热能回收（精选8篇）
热能回收 篇1
摘要：压缩机压缩空气产生大量的热能, 通过冷却器散发到大气中。如果回收利用, 可帮助企业节约能源消耗, 又能够间接减少CO2的排放, 有着良好的经济、环境和社会效益。本方案通过回收空压机热能, 用于工厂采暖和生活热水使用, 另外可用于RO反渗透自来水的升温、锅炉补充热水等, 达到节省能源, 节约成本。
关键词：空压机,热能回收
1无油空压机冷却工作原理
空气通过过滤器进入第一级低压转子的加压和中间冷却器冷却, 再通过管路系统进入第二级高压转子的加压和后冷却器冷却, 使高油的压缩空气降低到可接受的程度。外界的冷却水进入后冷却器、中间冷却器和油冷却器, 冷却高温压缩空气和高温油。油通过管路系统冷却低压转子和高压转子, 高温油进入油冷却器冷却后, 在内部循环使用。对于空压机空气经过第二级高压转子的压缩, 一般可以达到180℃~190℃的温度, 经过冷却后, 压缩空气温度一般控制在40℃~45℃进入干燥机干燥, 空压机的输入功率大约有90% (大部分为轴功率) 是作为热量通过冷却器带走, 消耗在环境中的。
2现状分析
2.1空压机系统现状分析 (表1)
2台ZR200回收热水情况 (如表2) 。
ZR200热能回收分析:
回收的效率为85%, 加载率为90%, 则该2台ZR200空压机满负荷运行20小时可供每天回收的热量为:6120KWH (400×85%×90%×20=6120KWH.) 。
2.2用热系统现状分析
(1) 冬季。取暖应用+洗澡水=综合应用
a取暖应用。冬季取暖管道回水温度为50度左右, 进水温度为65度左右, 空压机可回收温度:最高90度, 空压机允许冷却进水温度最高35度。空压机热能回收加热取暖出水温度高于65度 (可到90度) , 回水温度低于35度, 90%加载、回收85%。热能回收水每天循环量=174.86吨。400*0.85*0.9*3.6/4.2/ (65-35) *20=174.86吨。
每小时可用采暖热量=174.86*1.17/24* (65-50) =153.44KW。
(冬季供暖要求出水温度65度, 回水温度50度。) 可用采暖面积为:153.44/0.12=1278m2。 (根据暖通规定采暖面积按照120W/m2计算) 。
每天用于取暖的热量为:
3068.8KWH相当于11047兆焦
180吨蒸汽的热值为:2520兆焦/吨
每天折合节省蒸汽为:5.5吨。 (蒸汽80%的热效率利用计算)
蒸汽按照250元/吨, 每天则可以节省:1375元。
130天取暖计算, 一个冬季则可以取暖节省178750元。
b洗澡应用
自来水冬季温度约为0度, 需要加热到50度供工人洗澡。
经过取暖加热后, 空压机热水回收的温度约为50-55度左右, 可把洗澡水加热到45度。
2台ZR200空压机每小时可回收热量:306KWH (400*0.85*0.9=306)
取暖每小时用掉:153.44KWH
每小时可用于洗澡水加热的热量为:152KWH。
洗澡水从0度到45度每天可以加热量为:2.9吨/小时。
全天可以生产加热洗澡水为:58吨/天 (2.9*20)
冬季加热洗澡水可以节省蒸汽:5.5吨。
一个取暖冬季综合应用每天可以节省蒸汽:11吨。
一个取暖冬季综合应用可以节省蒸汽:357500元。 (130天计算)
冬季回收应用示意图:
原洗澡应用: (图1)
冬季热量用于取暖和洗澡应用, 洗澡水箱加热完毕后, 全部热量用于取暖应用。
(2) 其余季节洗澡水=综合应用
洗澡应用
自来水温度约为15度, 需要加热到50度供工人洗澡。
2台ZR200空压机每小时可回收热量:306KWH (400*0.85*0.9=306)
洗澡水从15度到50度热水量为:7.5吨/小时。
全天可以生产加热洗澡水为:150吨/天 (7.5*20)
其余季节关闭取暖系统, 满足洗澡系统的应用。 (如图2)
其余季节 (200天计算) 如果热量全部利用, 则可以节省蒸汽:2200吨。 (200*11) 节省蒸汽:550000元。
(3) 全年节省费用计算:
2台ZR200热能全部利用, 全年可以节省蒸汽:907500元。
(4) 冷却补充水夏季可大大降低, 按照每天减少30吨补充量, 每吨1.5元, 150天计算可节省:30×150×1.5=6750元。
(5) 总计可节省费用:
空压机热量应用+冷却水减少量=91.3万元。
3改造方案
此次改造的主要内容:空压机提供优质的热源通过改造和控制使之出口水温度达到要求温度, 改造空压机内部冷却水系统, 循环泵系统, 热交换系统。如图3所示。
