节能换热器（共8篇）
节能换热器 篇1
在科学发展观的思想指导下, 节能意识不断普及, 对换热器的设计和应用也有了更多的认识。目前相关行业力求通过改进工艺生产办法来减少能源浪费、回收废弃能源, 这也对换热器也提出了更高的要求。
1 换热器的节能设计原理
传热学的基本公式是Q=K·F·Δtm, 其中Q指传热量, K指传热系数, F指换热面积, Δtm指对数平均温差。要想提高换热效率, 增大传热量Q, 有三个办法:提高传热系数K, 加大换热面积F, 增大对数平均温差Δtm。在实际的应用设计中, 加大换热面积会受到设备体积过于庞大、投资费用增加两方面的限制, 而增大对数平均温差会受到工程条件和分离物质性质的影响, 只有提高传热系数, 才是强化换热最有效的途径。传热系数K是换热器的主要性能参数, 众所周知其计算公式为:
传热系数K值的大小与管内换热系数ai、管外换热系数a0、管内和管外的污垢系数ri和ro、换热管的外径与内径之比do/di、换热管材料的热导率w以及管厚度5有关。而换热管的材料、规格一旦选定, 则管外径与内径之比、壁厚及导热系数等参数也随之确定下来。所以, 提高管内、外换热系数ai和ao、降低污垢系数棚ro, 才能够提高换热器的总传热系数K。显然现阶段想从这两方面入手提高换热器性能还存在较大困难, 所以在换热器节能设计中一般采取提高传热系数的办法。
2 换热器的设计要点
换热器的设计涉及到单板面积、流程、板间距、板间流速等各个方面, 在保证换热面积的前提下, 必须把压力控制在允许的范围之内。其中要格外注意以下三个要点:
(1) 水流程:采用单流程, 一次侧水则上进下出, 二次侧水则下进上出的逆流换热方式。
(2) 板间流速:控制在0.5m/s以内, 最适宜控制在0.3~0.4m/s之间。控制流速可以选择加大流道宽度或者增加流道数量的办法:采用加大流道宽度的办法时, 要注意选用高宽比较小的板片, 这样可以减小板片间水的流动阻力;采用增加流道数量办法时要选择面积较小的板片, 以此来增大水的流动断面。
(3) 角孔流速:把流速控制在3m/s以内, 要确定板片的角孔口径, 一旦发现角孔口径无法满足流速要求, 就采用多台换热器并联的方法来解决。
随着经济的发展, 不同类型的换热器更新换代速度很快, 新结构、新材料不断涌现, 为适应相关行业发展的要求, 在换热器设计及选型时要遵循以下基本原则: (1) 合理实现规定的工艺条件。 (2) 结构安全可靠。 (3) 便于制造、安装、操作和维修。 (4) 经济上合理, 尽量保证物美价廉。
3 强化传热的方法
由传热机理可以看出, 提高换热器的传热效率就要想办法提高管内、外换热系数、降低管内、外污垢系数。管壳式换热器的强化传热研究经过多年发展, 目前已经取得了许多广泛使用的成果。一般从管程强化、壳程强化两方面入手。
3.1 管程强化
3.1.1 传热管的改造
用螺纹管、波纹管等代替原本的普通光滑管, 一方面可以在一定程度上增大换热面积, 一方面可以利用粗糙传热面强化边界层湍流度以提高传热系数, 从而强化换热器的换热效率。低肋管是开发较早的换热管之一, 主要应用于强化沸腾传热, 不仅其换热系数较高, 而且能有效地扩大传热面积, 光滑管的传热面积只是低肋管的38%。但是低肋管也有其自身的弱点:在低热流率下, 换热管的传热性能在上、下两部分相差比较大, 上部优于下部, 不过随着热流率增加差距会逐渐减少, 此外该管型带来的流动阻力会比较大。以螺纹管举例子, 螺纹管是一种由钢管经环向滚压轧制而成的整体低翅片管, 适用于强化对流、冷凝传热。与普通光滑管对比, 无论是内螺纹管还是外螺纹管, 其换热面积是光滑管的1.5~2.5倍, 传热系数则是光滑管的两倍以上, 除此之外, 螺纹管还可以延缓和抑制污垢的产生, 减少热阻, 提高传热效率, 可以说起在在强化传热以及节能方面优势突出。
3.1.2 提高管内流速
管内的对流换热系数与管内流体的流动状态有关, 流动状态的改变可以提高管内流速, 进而提高传热系数。但要注意流速的增加不是无休止的, 当流速超过一定范围后, 传热系数的提高会变得非常缓慢, 而管内压降增加幅度却依旧很大, 所以在具体操作中, 要适当增加流速, 提高管内换热系数, 强化管内传热。
3.2 壳程强化
按照间壁传热的原理, 在无相变换热的情况下, 壳程的对流换热系数要小于管程的对流换热系数, 合理的进行壳程强化, 可以更有效地提高换热器的换热效率。在无相变换热的情况下, 一般壳程对流换热系数al小于管程对流换热系数a2, 所以在壳程进行强化传热的改进, 可以使总传热系数K有较大提高。设计出合理的壳程流道截面, 一方面使流体不断冲击边界层, 一方面利用截面不间断的改变流体的流动方向, 使流体在管外也可以形成比较强烈的振动, 进而提高管外的对流换热系数。
3.2.1 管用支撑结构的改善
传统的换热器一般采用单弓形隔板支撑, 使流体大致按照“Z”形流动, 但这种流动方式容易造成隔板与壳壁相连处出现流动死区, 流体在单弓形隔板间的分离引起动量的急剧变化从而造成压力的严重损失。同时在隔板和壳体以及隔板与换热管之间, 容易出现旁路流以及泄漏流等现象, 严重影响流体的流动速度, 对换热器发挥作用造成不利影响。针对这种情况, 必须尽快研发并普及应用新型的优化结构。
3.2.2 折流杆式换热器
这种新型的换热器由排布的支撑杆和其他元件形成遮流栅来代替折流板, 使流体在壳程内不断改变方向, 形成一系列折流, 不仅可以防震, 还可以增加流动介质的湍流度, 以提高管间的传热系数。折流杆式换热器的压降很低, 甚至不到单弓形隔板的1/4, 传热性能更是单弓形隔板的1.3~2.4倍, 应用于有相变和无相变的流杆螺旋槽再沸器都能获得比较满意的效果, 是一种比较优秀的新型换热器结构。
4 结语
