所以, 对于一些工作场地较狭小的地方不适宜用这种方法;
b) 预热空气中助燃的方法。这种方法较之预热工件的方法有更大的优势, 它是被安装在加热炉上面, 不会占据空间, 通过强化燃烧的方式进行节能工作, 在综合节能工作中效果很突出。
2.2 锅炉排污水余热回收利用技术
污水排放可以被分为两种:定期排污和连续排污。目前中国使用的锅炉中, 很多都采用单级排污系统。这种排放方式是通过排污扩容器的扩容作用收回二次蒸汽, 然后实现排污水的工作。但是在这一过程中, 单机排污系统在连续排污和定期排污时会丧失大部分热量及浪费掉较多水资源, 也会造成一定程度的环境污染。所以, 要回收利用排污中浪费掉的水资源。主要方式是在锅炉房后半部分安装一个锅炉疏水排污废热废水回收器, 也可以安装一个排污冷却器, 充分实现扩容水再次利用, 提高锅炉能量利用率, 节约热能和水能, 保护环境。
2.3 蒸汽凝结水回收系统改造技术
蒸汽凝结水回收主要工作原理是利用蒸汽凝结水余热替换低压蒸汽, 再通过蒸汽凝结水回收系统改造技术降低低压蒸汽能量损失, 充分提高凝结水余热能量的利用率。蒸汽凝结水回收系统主要是通过优化合理设计凝结水管网, 运用前沿加热回收分散技术, 不仅可以保证疏水器前方的换热器能够正常运营工作, 还保证凝结水管网顺利工作[5]。
2.4 化学补充水系统节能技术
在使用凝汽器时, 化学补充水系统可以做好初步除氧工作, 并能够达到良好效果。为提高汽轮机真空质量, 可以在凝气器中加入一个装置, 让化学补充水进入凝汽器中, 提高汽轮机真空的使用质量, 从而提高回热的经济效益。
2.5 供热蒸汽过热度的有效改革
中国目前一些电厂常采用喷水减温的方式达到高热能转化为低热能的目的。但在这种过程中, 也会造成大量热量散失。供热蒸汽过热度可以有效提高能源的利用效率, 减少能源浪费, 降低消耗, 主要工作原理就是把供热蒸汽过度中的热量放入到热力系统中, 保证热量能够在汽轮机中正常作业, 最终达到转换过热度热量的效果。
3 结语
通过大量实践和研究证明, 热能动力联产技术能够在现实生产过程中有效实现节能目的, 并且能够提高企业经济效益, 具有良好的双重作用。目前, 这种节能措施不仅降低了电厂投资成本, 而且也提高了环境质量, 减少对环境的破坏。但是在设备上仍然还有很多不足, 要加大理论和实践研究工作, 不断改进技术, 进一步提高其经济和环保效益。
摘要：随着中国经济不断发展, 对能源的需求逐渐增大。面对资源不断匮乏的现状, 为提高能源利用率, 并且在利用过程中保证不会对环境造成影响, 研究火电厂热能动力联产系统节能改革问题, 以期提高能源利用率, 达到节能增效的目的。
关键词：热能动力,联产系统,节能探究
参考文献
[1]陈希章, 吴晓峰, 龚华俊, 等.煤化工热能动力多联产系统的评价方法探讨[J].化学工业, 2013 (5) :30-31.
[2]金红光, 林汝谋, 高林.化工动力多联产系统设计优化理论与方法[J].燃气轮机技术, 2011 (6) :60-61.
[3]林世平.分布式能源系统中能源与环境耦合特性及优化集成模型研究[D].武汉:武汉理工大学, 2011.
[4]张春鑫.冷热电联产系统节能分析[D].保定:华北电力大学, 2012.