空压机经过改造后, 热能通过热能输出模块C进行输出, 当外部不用热量时, 通过备用冷却水 (原冷水塔的水) 进行散热, 保证空压机的正常运行。空压机的空气出口温度经过再加的后冷器A进行降温, 保证空气出口温度达到干燥机的入口要求。当空压机开时, 相应的电动阀DF开启, 提取热量。空压机关闭时, 相应的DF关闭但留10%的开度, 保证空压机的余热散发。洗澡换热应用, 洗澡水箱和洗澡的板式换热器F1换热, 出口温度由J1进行控制, 当水箱内的温度达到要求时, 水泵组G1停止运行。洗澡应用, 洗澡前15分钟, 回水电子阀门H2开启, 定压水泵G3运行, 把管道内的水预热。回水电子阀门H2在15分钟延时后关闭, 洗澡进行, 洗澡完毕定压水泵G3关闭。洗澡水箱内的水位降到一定的比例时, 补水电子阀门H1开启, 也可手动补水。软水箱加热, 软水箱的水由原先的水泵到达F2换热器后, 流回软水箱。当软水箱的水温达到一定的温度时, 温控电子阀门H2关闭。冬季取暖时, 关闭取软水箱的阀门, 打开G2水泵, 把取暖的回水到换热器F1进行加热, 温度由温控阀门J2进行控制, 然后再回到取暖的回水管路上。
空气压缩机是目前的市场上普遍使用的一种动力设备, 只需进行适当的改造, 可以提供品位较高的热源, 用于锅炉进水预热, 生活热水, 空调供热等。在保证热回收效率最大化的同时, 也使设备的油温控制在正常合理的范围, 保障了设备的正常运行, 对空压机不会产生任何负面影响。
参考文献
[1]张玮, 李广华.空压机热能回收与应用的探讨[J].科技创新与应用, 2013 (13) .
[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 (04) .
[3]叶聿漳.空压机热能回收器的应用[J].能源与环境, 2012 (06) .
热能回收 篇2
城市污水热能回收与利用评价指标体系的探讨
摘要：城市污水中赋存着巨大的热能,有效回收与利用城市污水热能具有明显的节能性、经济性和环保性.根据近年来的.一些初步研究成果和应用技术实例,从节能、经济和环保的角度提出并建立了城市污水热能回收与利用的比较系统、技术评价指标体系及其计算方法,并进行了分析.作 者：王宏哲 尹军 作者单位：吉林建筑工程学院, 期 刊：长春科技大学学报 ISTICEIPKU Journal：JOURNAL OF CHANGCHUN UNIVERSITYOF OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 年，卷(期)：, 31(4) 分类号：X703 关键词：城市污水 热能 回收 利用 评价指标体系
100吨转炉热能高效回收 篇3
钢铁形势每况愈下。在如此的市场环境下,如何保证钢铁企业自身的竞争力,从而能够渡过难关,就必须在控制钢铁成本上下功夫。
转炉炼钢虽然需要消耗大量资源,如氧气、合金、石灰等,但其在吹炼过程中也会产生大量热能。如何将这部分热能高效的回收和利用起来,便可实现转炉的负能炼钢,同时最大化地降低钢铁成本。
转炉热能,主要是吹炼过程中产生的含有大量CO的高温烟气。其中CO被煤气回收系统回收,高温烟气经过汽化冷却烟道的换热后变成蒸汽。蒸汽由热力系统回收。转炉热能的高效回收,主要从以上这两个方面考虑。
2煤气回收系统优化
2.1我厂半干法煤气回收系统介绍
其主要的工艺流程为:来自汽化冷却烟道的转炉烟气→蒸发冷却器→喷淋塔→RSW环缝可调喉口文氏管→旋风脱水器→引风机→回收阀→眼镜阀→插板阀→转炉煤气柜。
放散阀→燃烧放散烟囱。
具体如图1:
此系统中,蒸发冷却器属于干法工艺设备,喷淋塔、二文、旋风脱水器属于湿法工艺设备。蒸发冷却器理论上是出干灰的,但实际使用中难免会出现湿灰情况,势必产生蒸发冷却器内表面阻垢、结垢破垢等难题。若不解决,将会增加系统阻损,同时影响吹炼过程煤气大流量回收。
2.2系统阻垢和破垢
(1)系统阻垢,重点在于蒸发冷器的阻垢。根据气雾喷枪的结构技术参数,调整气雾喷枪插入蒸发冷却器筒壁深度,可以有效解决蒸发冷却器的“湿壁”、“湿底”问题。另喷淋塔下部易结垢堵塞,根据现场情况在目前排污管旁边增加紧急排污口,杜绝堵塞。
(2)结垢破垢。由于气雾喷枪喷头部位难免会结垢或堵塞,使得喷嘴效果不佳,蒸发冷却器筒壁结垢。一方面,利用大块垢自身重力除垢并通过蒸发冷却器筒底自制的破碎格栅将其分解成小块,便于输灰刮板机运输。另一方面,利用单炉旬检修机会,使用高压水清除筒壁结垢。
(3)振动阻垢。为了降低半干法煤气回收系统的停机率,减少系统阻损,独创了蒸发冷却器在线阻垢方法———振动阻垢。通过增加振动源,再结合自动控制装置,使得吹炼期间,筒壁不易结垢,减少系统阻损,降低了停机清理结垢的时间,保证了煤气回收系统的高效运行。