强化传热性能, 有效提高换热器的换热效率对于石油化工等行业具有重要意义, 积极采用各种科学有效的换热器, 不仅可以节约能源, 还可以帮助优化设计方案, 减少金属材料消耗, 应该引起相关部门的高度重视, 把高效换热器节能技术的研究开发与企业的生产应用密切联系起来, 使高效的换热器可以得到大面积的推广, 把节能减排的工作落到实处, 为我国的产业结构转型以及可持续性发展贡献力量。
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节能换热器 篇2
随着城市化、工业化发展进程的加快，城市集中供热系统越来越呈现出大型、复杂的特征，对系统运行的经济性、安全性和稳定性提出了新的要求。换热站作为集中供热的重要组成部分，其压力、温度和净度逐渐被人们重视，尤其在近年来，随着节约能源、保护环境发展理念的提出，换热站管理工作深受业界的重视，也引发了人们对相关技术的钻研。
一、换热站节能降耗存在问题
能源是当今社会发展中面临的主要瓶颈问题之一，如何科学开发能源、高效利用能源已成为当今世界各国共同关注的问题，也是各行业面临的研究焦点。近几年来，随着我国节能政策的提出和落实，作为能源转换利用设备的换热站节能降耗工作也逐渐受到业界的重视。但是在具体工作中，经常因为各种因素的影响使得其中问题还比较明显，具体表现在以下几个方面。
1、历史问题
我国不少换热站都是在计划经济时代建设的，由于当时建设规范不科学以及长期管理不当的现象，造成整个换热站工作中存在众多的历史问题。这些换热站普遍表现出供热面积小、供热指标低以及供热效果不佳的现象。
首先，这些换热站供热面积普遍较小，不少供热站的供热面积甚至不到一千平米，而且老站、老住宅区表现的最为突出，在这些供热站的使用中往往都需要超标使用才能正常的供热，才能满足人们室内要求。
其次，不少换热站的保温外壳脱落现象严重，保温指标存在严重不合格，甚至还有不少换热站内不存在保温外壳的现象，造成二次网裸露非常严重大量的热能白白损失不说，还给工作人员造成一定安全威胁。
最后，各种辅助设施腐蚀现象非常的严重，例如阀门、除污器以及水泵、换热器等，这些设备由于长期保管不到位以及管理不善，造成设备存在严重的质量问题，不仅无法发挥应有的功能，甚至存在大量的能源浪费现象。
2.换热站建设问题
在换热站建设中，其问题的发生主要表现在换热器选择不合理、换而起阻力损失过大等方面。换热器作为换热站的主要设备，也是造成能源损耗的主要问题之一。在过去许多设计工作中，不少设计人员只是简单的根据换热量进行初步估算，并没有严格的对设备进行选型计算，导致设备在投入使用之后发现换热机组往往达不到具体运行要求，而且由此产生的换热器阻力损失也是一个非常突出的问题。
3、换热站规划问题
有些大型的换热站在规划、建设的时候由于考虑不周，只是片面的考虑了一部分使用性能要求，而并未曾针对全局、长期进行设计，导致换热站各种设施在具体施工建设中经常出现一些矛盾现象。比如在水泵选择的时候，设计人员根据长期规模建设选择了相关型号，但是在管道建设的是却又以近期流量运行为指标开展建设，导致水泵的功能得不到有效发挥，很大程度上制约了设备最大功能的发挥，造成大量能耗的白白流失。
4、管理机制问题
现行换热站管理体制中，不少单位仍然采用传统的管理体系，使得换热站在具体管理中具体的工作中点仍然归功于传统管理，同时用户也经常私自条件站内的一次阀门，破坏一次网流量的平衡，造成超标供热现象。面对这种现象节能降耗工作难度更加突出，高能耗问题仍然表现的非常严重。
二、换热站节能降耗解决途径
随着社会的发展和人们节能、环保意识的提升，节能与安全并重已成为社会各行业发展的重点，集中供热作为社会主要基础设施当然也不例外，如何在工作中实现节能降耗深受业界关注。针对当今集中供暖换热站中存在的相关问题，在具体的节能降耗工作中我们需要从以下途径入手，科学规避上述各种问题的发生。
1.科学开展管理工作
对换热站实行接受管理，逐渐建立一套完善的热源、管网、换热站一体化管理体系，并且将企业与用户管理综合在一起。这种管理体系的应用不仅要对已经接受的换热站具体情况进行分类总结，要逐步淘汰高能耗、稳定系数差且故障发生率高的各种设备;而且要在工作中定期开展设备元件清扫工作，对设备上存在的各种污物及时处理，确保设备的干净整洁。
2、实施自动化管理
近年来，随着计算机技术、信息技术和网络技术的进一步发展，各行业工作生产的自动化管理已成为可能，这也为集中供暖设备管理指明了新方向。在换热站管理工作中，实施自动化管理对提高管理效率、管理水平有着至关重要的意义。换热站作为集中供暖的核心设备，也是造成热能损耗的主要设施之一，因此对其有必要加装自动设备，从而实现换热站的在线监测、调控以及无人值守要求。这种管理方法的应用有效的解决了传统单靠人工经验操作而引起的故障问题，实现了系统运行的安全、稳定、经济和节能目标。经过工作实践表明，以自动化管理为核心的换热站节能降耗技术是当今工作中最佳方案，是利用计算机自动监控、自动控制平台为基础，以运行参数的实时采集、整理归纳、对比分析并发送整改指令的现代化管理流程。
3.统一操作规程、制定严格的设备操作及换热站管理制度
换热站内循环水泵、补水泵等用电设备是主要的耗电设施，对其加装变频器以调节控制热交换站电耗。根据所在地区的气候特征并结合实际情况，制定一套切实可行的运行计划。这样，通过合理的调配，在确保安个生产的前提下可节电约百分之十。
4.加强管道保温，确保保温效果
加强换热站的设计和建设。换热站的设计与站内的设备统一标准，全部实现自动化。循环水泵的选择、除污方式的选择、寒热器、补水泵软水系统等保证有个良好的系统来支撑。
三、结束语
换热器节能技术的研究 篇3
对于管壳式的换热器中的管程的强化传热技术来说, 其传热技术的原理就是在对传热面的形状或者是管内的插入物进行改变来增加流体的湍流度以及对传热面的面积进行扩展, 这样就会强化传热, 并且也十分的节能。在管程的强化节能技术中会用到的元件发挥着重要的作用。带内凸肋的结构管, 这种结构管在管壁上有着内凸肋的结构, 现在对于螺旋的槽管和横纹管的使用比较广泛。