2.3转炉操作优化和调整
(1)转炉操检联动。根据吹炼温控曲线,“早降罩、晚提罩”,过程采用变枪位变氧压操作,做到“早化渣、化好渣、化透渣”,延长煤气回收时间,提高煤气回收量。
(2)吹炼前期加料由一次多量加入改为多批次少量加入,使得煤气回收条件迅速满足。
(3)减少转炉氧枪二次下枪次数,从而减少煤气回收过程中断次数,提高煤气回收总量。
(4)吹炼后期,推迟副枪入炉测量时间。减少下副枪时,氧气和煤气不符合条件中止煤气回收。
通过以上优化和调整,转炉煤气CO含量在下枪后2-3分钟迅速达到回收条件,而且一直可以回收到下枪后15-16分钟。延长了煤气回收时间,增加煤气回收总量。
2.4设备改造、运行参数及维护优化
(1)二文重砣过程调整,保证炉口微正压,防止吸入过量空气。
(2)蒸发冷却器喷枪氮气流量调小。在保证喷枪除尘效果的前提下,使得进入煤气内的氮含量降低,提高煤气热值。
(3)调整氧枪口、副枪口和投料系统氮封流量,保证密封效果,以防进入空气。
(4)对煤气分析仪进行改造,更换大功率电加热取样探头,将翻板式排液器改成蠕动式排液泵,将单通道制冷器改成双通道。通过以上改造大大提高烟气脱水效果,保证了分析仪的计量准确,仪表的安全运行。
(5)对风机进出口水封补水管道进行改造,使得补水可视化,并定期检查和排污,保证了系统安全。
(6)在保证除尘要求的情况下,将风机转速适当降低,保证CO浓度,同时降低风机振动。通过在线做动平衡,减少停机时间,延长转子寿命,增加煤气回收总量。
(7)对半干法煤气回收系统重新制定点检维护标准,掌握了系统故障和问题的判定技巧,保证煤气回收系统高效稳定运行。
3蒸汽回收系统优化
3.1蒸汽回收系统介绍
我厂100吨转炉汽化烟道采取的是自然循环与强制循环相结合的复合式汽化冷却方式。活动烟罩、炉口固定段Ⅰ、固定段Ⅱ为强制循环冷却方式,中Ⅰ、中Ⅱ、中Ⅲ、末段为自然循环冷却方式。其中活动烟罩与除氧器、低压热水循环泵组成低压循环系统,固定段Ⅰ、固定段Ⅱ与汽包、高压热水循环泵组成高压循环系统。蒸汽经由塔楼7楼汽包送至球型蓄热器,再送至公司管网。
3.2汽化烟道分段在线煮炉技术
(1)由于工业软水补入汽包前先经低压段加热除氧,由不合格软水带进来的无机盐组分首先在低压段汽化冷却系统析出成垢,因此通过投加化学清洗剂至除氧水箱后,利用低压循环泵对低压段汽化冷却系统内设备进行循环清洗除垢。具体清洗工艺流程图如图2。
(2)高压段汽化冷却系统可不进行化学清洗,而进行碱性溶液煮炉处理。通过煮炉除去锅炉的铁锈及部分氧化铁腐蚀产物,转化溶解运行过程中产生的硫酸钙垢、硅酸钙垢,在碱煮过程中建立能够保护锅炉管壁的耐腐蚀磷酸盐保护膜,增强了金属的耐腐蚀能力,进而提高转炉汽化冷却系统产汽效率。具体碱煮工艺流程图见图3。
3.3转炉操作优化和调整
(1)合理控制转炉氧枪吹氧枪位和氧压,做到“早化渣、化好渣、化透渣”,保证吹炼过程不返干,不喷溅。使得汽化烟道内表面没有钢渣覆盖,保证汽化烟道受热面换热效率,提高蒸汽产量。
(2)进铁水和加废钢时,专人指挥,指令清晰,防止动作不协调造成汽化烟道损坏。
(3)除尘操作工进行汽包补水时,必须保证除氧器温度在105℃左右方可进行。此时氧气在水中的溶解度最低,这样可以保证热力系统不出现氧腐蚀。
(4)操作工定期取炉水样,检测水质,保证硬度和重金属含量等符合汽化烟道用软水标准,防止系统结垢。
(5)系统排污按照“高送低排”、“高少低多”原则操作,这样,保证系统蒸汽输送,降低压力损失,同时也保证了系统的无堵塞,正常运行。
3.4设备改造、运行参数及维护优化
(1)定期对热力系统进行排污,保证各段受热管无堵塞,杜绝受热管道爆管等。
(2)增加排污温控指示。保证各汽化各段排污阀门可靠动作,防止排污管道堵塞,形成假排污。
(3)泵区给水泵改成机械密封,杜绝了漏水,延长了给水泵使用寿命。保证了除氧器往汽包补水速度。
(4)活动烟罩重新调整下限位,使得炉口与烟罩下沿保持一定距离。
(5)汽包液位及输出蒸汽阀门开闭压力调整。使得吹炼过程中产生的蒸汽及时向管网输送。连续生产时,更可以延长回收时间,增加蒸汽产量。
(6)对系统各检测仪表进行定期校验,保证准确度。
摘要：转炉热能主要来源于吹炼过程中产生含有大量CO的高温烟气。为了实现转炉的负能炼钢,必须将其中的CO和高温烟气利用煤气回收系统和余热锅炉系统将其高效回收。针对以上两个方面,从工艺、设备、操作、维护等角度进行说明。
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.
空压机热能回收与应用的探讨 篇5
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, 被广泛应用于机械制造及其他需要压缩气体的场所。实际检测发现, 空压机排出机体的油气混合物温度较高, 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, 将空压机产生的余热回收利用, 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。
本企业是卷烟生产制造工厂, 制丝和卷包设备生产需要大量高压空气, 标准气压是0.7MPa。工厂能动车间配备了4台Atlas copco无油螺杆空压机, 其中ZR200 (功率200KW) 2台, ZR160VSD (功率160KW) 1台, ZR250VSD (功率250KW) 1台。生产期间需要2台ZR200机组或1台ZR200和1台ZR250VSD运行保证生产供给 (以下计算按2台空压机每小时可回收功率318KW计算) 。为了保证空压机正常运行, 空压机组采用水冷方式将压缩机热量排出室外环境, 造成了能量的极大浪费。
通过对压缩机的改造, 以热水的形式回收利用压缩热;对于阿特拉斯.科普柯无油螺杆压缩机而言, 能量回收效率最高可达90%;对于变频压缩机, 回收能量与转速成线性正比关系;从投资成本结构分析, 压缩机的节能重心在能耗上, 针对于电机驱动类型的压缩机, 能耗可以近似等于电耗。
1 空压机热能回收分析
1.1 无油螺杆压缩机工作原理图
空压机空气经过第二级高压转子的压缩, 一般可以达到180℃~190℃的温度, 经过冷却后, 压缩空气温度一般控制在40℃~45℃进入干燥机干燥, 空压机的输入功率大约有90% (大部分为轴功率) 是作为热量通过冷却器带走, 消耗在环境中的。
2 空压机系统现状分析及回收利用热量计算
2.1 空压机系统运行现状
说明:1、平均生产期内空压机使用为:一台ZR200满载, 一台ZR250VSD平均负荷70%;2、冬季取暖期为150天, 空压机运行时间为120天;其他季节生产运行期为120天;3、以下计算为在生产期间, 空压机平均每天运行20小时 (20h) 。
2.2 冬季应用
采暖系统回水辅助加热、综合站房洗浴用热水等综合应用。洗澡水箱加热完毕后, 全部热量用于取暖应用。
根据空压机实际使用率计算, 每小时可利用空压机的能量为:
2.2.1 采暖系统回水辅助加热应用分析。
工厂冬季采暖系统供水温度控制为65℃左右, 回水温度为50℃左右。空压机热能回收后加热采暖回水的温度高于65℃, 经换热器后回水温度低于35℃。则热能回收水每天循环量=181.68吨。计算公式及数值:
318Kw.h*3.6/4.2/ (65℃-35℃) *20h=181.68吨
则每小时可用于采暖热量=181.68*4.2/3.6/20* (65-50) =159.42KW·h。可应用采暖面积换算为:159.42/0.12=1328.5平方米。 (根据暖通规定采暖标准, 按照120W/M2计算)
每天用于采暖的热量:3188Kw·h.相当于11476兆焦
按蒸汽的热值约为:2520兆焦/吨, 蒸汽的热效率80%利用计算, 每天折合节省蒸汽为:5.7吨。整个冬季采节省蒸汽684吨
2.2.2 员工洗浴热水加热应用
自来水冬季温度约为8℃, 需要加热到45℃供工人洗澡。按平均洗澡人数为300人/天, 每人次用水量按60升计算。
满足每天300人洗浴所需要的热量为:300*0.06t* (45-8) =666Mcal, 折合消耗能量为777Kw.h。
平均每小时消耗空压机回收能量38Kw, 即利用空压机热能回收用于冬季洗浴用热水可节约的能量总数为91200Kw·h, 相当于328320兆焦。
冬季洗浴利用热能回收折合节省蒸汽为:162吨。
一个冬季用于采暖和洗浴共可节省蒸汽:684+162=846吨
2.3 除冬季外其余季节应用
综合站房洗浴用热水、软化水加热等综合应用。
2.3.1 洗浴用热水加热应用
自来水平均温度约为15℃左右, 需要加热到45℃供工人洗澡, 按平均洗澡人数为300人/天, 每人次用水量按60升计算。满足每天300人洗浴所需要的热量为:
300*0.06t* (45-15) =540Mcal, 折合消耗能量为630Kw.h.