其中, 螺旋槽管的管壁通过光管的挤压而形成的, 同时处于管壁上的曹纹可以在有相变及无相变的状况下提高了管内及管外的传热系数。螺旋草在一定程度上促进冷凝膜产生了表面的张力场, 这样减薄了平均的冷凝液膜并且减少了冷凝的传热的热阻。横纹管的毛坯是有普通的圆管做成的, 并在管的外壁滚轧了垂直于轴线的凹槽, 这时管内会有环肋形成。在管内的流体经过环肋的时候, 在管壁周围会有轴向的漩涡形成, 这样就使边界层的扰动增大, 并且也有利于边界层的分离, 同时增加了热量的传递。等到漩涡即将消失的时候会经过别的横向的环肋, 这就产生了连续的涡流使得强化作用一直保持着稳定。这些就是带内凸肋的结构管的换热器的工作原理及传热的原理。这种结构管有着对双面进行强化传热的特点。在研究中发现, 在一样的流速之下, 横纹管比单头螺旋的纹管的流体阻力比较大, 但传热的性能较强。内翅片管使在经过比较特别的焊接工艺及设备的加工而形成的, 流体在它的管内部的换热的过程就是单项的强制对流的方式换热。它主要的特定就是能够在传热管的内部将面积扩大, 并对管内的传热镜子那个强化, 这样就提高了换热器的传热的性能。相比较光管来说, 它在一定程度上将馆内的流场及温度场的分布改变了, 这样就产生了能够强化换热的漩涡并使得流场的湍动能增大, 将换壁面周围的温度也大大的提高, 使得进一步的强热传热。在各种工况之下都会存在最佳流路管径比, 计算得出最佳的管径比在0.8左右, 这种管径比使得换热器的换热性能比相同管径下提高6%～11%, 并且空气侧的阻力减小2%。管内的插入物是以中被动的强化传热的形式。在低雷诺数或者是高粘度的流体进行传热的状况之下, 管内的插入物就会对气体进行强化, 这时低雷诺数或者高粘度的流体的传热效果变得更好。管内的插入物大体上包括以纽带式或半纽带形式, 强化旋流;以螺旋线及斜环片等形式, 促进湍流;球形体或者静态混合器等形式的置换型的强化器。管内的插入物的传热的原理就是, 形成了旋转流对边界层进行破坏, 在中心的流体和管壁的流体之间产生了置换的作用, 同时生成了二次流。缩放管的结构中包括多节渐缩段与渐扩段。它的传热激励即使缩放管的管壁的缩放, 使得流体的压力有了周期性的变化并且缠身漩涡对边界层进行冲刷, 使边界层减薄。在同等流的阻损失的情况下, 并在Re=1×104～1×105的范围之内, 它比光管增加了70%。
二、壳程节能技术
对于管壳式的换热器中的壳程的强化传热技术来说包括对管外的强化传热或对管内的支撑结构进行改变。对于改变传热管的外表面主要针对外表面加工出沟槽及多孔的表面。在外表面上带有沟槽的传热管, 主要的有螺旋的槽管和横纹管, 这两种管在上文中提及到, 都对强化管的外蒸汽的冷凝作用有着明显的效果。对于带有多孔的表面管, 由于表面比较粗糙, 这样就增加了汽化的核心, 使得泡核更容易沸腾, 沸腾时就会有强烈的对流给热。对于管内的支撑结构来说, 异形的折流板在结构形式和布置的方式上都可以对流体的速度和方式进行改变这样就减少了容易生成污垢的死角, 从而大大的提高了传热的效率。其中双弓形的折流板与具有一样间距或是缺口的单弓折流板相比, 压降下降了50%～70%, 对于传热的系数仅仅降低了20%～40%。空心环的支撑结构, 这种管壳式的换热器就是将直径比较小的金属管有一定的间隔进行布置在换热管的截面内, 使得对管束进行支撑并且大大的对流体的扰动提到促进作用。自支撑管, 这种结构在一定程度上简化了管束的支撑结构, 也在一定程度上对换热器的进错度有了很大的提高, 这种类型的管由于自身的刺孔膜片或螺旋线等的点接触能够支撑管子, 有组成了壳程的扰流元件, 这样就增大了湍流的速度, 一定程度上破坏了管壁上的流体边界层, 增大了传热的效率。
结语
当今, 换热器的优化节能技术主要采用强化传热的原件或者改进换热器的结构的方式。对于花热气优化节能技术来说, 要利用实验研究对其进行研究。在传热得到强化的同时, 有时流动的阻力也会增加, 流动的阻力会比换热的增加量大, 所以要注意对流体的阻力增加量进行控制。
摘要：在化工以及石油, 动力高耗能的产业部门中实测性与模型值的趋势对比界的换热器有着十分广泛的应用。本文主要介绍了在换热器的管程及壳程的基础上介绍管壳式的换热器的传热技术的原理和应用的范围, 同样的分析了一些强化传热的技术的优点和不足。同时提出了改进的措施和一些新思路。
关键词：换热器,管程节能技术,壳程节能技术,研究
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节能换热器 篇4
在石油化工和炼油厂的换热系统中, 虽然管壳式换热器具有结构坚固、可靠性高、适应强等优点, 在石油化工和炼油厂生产和使用中一直占据主导地位, 被广泛应用于精馏塔的塔顶冷凝器、冷却器和塔底再沸器等, 然而近年来高效板式换热器以其节能减排的突出优点得到广泛的认同和应用。
1 管壳式换热器结构和强化传热方法
采用低肋管、螺纹管、波纹管等代替常用换热器的普通光滑管, 不仅增加换热面积, 而且利用粗糙传热面强化边界层湍流度提高传热系数, 从而使管程强化传热有了较大的突破。
低肋管是开发较早的换热器之一, 主要应用于强化沸腾传热, 不仅换热系数较高, 而且能有效地扩大传热面积。光滑管的传热面积只是低肋管的38%。螺纹管是一种由钢管经过环向滚压轧制而成的整体低翅片管, 适应于强化对流、冷凝传热。内、外螺纹管换热器可提高传热系数, 螺纹管的总传热系数为光滑管的两倍以上, 一般在满足生产的情况下, 2台内、外螺纹管换热器具有3台光滑管换热器的传热能力。对于相同结构的管壳式换热器, 内、外螺纹管的换热面积是光滑管的1.5～2.5倍。
波纹管是管内流道截面连续不断地突变, 造成流体即使在流速很低的情况下也始终处于高度的湍流状态, 难以形成层流, 使对流传热的主要热阻被有效克服, 管内、外传热被同时强化。波纹管传热系数很高, 一般为传统管壳式换热器的2～3倍。
在无相变换热的情况下, 一般壳程对流换热系数α1小于管程对流换热系数α2, 所以壳程进行强化传热的改进, 可以使总传热系数K有较大的提高。一般采用的方法是管间支撑结构的改善, 为了改进强化流体在壳侧的热性能, 相继推出一些优化结构, 如异型隔板换热器、螺旋隔板换热器, 折流杆式换热器等等。
管壳式换热器管程和壳程的强化传热的各种方法都是围绕传热机理, 从提高传热系数K, 扩大传热面积A和增大传热温差Δtm三个方面来实现的。
2 高效板式换热器结构特点
高效板式换热器在炼油厂的应用, 主要有三个方面的优点。
(1) 传热系数K比较高。
板式换热器与传统的管壳式换热器的主要技术差别是用波纹板形成换热器的沟槽。波纹板叠置并焊接在一起, 形成类似于螺旋形设计的三维流体的沟槽。这些沟槽能造成很强的湍流和混合, 使传热效率比传统的管壳式设备高出3～5倍。湍流强的另一个优点是在换热器壁上的剪切力比较大, 起到减少结垢的作用。实际上, 在相同的工艺操作条件下, 与管壳式换热器相比, 板式换热器中的结垢速度可以大大降低。
(2) 能够多回收热量。
板式换热器的另一个重要的特点是可以非常接近于逆流操作, 这样就能够在单一的换热器壳程中运用温度交叉的程序, 使冷流体被加热到高于流体的出口温度。与高效板式换热器传热效率高的优点相结合, 就能够达到比用传统设备更高的温度, 这在热量回收时特别重要。在热量回收时冷流体可以被加热到非常接近于热流体的温度, 因此可以回收到尽可能多的热量。
(3) 能节省占地面积和安装费用。
换热面积为297.3m2左右的高效板式换热器只需要不到1.49m2的占地面积, 总占地面积 (包括工作面积) 约为9.3m2。相应的管长为6.1m的管壳式换热器的占地面积为14m2左右, 包括工作面积和管壳束牵引在内的总占地面积为55.8m2左右。高效板式换热器紧凑和高效率也降低了设备的净重和工作重量, 这样就可以进一步降低用于基础和钢结构的安装费用。估算一般管壳式换热器的安装成本是初期投资的3～3.5倍, 而高效板式换热器还不到2倍。
3 高效板式换热器在炼油厂的应用
炼油厂大约有50%的能耗用于把原油加热到所需要的加工温度。通常采用换热器串联来回收炼油厂各种产品中的热量, 然后再在加热炉中用燃料气加热到所需要的温度。预热系统的效率对燃料气的消耗量有很大的影响, 因此对炼油厂的操作成本有重大的影响。
管壳式换热器在炼油厂应用已多年, 可是有几个限制因素使炼油厂的操作成本增加:一是管壳式换热器的效率低, 通常要求有数百至数千平方米的传热面积;二是管壳式换热器的典型安排在单一的壳程中不允许温度交叉, 为了有效地回收热量需要多个壳程串联;三是管壳式换热器的投资很高, 特别是加工因素或其他原因需要使用特别的合金钢材;四是安装原油换热系列需要的空间在给定的面积之内可能不可行;五是清洗管壳式换热器很麻烦而且费用高, 还可能造成非计划停车。
在炼油厂的原油蒸馏装置上应用高效板式换热器, 可使预热系统与加热原油有关的能量费用节省25%或者更多一些, 其原因如下:一是板式换热器的效率高, 用一定的换热面积可以回收更多的热量;二是板式换热器可以在单件设备中使温度深度交叉, 每一步预热都能节省空间并增加热量回收;三是使用合金钢材, 使板式换热器的竞争优势大大提高, 用合理的成本可以回收到更多的热量;四是单一壳程的板式换热器的清洗比相同工况下使用的管壳式换热器更快速一些。
加工能力为500万t/a (10万桶/日) 的炼油厂把原油预热到349℃需要供给4亿Btu/h的能量。其中大部分热能通过几步就可以回收回来, 从轻馏分开始直到减压塔底油用原油回收。最后一步预热在加热炉中实现, 用高效板式换热器可以使加热炉的负荷大大降低。
美国一家大型炼油厂为了消除瓶颈, 在原油预热系统中安装9台板式换热器, 于2008年正式投产。通过夹点分析表明, 安装板式换热器与常规管壳式换热器相比, 原油进加热炉入口的温度提高37.8℃, 可节省数百万Btu单位的能量和相应的工艺操作费用。
瑞士的一家炼油厂用常压蒸馏塔顶的直馏不脑油油气预热石油和锅炉给水, 1997年投产。该炼油厂选用了4台钛合金高效板式换热器, 2台并联2台串联。每台板式换热器重约25t, 占地面积约为14m2 (包括工作面积) 。工艺运行的结果如下:锅炉给水从79.5℃上升至352.2℃;原油预热时, 石脑油从59.2℃上升至102.2℃, 原油从113.2℃上升至196.2℃。共回收热量5600万Btu/h, 相当于每年节省燃料成本500万美元、减少排放130万美元。高效板式换热器的制造安装成本200万美元, 投资回收期大约不到4个月, 其节能效果由此可见。
加拿大一家炼油厂2002年正式投产一套生产低硫汽油的加氢装置于, 需要供热1400万Btu/h。为了降低能耗并减少CO2的排放, 该炼油厂决定不建加热炉, 用蒸汽供热, 蒸汽是来自催化裂化主分馏塔塔顶的油气, 用锅炉给水回收热量发生的蒸汽。该炼油厂要从催化裂化主分馏塔的塔顶油气中尽可能多地回收热量, 回收的总量要达到4800万Btu/h。管壳式换热器不能满足生产的需要, 该炼油厂选择了8台耐腐蚀镍基合金钢制造的高效板式换热器, 其中4台并联, 2×2台串联。工艺运行的结果如下:锅炉给水预热 (回收热量4800万Btu/h) , 塔顶油气从11.9℃上升到85℃, 锅炉给水从16.2℃上升至163.2℃。冷却 (回收热量3000万Btu/h) , 塔顶油气从85℃上升至189.2℃, 冷却水从160.2℃上升至198.2℃。回收热量4800万Btu/h, 相当于节省燃料费用430万美元、减少排放废弃物110万美元。高效板式换热器的制造和安装费用约为700万美元, 投资回收期约为15个月, 节能效果非常明显。
4 结语
节能换热器 篇5
1 螺旋螺纹管换热器的设计
1.1 设计依据