平均每小时消耗空压机回收能量31Kw.h, 即利用空压机热能回收用于其余季节洗浴用热水可节约的能量总数为75600Kw·h, 相当于272160兆焦。则其余季节利用空压机热量用于洗浴折合节省蒸汽为:135吨。
2.3.2 软化水加热应用
按实际开机功率每小时可回收能量:318Kw·h, 洗浴用热水每小时用31Kw.h。剩余的空压机热回收能量为每小时287Kw用于软水加热加热应用。
因受限于空压机进出冷却系统效率要求, 温升要求最佳状态为10℃, 所以其余热量由辅助冷却系统排放到室外, 不能完全应用按我厂软化水平均每小时使用20吨, 则每小时可利用空压机热能为200Mcal, 折合能量为233Kw.h, 相当于838.8兆焦。则其他季节 (按120天生产期) 利用空压机热能回收加热软化水可节能能量总数为:2013120兆焦, 即其他季节将回收热能用于加热软化水折合节省蒸汽为:998吨。
其他季节将回收热能用于洗浴、加热软化水折合节省蒸汽为:135+998=1133吨。
2.4 全年节省费用计算:
每年节省蒸汽:冬季+其它季节=846+1133=1979吨
每年节省费用:按我厂锅炉实际平均耗油产汽比:1:15 (吨柴油/吨蒸汽) 换算, 每年回收热能减少柴油消耗为131.9吨。按柴油8000元/吨计算, 可以节省105.5万元。
此外, 冷却补充水夏季可大大降低, 按照平均每天减少30吨补充量, 每吨补水4.5元, 按全年150天计算可节省:30×150×4.5=20250元。
空压机热能回收利用总计可节省费用:
空压机热量应用+冷却水减少量=105+2=107万元。
3 空压机热能回收节能解决方案
3.1 改造冷却水循环系统
选用配件包括内部管路、温控阀、连接件、阀门等, 使用温控阀调节出口温度和水流量, 保证出口水温度在85℃~90℃之间。
3.2 循环泵系统
将在每台空压机后, 增加一套热水循环系统, 独立控制。选用设备备件: (1) 水泵。 (2) 连接管路采用304不锈钢管道 (管径1寸) 。 (3) 球阀采用铜镀镍。 (4) 每套输送系统都安装有自动排气阀、单向阀、水过滤器、压力表、温度表、保温层等。 (5) 二台水泵独立控制 (1用1备) , 选用配件, 包括热保护、指示灯、控制开关、电源开关、计数器;水泵一用一备, 保证水泵24小时工作。 (6) 在水泵的入口外接冷却用水, 用球阀控制;当热交换系统出现问题时, 可直接使用外接冷却水, 使空压机正常工作。
3.3 热交换系统
热水输送系统并连连接, 用总管连接到热交换系统之中, 在进换热器之前安装温控三通调节阀。
3.3.1 使没有达到回收价值的热水通过温控调节阀流回空压机产生一路循环。
3.3.2 当产生有回收价值的热水时, 打开温控调节阀进入第一台换热器, 工厂用水产生热交换, 使工厂用水温度提高。
3.3.3 当工厂用水在热量无法消耗时或第一台换热器产生故障时, 打
开温控二通调节阀, 使循环热水进入第二台换热器进行交换, 保证空压机正常;热交换系统中安装一台200升的膨胀水箱用于补水。
3.4 附加的空气冷却器系统
在空压机内部改造时, 要求空压机的压缩空气出口温度超过干燥机的进口温度, 需要在空压机和干燥机之间加装压缩空气冷却器。
3.5 热能回收装置
设计原理采用了双回路温控回路, 在保证热回收效率最大化的同时, 也保障了设备的正常运行。在热水管道上加装能量表以便显示回收功率。
4 节能效益分析
项目改造完成后, 经2个月 (2012年12月~2013年1月) 的观察发现, 余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。经统计2012年12月-2013年1月锅炉蒸汽消耗量与上一年同期比较, 每天平均节省蒸汽约6吨, 基本达到空压机热能回收设计能力。按项目投资108万元计算, 整个项目改造的回收期约13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0.6185吨/吨, 按工厂全年节约柴油120吨, 可得碳减排约74吨/年, CO2减排约267吨/年。
热电厂凝结水热能回收项目 篇6
关键词：供热,节能,回收
石河子市供热热源主要由石河子热电厂、东热电厂、南热电厂及两个调峰热源组成。这些热源通过总站或换热站进行换热后送给热用户。针对供热过程存在的热能浪费的项目进行改造, 达到节能的目的。
1 石河子东热电厂总站凝结水回收