SECESPOL螺旋螺纹管换热器依据以下的国际先进设计理论: (1) 螺旋螺纹管设计, 双侧强化传热设计; (2) 利用欧文 (OWEN) 湍流抖振频率准则原理, 消除换热器湍流抖振现象, 热应力自消除; (3) 利用声共鸣许用准则 (Eisinger和Bevins准则) , 抑制声驻波, 降低运行噪音; (4) 利用CFD (计算流体力学技术) , FEM (有限元技术) , 提高计算精度。
1.2 设计及机理
1.2.1 材质
SECESPOL螺旋螺纹管换热器换热管为316L不锈钢, 壳程为316L不锈钢, 以满足不同物料的换热要求。最高耐温400℃, 最高耐压1.6 MPa。
1.2.2 螺纹管束
SECESPOL螺旋螺纹管换热管采用双螺纹管形式, 该管束表面设计周期变化的环形螺纹, 当换热管内外物料流动时, 由于流通截面和流动方向的不断变化, 冲击层流底层, 提高流体湍流强度和湍流的给热能力。
1.2.3 换热管螺旋缠绕结构
换热管束经特殊工艺加工成盘旋缠绕结构。换热管束两端通过先强度胀接后焊接的工艺固定在管板上, 管束与管板封装在换热器壳体内, 管板焊接在两端封头上。单位体积内增大换热面积, 经盘旋缠绕后的换热管束拉伸后长度可达壳体长度的4～6倍, 使热媒体在换热管内停留时间长, 换热更充分。双侧流体通过时, 沿轴向运动, 不断改变流体运动方向。在螺纹管增加湍流强度的同时, 再次强化传热, 保持稳定连续的强化作用, 使传热效果显著提高。
1.2.4 专利100°连接方式
SECESPOL螺旋螺纹缠绕换热器在接管连接方式上有一项与众不同的设计, 即在两端封头上的两个接管中心线间的角度α为100° (如图2) 。此设计对于提高换热器的传热性能、降低结垢倾向都具有显著的效果。该设计已获得国家专利 (专利号:ZL200620127384.4) 。
1.2.5 非对称流设计
SECESPOL螺旋螺纹管换热器管程壳程容积不相同, 壳程容积最大能达到管程容积的4.2倍, 以满足医药、化工等各种不同复杂工况要求。
1.2.6 主设计目的
传热系数是传热设备的一个重要技术指标, 强化换热表面对流传热是提高传热系数的有效措施。SECESPOL螺旋螺纹管换热器通过以上的独特结构设计, 显著提高了换热系数, 实现高效节能。
2 螺旋螺纹管换热器的性能
2.1 耐温、耐压, 寿命长
SECESPOL螺旋螺纹管换热器的换热管束和壳体采用不锈钢材质, 具有统一的膨胀系数, 不会由于压力和温度变化而引起换热器的变形。换热器耐高温、高压, 无需加装减温、减压装置, 最高耐温400℃, 耐压1.6 MPa。同时, 严格按照美国机械工程师 (ASME) 标准设计制造, 设计寿命为40年。
2.2 高效节能
SECESPOL螺旋螺纹管换热器, 因其独特的设计, 显著地提高换热能力, 尤其在有相变的换热工况时, 较传统换热器更有显著优势。在汽水交换如蒸汽加热水的工况下, 常规的管壳式换热器换热系数k值一般最高为6 000 W/ (m2·℃) , SECESPOL螺旋螺纹管换热器其换热系数k值可高达14 000 W/ (m2·℃) , 是常规管壳式换热器的3～7倍。实现热量充分利用, 节省能源。
2.3 体积小, 重量轻, 便于安装
相对于传统换热器体积庞大, 笨重, 需要大型吊装而言, SECESPOL螺旋螺纹管换热器的螺旋缠绕方式, 使其结构紧凑, 满足相同热负荷的工况时, SECESPOL螺旋螺纹管换热器体积只有传统管壳式换热器的1/10左右, 占地面积小, 节省空间;同时也因为体积小、重量轻, 更加便于安装、拆卸, 减少了安装费用。图3为螺旋螺纹管换热器与传统换热器的对比。
2.4 结垢低, 维护方便
换热器结垢会直接降低换热效果, 进而达不到工艺要求, 影响生产, 增加维护费用, 因此尽量降低结构倾向是换热器设计重要因素。
SECESPOL螺旋螺纹管换热器从以下方面来降低结垢倾向: (1) 换热过程降低温度梯度, 减少设备内部结垢因素;独特的螺旋螺纹管长度是壳体的4～6倍, 有效地减小了温度梯度; (2) 采用100°连接, 可以使换热器全部参与换热, 不留死角。也使流体自动冲刷管路, 降低结垢倾向; (3) 提高换热管的表面光洁度, 降低污垢系数; (4) 采用螺旋缠绕结构, 极大地改变流体的流动状态, 形成了强烈的湍流效果。由于流体是螺旋流动的, 在离心力的作用下对管壁有较强的冲刷作用, 因此不易结垢; (5) 最关键是提高流速为5.5 m/s (传统设计为1.2 m/s) , 起到不易结垢并且可以冲刷污垢作用。
3 螺旋螺纹管换热器的应用
螺旋螺纹管换热器在制药行业可应用于反应釜蒸馏回流系统、精馏塔精馏回流系统、尾气回收系统、干燥系统、高温灭菌系统、CIP系统、发酵液或物料冷却、纯化水或物料加热、注射液冷却系统。
某药业有限公司按照原设计为四种物料的塔顶冷凝回流, 根据医药设计院的原始设计, 冷凝换热量合计为10 874 kW, 需要换热面积总计1 058.7 m2, 设备占地面积为800 m2。选用螺旋螺纹换热器进行优化设计, 在保证工艺需求的前提下, 取得较高的经济效益: (1) 换热面积大大降低, 使用螺旋螺纹换热器换热面积为297.7 m2, 是原设计的1/3左右, 大大节约设备投资; (2) 占地面积减少, 采用螺旋螺纹换热器占地面积不足400 m2, 可以减少约400 m2的基建费用; (3) 螺旋螺纹管换热器体积小, 安装方便, 安装费用降低30%; (4) 设备安装方便, 大大缩短了50%安装工期。通过上述数据可知, 螺旋螺纹管冷凝器性价比高, 在医药中间体生产中物料的冷凝回流应用有很大优势。该用户应用后认为:冷凝效果好, 充分体现了螺旋螺纹换热器螺旋缠绕换热管的高技术优势;冷凝速度快 (原5 000 L的反应釜6 h一个生产流程, 采用螺旋螺纹管换热器只需要4 h) , 大大提高了生产效率, 同时因螺旋螺纹换热器全焊接耐高压的特点, 大大减少了设备的检修费用和工时。