电厂输出的蒸汽在经过总站进行汽水热交换后, 其凝结水仍具有70℃的高温, 水量达到918000m3/年, 必须加以回收利用, 否则将是极大的能源浪费。管道建设之初虽早已建好自总站返送回东热电厂的凝结水管, 但因为总站凝结回水管线原有的循环水泵、水箱容量较小, 无法满足返送要求, 并且有部分阀门无法关严, 导致一直未能实现凝结水返送。另外凝结回水管线的保温都是早期的岩棉保温, 保温效果很差, 须拆除后采用硅酸铝保温。针对以上情况, 计划在总站建较大容量的水箱并保温, 用以临时贮存凝结水, 增设凝结水循环泵, 将水箱中的凝结水通过现有管道送回东热电厂。考虑到凝结水的水量波动较大, 总站及首站的凝结水泵须安装变频器。拆除凝结水管线原有的岩棉保温, 采用硅酸铝重新保温。更换无法关严的阀门。此项目计划投资150万元, 增设凝结水泵两台及改造站内管路系统, 需5万元, 凝结水泵安装变频器需13万元, 新建水箱需5万元, 管线及水箱保温需125万元, 更换阀门需2万元。项目实施后, 每年可回收凝结水91.8万m3, 节热21.114万GJ, 以等价热值0.03412吨/GJ计算, 年折标煤7204.1吨, 可减少经济损失达550.8万元 (考虑到凝结水的水费、热费及制水费用, 以每方6元计, 下同) 。
2 换热站凝结水回收
供热公司糠醛厂站、八一糖厂站、柴油机厂站、八毛东站及西站共5个换热站由热电厂蒸汽供热, 供热蒸汽经汽水换热后, 凝结水仍具有70℃左右的高温, 水量达到159840 m3/年, 因无回收系统而白白排入下水, 造成了极大的能源浪费。计划在以上5个换热站加装凝结水回送系统, 在站内分别新增凝结水泵、凝结水管, 使用凝结水泵将凝结水通过凝结水管打入热电厂一次水网, 再通过附近各交换站一次水补充二次水, 将凝结水的热能、水资源充分利用。此项目总投资30万元, 每年可回收凝结水159840m3, 节热36763.2GJ, 以等价热值0.03412吨/GJ计算, 年折标煤1254.36吨, 每年可减少经济损失95.9万元。
3 换热站汽水换热改为水水换热
供热公司城南所、城西所、城北所辖区内有10个换热站为汽、水混合供热站, 在气温较低时, 一次水的流量、温度都达不到外网的用热需求, 此时只能将汽、水板换投入运行, 用于弥补高温一次水流量不足部分。而汽水换热产生的凝结水无法回收, 且蒸汽在传输时热能损耗远大于热水, 因此, 天富热电股份公司计划在以上换热站增设水-水板式换热器, 将汽、水混合供热站改为单纯热水供热站, 项目投资概算85万元, 项目实施后年节水108000m3, 节热5.1万GJ, 以等价热值0.03412吨/GJ计算, 年折标煤1740.12吨, 减少经济损失113.1万元/年。另外, 城西所供电公司换热站由热电厂作为热源, 年用汽量约17280t/年, 热电厂输出的蒸汽经过汽水热交换后, 其凝结水仍具有70℃左右的高温, 因无凝结水回收系统, 每年约有17280m3高温水排入城市下水, 造成极大浪费。另外使用蒸汽供热方式较使用热水供热方式热损率至少高出10%, 因此, 天富热电股份公司计划将该站由汽站改为水-水交站站, 该项目总投资60万元从热电厂一次水管网连一条DN200管线至供电公司换热站, 管线长度160米, 将原有汽水板换更换为水水板换, 更换一套水处理设备 (原板换、水处理设备均已严重老化) , 站内管网重新布置安装。
项目实施后年节水17280立方, 节热3974.4GJ, 以等价热值0.03412吨/GJ计算, 年折标煤136吨, 减少经济损失10.4万元/年。因此该项目的节能效果明显, 具有十分显著的经济效益。
4 结论
热能回收 篇7
为加强对锅炉大气污染物的排放控制,保障人体健康、 保护生态环境、改善环境空气质量,2015年北京市发布了最新《锅炉大气污染物排放标准》,标准规定在用锅炉氮氧化物排放浓度要低于80mg/m3,远低于目前国家标准规定的200mg/m3。
随着北京市锅炉排放新标准的实施,未来几年将迎来在用燃气锅炉低氮燃烧改造的高峰。2014年开始,国内外的技术厂家已经开始将各种低氮燃烧技术在燃气锅炉上进行试验和应用。本文通过一种新型的“燃气锅炉减雾减霾及热能回收装置”在南苑供热厂和东郊供热厂的应用效果为例,表明低氮燃烧技术改造对北京市治理雾霾、改善空气质量、节约能源的贡献。
1工作原理
燃气锅炉湿烟气中的冷凝及氮氧化物的生成是一个复杂的传热传质过程,燃气锅炉的燃料为天然气,主要成分是甲烷(CH4),属于高氢燃料,在理论空气量下,烟气中水蒸气容积量高过20%,每标准立方米天然气燃烧后的烟气中水蒸气质量约为1.55kg左右,携带热量约3640k J,燃气锅炉天然气燃烧温度超过1200℃后,会产生大量氮氧化物, 氮氧化物生成还与空气过剩系数等有关。因此,通过低氧燃烧、优化助燃空气、燃气比例调节、烟气热能回收等技术综合应用,可有效减少烟气中的水蒸气和氮氧化物,提高锅炉热效率,实现燃气锅炉的减雾减霾和节能。