随着节能减排工作的深入, 目前如浙江东邦药业公司、浙江昂利康制药、新时代药业、鲁抗集团、新合成股份、石药集团、华药集团、瑞阳制药、齐都制药、华海制药、无锡制药等上百家企业都选用螺旋螺纹管换热器, 其均能在节能减排方面起到积极作用。
4 结语
综上所述, SECESPOL螺旋螺纹管换热器是实现了双面强化传热的高效换热器, 同时具有安全、高效节能、体积小、维护费用低、使用寿命长等特点, 相对于传统换热器其为具有划时代意义的节能减排产品。但是, 螺旋螺纹换管换热器不能适用下述情况: (1) 含Cl-量超标等对不锈钢强腐蚀的物料; (2) 物料加热冷却过程中易结晶造成换热管严重堵塞的工况。
参考文献
节能换热器 篇6
1 锅炉应用超导热管换热器的价值分析
煤作为目前最主要的传统燃料, 它的燃烧会对环境造成严重的污染。据有关资料统计, 每节约1吨煤, 可减少CO2排放量约2.6吨;减少二氧化硫排放量约8.5Kg;减少氮氧化合物排放量约7.4Kg;减少一氧化碳 (CO) 排放约0.5Kg (CO按国际排放标准计算) 。
传统壳管式省煤器由于结露而引起硫酸腐蚀, 甚至穿孔现象时常发生, 严重影响锅炉的运行安全。目前的锅炉都是通过提高排烟温度来缓解结露和腐蚀现象的产生, 烟气温度居高不下。我们开展“超导热管换热器锅炉余热回收中的应用”研究, 正是通过开发新型、高效的超导热管换热器, 代替传统省煤器、空气预热器和普通热管换热器, 充分回收各类锅炉烟气以及其他余热, 从而提高锅炉等设备的热效率, 达到节能、减排和保护环境的目的。
2 热管换热器结构特点及工作原理
热管是一种传热性极佳的导热构件, 常用的热管由三部分组成:主体为一根封闭的金属管, 内部空腔内有少量工作介质和毛细结构。管内抽真空, 使其在非工作状态时保持真空。热管一般由管壳和内部工作液体组成。管壳是钢制的、抽成真空的密闭管壳;工质是经过与管壳相容性选择的液体。
热管换热器由两端密封的翅片管, 将热管元件按一定行列布置, 成束装在框架的壳体内, 用中间隔板将热管的加热段和散热段分隔开, 构成热管换热器。中隔板采用了有效的密封装置, 做到不渗漏, 热管原件便于组装、拆卸、清洗和更换。
超导热管的工作原理是热管一端受热时管内工质汽化, 汽化后蒸汽向另一端流动并遇冷凝结向散热区放出潜热。冷凝液借重力作用回流, 继续受热往复循环将大量热量从加热区传递到散热区, 热管内热量的传递是通过工质的相变以潜热的方式进行的。
3 超导热管换热技术的优越性
超导热管技术的优越性体现在以下几个方面:
3.1 适用范围广。
超导介质适用温度范围为60~1000℃。
3.2 节省钢材, 优化传热。
设计上可不考虑耐压强度, 只考虑传热性能、耐腐蚀和稳定性即可。
3.3 可消除导热死区。
水及其他液体工质在高温相变过程中和母管金属有不同形式的化学反应, 如水热管内就易产生氢气等不凝气体, 从而在热管上部形成导热死区, 影响传热效果, 而超导介质热管不存在此问题。
3.4 超导热管安装方便, 不受安装位置限制。
一般热管必须依靠重力实现液体的循环。超导热管可任意安装, 只要有温差就可传热。
3.5 良好的导热性。
导热速度快, 强度大, 效率高, 超导热管热量的传递随着温差增加而增加, 一般液体工质其汽相速度不能超过音速, 一旦达到音速, 即出现“阻塞”现象 (附图:热管热传递速率) 。
3.6 具有良好的等温性。
试验证明, 一根长2m的超导热管, 其一端置于80℃的热水中, 另一端置于无风的大气中, 热、冷两端温差不大于1℃;而同样条件下的一般液体 (如水) 工质热管, 热、冷两端温差高达4℃。这说明超导热管具有良好的等温性, 传热阻力小。
4 超导热管换热器运行特点
由热管组成的热管换热器具有以下特点:
4.1 热管换热器的冷、热流体完全分开流动, 可以比较容易实现冷、热流体的完全逆流换热:同时冷热流体均在管外流动, 由于管外流动的换热系数远高于管内流动的换热系数, 且两侧受热面均可采用扩展受热面, 所以, 用于品位较低的热能的回收非常经济。
4.2 对于含尘量较高的流体, 热管换热器可以通过调整热管结构尺寸, 扩展受热面形式, 以解决换热器的磨损、堵灰等问题。
4.3 热管换热器用于带有腐蚀性的烟气的余热回收时, 可以通过调整蒸发段、冷凝段的传热面积来调整热管管壁温度, 使热管尽可能避开腐蚀性最严重的区域。
我们根据不同温差、工艺参数和管壳材质, 试验、研究、优化工质的选用, 达到提高传热效率和延长换热器使用寿命之目的。
通过使用新材料、碳钢热管内壁涂涂料、选用新型工质, 使我们新开发的新型热管换热器, 在保持高效传热的基础上具备了新的优势。超导热管的工作介质具有超常的热活性和热敏感性, 遇热而吸, 遇冷而放。这种热超导工质在一定温度下被激活, 并以分子震荡形式来传递热量, 它超强导热性能使其导热系数是一般金属的一万倍左右, 是水热管的十倍左右, 在传导方向上几乎没有温度的衰减并能以极快的速度传递 (超音速传递) 。
5 超导热管换热器的应用范围
该设备可广泛应用于燃气、燃油锅炉和立式、卧式燃煤锅炉, 以及其他利用余热回收的装置。
只要是有温差存在, 需要传导或交换热量的领域, 都可以运用超导余热回收技术解决, 而且比传统方式大幅节约能源和资源。新型超导热管换热器也可用于蒸汽冷凝水、锅炉排污水等低热液体的热量回收, 应用范围广泛。目前, 我们的研究已经取得良好效果, 新型热管换热器HCRG-XA、HCRG-XB型等已经在山东得到广泛认可。
6 超导热管换热器在锅炉节能中的应用效果分析
超导热管换热器对工业锅炉的余热回收主要是针对锅炉的烟气余热、蒸汽冷凝水余热等回收利用。