1.1装置的构成
减雾减霾及热能回收装置由节能器、减雾器、减霾装置、引风机、冷凝水收集系统及烟气压力、温度测量等部件组成,通过一级换热和二级换热进行高温烟气与低温锅炉回水和冷空气的热量交换。
1.2装置的原理
1一级换热,利用低温锅炉回水吸收高温烟气中热量,主要吸收烟气中的显热,提高锅炉回水温度,提高锅炉燃烧效率,节约燃气。
2二级换热,利用冷空气进一步吸收低温烟气中热量,将排烟温度降低至露点温度以下,主要吸收烟气中的潜热,烟气中2/3的水蒸气凝结成水,大大减少烟气中水汽向大气的排放,冷凝水回收后作为锅炉补水使用,冷空气加热后进入锅炉燃烧,提高锅炉燃烧效率,节约燃气。
3利用低氧燃烧和废气回流混烧技术, 降低炉膛燃烧温度,抑制氮氧化物的生成, 减少烟气中氮氧化物的排放。
2项目应用
2.1南苑供热厂项目
南苑供热 厂位于北京 市丰台区 ,锅炉房共 有4台燃气热 水锅炉,锅炉总容 量为5 6 M W,锅炉型号 均为W N S 1 4 1.25/115/75-Q,锅炉房供热面积为55万m2,主要为南苑机场提供供暖服务。2013年,该锅炉房成功安装了一台减雾减霾及热能回收装置(图1),改造后的燃气锅炉各项运行参数指标达到预期设计要求。
2.2东郊供热厂项目
东郊供热厂(原花家地供热厂)隶属于北京市热力集团有限责任公司,负责25个热力站提供热源,为该地区250万m2、3万余户居民供热。2013年,东郊供热厂实施了“煤改气”工程改造,将燃煤锅炉全部更换为燃气锅炉。为减少污染物排放,2014年,东郊供热厂选择了1台型号为WNS14-1.6/130/70Y(Q)的燃气热水锅炉加装了减雾减霾及热能回收装置,该装置比南苑供热厂的装置增加了烟气回流混烧技术,其减排效果也更加显著(图2)。
南苑供热厂和东郊供热厂的2台锅炉改造后,设备运行正常,与改造前相比,锅炉排烟中的排烟温度、水蒸气、氮氧化物浓度均大幅下降,冷凝水大量回收,天然气消耗量也明显减少。
3检测结果
根据南苑供热厂和东郊供热厂的项目实际运行情况,依据GB/T10180《工业锅炉热工性能试验规程》等标准,对2台燃气锅炉分别进行改造前后的热效率和污染物排放浓度检测,检测结果见表1~4。
测试结果表明,南苑供热厂14MW燃气热水锅炉使用减雾减霾及热能回收装置后,锅炉热效率提高4.63%,锅炉节气率达5.09%,回收冷凝水590kg/h,氮氧化物排放浓度下降至56.9 mg/m3。同时,在试验中还发现一个氮氧化物的排放规律,随着燃气量的减少,氮氧化物排放浓度也相应减少,该发现对指导在用燃气锅炉低氮技术研发和应用具有重要意义。
东郊供热厂14MW燃气热水锅炉使用减雾热能回收装置后,锅炉热效率提高3.72%,锅炉节气率达4.0%,回收冷凝水997kg/h,氮氧化物排放浓度下降至44 mg/m3。
4结论
热能回收 篇8
我国是目前全球最大的钢铁生产大国。钢铁的产量遥遥领先于其他国家, 已经连续16年保持世界第一。往往每生产1吨生铁所产生的高温炉渣为0.3吨, 而钢渣的产生比例为13%。目前, 我国年生产钢铁6.83亿吨, 为此要产生出2.9亿吨的钢铁渣, 与此相伴随的显热, 相当于1740万吨标准煤所产生的热值。
2 高温炉渣的处理方法
高炉渣实际上是钢铁生产原材料中没有挥发组分形成的物质, 约占钢铁原投入材料的95%[1,2,3]。这种方法不仅会污染地下水源, 而且在降温时会放出大量的水蒸气, 同时, 在处理过程中会释放大量的H2S和SO2气体, 这对钢铁生产设备以及大气环境均会产生一定的影响, 因此主要应用于事故处理中的紧急预案。
(1) 底滤法。底滤法就是在冲制箱内先利用多孔喷头喷射高压水对高炉炉渣进行水淬粒化, 然后进入沉渣池。最后集水管会对过滤后的冲渣水经由泵加压后送入到冷却塔进行冷却后重复使用。在底滤法的应用中, 滤池总深度较低, 而相应的机械设备较少, 在进行相应的施工、操作、维修相对来说都较为便利。底滤的缺点就是所占的面积大, 系统的投资也比较大。
(2) 拉萨法。1967年, 日本福山钢铁厂1号高炉 (2004 m3) 上首次应用拉萨法来进行相应的高温炉渣处理。拉萨法由英国RASA公司和日本钢管公司共同合作开发, 其具体工艺流程如下:首先, 将高炉溶渣引流到冲制箱, 然后通过压力水进行水淬, 之后混合而成的渣浆, 引流到粗粒分离槽中进行浓缩, 浓缩渣浆再引流到脱水槽进行脱水, 分离槽水面的漂浮的微粒渣经由溢流口流入中间槽, 然后由中间槽泵流到沉淀池, 再利用排泥泵送回到脱水槽, 与粗粒分离器流入的渣水混合物一起进行脱水处理, 最后脱水后得到水渣由卡车外运。