我们的研究开发的超导热管换热器已经取得良好效果, 新型超导热管换热器HCRG-XA、HCRG-XB型等已经在山东各地锅炉尾部烟道安装并投入使用, 在节能方面取得了理想的效果。北京节能环保中心对山东日照昌华公司蒸汽锅炉 (型号为SZL4-1.25-AⅢ) 使用近半年的超导热管换热器HCRG-4B的应用效果进行了全面的检测。经过测算, 得出如下结论:经检测SZL4-1.25-AⅢ型SZ4302号蒸汽锅炉安装HCRG-4B型余热回收器前, 平均热效率为72.01%, 安装后平均热效率为78.21%, 锅炉热效率提高了6.2%, 节约燃料率达9%以上。再如山东潍坊美林公司于2010年6月在6t/h蒸汽锅炉的尾部安装了超导热管换热器HCRG—6B后经过调试、检测证明, 该设备使用后, 可使锅炉的热效率提高6%, 节约煤约8.7%。该项目于2010年5月份国家质检总局组织专家鉴定, 该超导热管换热器技术的传热、节能效果达到国内先进水平。
7 结束语
节能换热器 篇7
关键词：节能设计,板式换热器,供热系统,板片
随着城市集中供热事业的不断发展, 板式换热器得到了较好的应用。板式换热器与其他换热器相比, 具有应用效率高、占地面积小、材料耗费较少等特点。因此, 板式换热器在化工、石油和供热等行业中的应用较为广泛。但板式换热器的选择过程十分复杂, 且需要优化供热系统。因此, 本文主要分析了节能设计在板式换热器供热系统中的具体应用方法, 并分别对供热系统的工作原理、系统设计中存在的问题和供热系统优化设计的方法等进行了分析。
1 板式换热器供热系统的工作原理分析
板式换热器主要由多个板片组装而成, 且各个板片间均留有一定的空隙。当流体经过板片时, 板片之间的间隙能起到冷热交换的作用。由于流道空间非常小, 流体在流经板片时的速度较快, 易形成湍流, 湍流间会形成较大的波纹。湍流波纹的影响大大提升了板式换热器的换热性能。与一般的换热器相比, 其换热性能优于一般的换热器, 这是板式换热器可代替一般换热器的重要原因之一。此外, 湍流波纹还会增强板片的刚度, 当两种流体流过板片四个角的孔洞后会在板式换热器中形成流道, 最后形成顺向或逆向流动。此时, 可将板片当作流通介质实现热量的交换, 进而完成板式换热器的供热环节。分析板式换热器供热系统可进一步了解其存在的问题, 比如板片的承受能力、流程安排能否改变、湍流波纹能否得到有效应用等。根据以上分析, 我们应不断优化与板式换热器结构有关的设计, 从而提升换热器供热系统的换热性能。
2 板式换热器供热系统存在的问题
图1 为板式换热器供热系统存在的问题。
2.1 换热与降压的匹配问题
对于板式换热器而言, 换热系数与通道中流体的流速成正比, 即当通道内流体的速度较快时, 换热系数会增大, 且流速加快会导致流体受到的阻力不断增加, 进而加大了流体压力的损耗。因此, 应选取适当的流速或寻求压力损耗与换热系数的平衡, 从而不断提升板式换热器供热系统的综合性能。
2.2 研究不够完善
板式换热器在我国的起步较晚、研究时间较短, 这在一定程度上限制了供热系统的发展, 进而对供热系统的节能设计造成了影响。此外, 我国对板式换热器的研究不够深入, 缺乏一定的技术专利。因此, 相关部门应加大资金投入, 购买相应的专利。
2.3 应用场合受到限制
板式换热器具有独特的优势, 但也存在一些问题。就当前供热系统的设计而言, 存在很多缺陷, 比如节能设计在供热系统中的应用受到了限制, 主要表现在换热器难以在高温、高压的环境中运行。这是因为板式换热器中的核心元件为较薄的金属片, 其承受压力的能力有限, 而板式换热器常用于重工业生产中, 这就需要板式换热器具备较强的承受压力的能力。由此可见, 对于板式换热器供热系统而言, 突破以往应用场合的限制是其应用节能设计的基本条件之一。
3 供热系统节能设计的优化方法
在分析了板式换热器的工作原理后, 深入了解了影响其换热性能的因素, 比如板片的波纹、流速、换热系数、流道的安排等。对于板式换热器供热系统的节能设计而言, 应充分考虑其影响因素, 不断优化供热设计中的各个子系统, 具体方法如图2 所示。
3.1 不断优化整体设计
对于整个板式换热器供热系统而言, 节能设计不只是在供热系统的设计环节中需要考虑的问题, 在换热器方面也需考虑该问题。因此, 在优化供热系统板片的同时, 还应优化板式换热器的结构和功能, 从整体上实现供热系统的节能优化, 从而实现供热系统的节能设计。此外, 对于不同的应用要求和场合, 应合理选择优化的方法和系数。
3.2 不断优化板片设计
在板式换热器供热系统中, 优化板片是非常关键的环节, 主要包括以下2 步: (1) 板片承受压力的能力对板式换热器供热系统的性能影响很大, 因此, 需要研制一些性能良好的制作材料, 这也属于研发换热器的主要研究方向之一。 (2) 优化板片强度及其表面的波纹。应仔细分析板片波纹的类型、高度和波纹角等。只有合理优化板片设计, 才有可能实现板式换热器供热系统的节能设计。
3.3 匹配换热系数与压降
换热系数与压降的匹配主要指平衡流体所受压力的损耗和换热系数。通常情况下, 可采用传热的单元数法、对数的平均温差法和单侧的压降最大化的利用法等。这样做的主要目的是有效分析板片可承受的最大压降或最适宜的压降, 从而准确推算出流体在流经通道时的压降和流速, 从而找到一种压降值最大的设计方法, 并找到比较合适的换热系数与降压匹配, 从而增强板片承受压力的能力。
3.4 合理安排流道
流道安排的合理性与板式换热器供热系统的性能有直接关系。串联型、混联型的流道安排存在较大的差异, 比如在换热系数与压降存在很大的差距时, 就需要应用混联型流程的流道安排。因此, 对于板式换热器供热系统的节能设计而言, 既要考虑板式换热器的应用场合, 又要考虑其能承受的压力和流体流速。只有不断综合分析各种因素, 才能设计出比较优秀的换热器供热系统, 即最节能的板式换热器供热系统。
4 结束语
总而言之, 在优化板式换热器供热系统的设计方法时, 设计人员应明确优化的目标和方向, 从而实现供热系统的节能设计, 并从供热系统设计的具体方法入手, 在此基础上进行整体性的优化设计。只有这样, 才能真正地设计出与人们需求相符的板式换热器供热系统。
参考文献
[1]陈山雨, 李锐.集中供热系统板式换热器热工性能研究[J].建筑科学, 2014, 10 (08) .