(3) 图拉法。图拉法粒化渣工艺是由俄罗斯图拉厂发明, 其原理是通过机械力将熔渣粒化并喷水冷却产生水渣。图拉法的特别之处在于, 其在渣沟下增加了粒化轮, 炉渣落至高速旋转的粒化轮上, 被机械破碎、粒化, 粒化后的炉渣颗粒在空中被水冷却、水淬, 最后产生的气体通过烟囪排出。
(4) 因巴法。20世纪80年代初, 比利时西德玛 (SDIMAR) 公司与卢森堡保尔-乌斯 (APUL-WURTH) 公司共同开发出因巴法, 并于1981年在西德玛公司投入运行。
通过对上述几种典型高炉渣处理湿法工艺的主要技术指标进行比较, 结合当前我国企业的技术实践, 目前安全性能最高的是图拉法, 而环保型因巴法尽管在技术上较为成熟, 但投资量相对较多, 在目前我国环保高压政策下, 因巴法在企业实践中也得到较多的应用。。而传统的水淬渣方式, 尽管较有简便, 但却存在一些不足, 主要体现在:1) 对高炉渣所带来的高品质余热资源有一定的浪费。目前我国高炉排出的液态高炉渣温度为1350°C?1450°C, 而为了将这些高炉渣冷却, 这时需要大量的水, 而在高温下, 这些液态水迅速转化成了气化水蒸气, 在没有相应的回收装置下, 这些气化水直接排放到空中, 这对高品质余热资源也是一个很大的浪费。据统计, 在我国2.9亿吨的年产生高炉渣和转炉渣的冷却水中, 其浪费的显热, 相当于1740万吨标准煤;2) 对水资源是一个很大的浪费。目前在水冲渣过程中, 水渣比例相当, 而水压大于0.2MPa, 这样每吨渣需要消耗新水0.8?1.2吨。由此算来, 我国目前高炉生铁产量超过6.8亿吨, 由此产生的渣和需要消耗的水量均约为2亿吨, 这在某种程度上提高水资源的承载力, 对水环境平衡造成了一定的影响。
3 高炉渣余热回收的重要性
随着钢铁行业节能减排的约束指标更加严格, 同时降耗空间越来越小、难度越来越大, 这就需要将工作重心转移到二次能源的回收利用与能源的高效转换上。
4 本文研究的主要工作
高炉渣余热回收的关键是热量回收与品质调控的协同调控, 当前的研究在理论基础和实验手段上都取得了长足的进行, 但存在很多问题, 主要表现在:已有的众多研究成果多数都是侧重余热回收和品质调控中的一个方面来研究, 未将二者统一起来考虑;高炉渣的资源化主要由其矿物组成所决定, 这与熔渣冷却过程中的冷却过程紧密相关, 而目前的研究缺少炉渣冷却速率对炉渣物相结构及品质的演变机理的系统研究;余热回收途径的延吉主要集中在物理法, 对于化学法回收余热的方法研究相对较为匮乏。
本论文以钢铁工业节能减排为背景, 以能量转化与传递为主线, 以余热回收和品质调控为目标, 为钢铁工业高效回收高炉熔渣余热技术的发展提供科学支撑。
旋转杯干法粒化高炉熔渣工艺条件的优化。旋转杯粒化装置的优化设计;研究转杯开孔孔径、转速等工艺条件对粒化渣粒平均粒径、粒度分布、颗粒均匀程度和非晶品质等的影响;得到实验装置条件下最佳的粒化条件。
通过以上研究达到如下目标:弄清高炉渣冷却过程冷却速度与产品物相结构及品质二者之间的相互关系, 优化高炉渣余热回收和品质调控的工艺技术, 为高炉渣资源最大限度综合利用的工业化实现提供理论和技术支撑, 这对于冶金行业实现低碳经济、循环经济有显著推进作用。
5 总结
本文提出一种在高炉渣余热回收中充分将余热回收和品质调控相结合的方法, 克服了传统过程中单一因素考虑的弊端, 为高炉渣余热回收提供了新的方向。文中充分研究了炉渣冷却速率对炉渣物相结构及品质的演变机理, 为高效回收高炉渣显热与炉渣品质调控的协同机制提供了方向, 同时提出建立高炉熔渣旋转粒化过程中颗粒成型过程模型, 研究高温高炉熔渣在旋转粒化过程的成型机理;建立渣粒粒径预测模型。
摘要：本文针对钢渣以及钢渣余热的利用问题, 提出了一种钢渣处理方法, 文中简述了底滤法 (OCP) 、因巴法 (INBA) 、拉萨法 (RASA) 、图拉法 (TYNA) 等典型的水淬法工艺, 对风淬法、双内冷却转筒粒化法、Merotec熔渔粒化流化法、机械粒化法、连铸连轧法、化学法等丁?法处理技术的研究进展和发展现状进行了总结。本文主要研究冷却方式对炉渣产品的物相结构及品质的影响;建立冷却速率与炉渣品质的关系;对熔渣等温和连续冷却结晶的动力学进行分析。并对旋转杯干法粒化高炉熔渣工艺条件的优化进行探讨。同时建立高炉熔渣旋转粒化过程中颗粒成型过程模型, 研究高温高炉熔渣在旋转粒化过程的成型机理;建立渣粒粒径预测模型。
关键词：高炉渣,佘热利用,冷却速率,预测模型
参考文献
[1]胡俊鸽.国内外高炉渣综合利用技术的发展及对鞍姻的建议[J].鞍钢技术, 2003 (03) :8-11.