换热站节能控制系统研究 篇8
1 换热站构成
换热站和热水管网是连接热源和热用户的重要环节, 在整个供热系统中起着举足轻重的作用[2]。热水管网又分为一次网与二次网, 一次网是指连接于城市管网与换热站之间的管网。二次网是指连接于换热站与热用户之间的管网。换热站是指连接于一次网与二次网并装有与用户连接的相关设备、仪表和控制设备的机房。
2 换热站节能控制中亟待解决的问题
2.1 换热站控制方式
通常换热站的调节控制方式为根据室外温度的变化, 按照制定的二次网供、回水温度曲线, 自动控制一次网供水的流量和供热量。供热管理部门根据室外温度规定回水温度为一定值, 但由于目前的换热站大多缺乏先进的控制方式, 虽然保证了回水温度达到要求, 但远端用户的供热效果通常难以得到保证, 想要使远端用户的供热效果得到保证, 通常是使供水温度远高于设计要求值, 这种方式虽然满足了远端用户的要求, 却增加了热损失及供热量, 浪费了能源。
2.2 循环泵的变频控制
水泵是热网一次和二次网系统的主要设备, 其电耗大小不但对电资源有影响, 也对运行成本有显著影响。水泵的流量和扬程的选择与配置是十分重要的, 选择与配置得当, 装机电功率合适, 运行工作点处于设备高效率区域, 电耗少。选择与配置不当 (一般是偏大) , 装机电功率偏大, 运行工作点偏离设备高效率区域, 则电耗多, 两者的差值可达10%～30%。
2.3 补水定压方式
热网补水率可近似认为 (忽略水热胀冷缩的补充) 是输送过程失水的指标。目前, 二次网运行补水率差别很大, 在0.5%～10%范围变化。正常情况下, 应在2%左右;好的, 补水率可在1%以下;差的, 管道泄漏和用户放水严重, 补水率可达10%左右。系统泄漏丢失的是热水, 补充的是比回水低得多的冷水 (一般是10 ℃～15 ℃, 要把它加热到供水温度其热耗至少是循环水的3倍 (二次网运行供水温度一般为55 ℃～85 ℃, 回水温度40 ℃～60 ℃) 。这就是说, 系统补水不仅是水耗问题, 热耗是更大的问题。
2.4 换热站调节
近年来普遍实行冬季24 h持续供热, 在许多供热系统中, 热用户用热需求明显不同, 因此, 在现实中的诸多环节存在着巨大的节能空间, 只因缺乏有效可行的调节手段, 在供热管网中无法区别管理, 而任凭热能无谓的消耗。因此, 在热网中有必要对热用户区别管理, 进行有效的调节控制, 根据热用户的特点分区域分时段供热。至今仍然有大量的系统不同程度地采用“大流量小温差”来缓和这一问题。
3 换热站节能控制系统设计
西安市某高校供热网由东、西两个供热区域组成。东供热区域包括东教学区和东家属区两部分, 供热面积达30多万平方米。西供热区域主要包括西教学区和西家属区两部分, 供热面积达20多万平方米。换热站节能控制系统主要包括上位机监控操作站, 换热器就地控制站及智能区域供热控制器。上位机监控操作站 (以下简称操作站) 与换热器就地控制站 (以下简称就地站) 通过以太网进行通信, 操作站与智能区域供热控制器通过GPRS进行通讯, 完成数据的传输、远程监控及操作。
3.1 换热站控制器
换热站控制器主要由西门子公司的S7-300系列PLC (可编程逻辑控制器) , 现场触摸屏等构成。压力、流量变送器, 电动调节阀, 变频控制柜中各信号与PLC相连。该控制器对运行工况进行实时监控, 对2个旁通阀、4台循环水泵、4台补水泵等进行智能控制。控制功能包括旁通阀的开度;主、备用泵 (循环水泵、补水泵) 的定时切换;系统信号检测和故障报警等。
换热站控制器对温度的调节控制就是要保证二次网有一个预设定供水温度, 该温度随室外温度变化而变化, 并且可分时段进行补偿。控制部件是换热站一次网的旁通阀T, 该阀门控制换热器的一次供水量。将预设定温度作为给定值, 测量温度值作为反馈值, 阀门的开度作为输出值, 保证二次供水温度的恒定。当换热器的二次网供水温度低时, 控制器自动将旁通阀关小, 增加二次网的供热量;当二次网供水温度高时, 将旁通阀开大, 减少二次网的供热量, 以此改变传送到换热器的热能, 使二次网的供水温度稳定在设定值附近, 达到节能的目的。
采用变频器控制循环水泵的运行可随时调节水泵的转速以适应地势和楼层等的变化带来的资用压头的变化;当系统采用量调节时, 采用变频调速可使循环水量随着室外温度等因素的变化而不断变化, 可避免按设计热负荷进行供热而造成的不必要浪费;变频器的软启动功能及平滑调速的特点还可实现对系统的平稳调节, 使系统工作状态稳定, 延长供热设备和各部件的使用寿命。
3.2 阀门配置
为保证管网压力的稳定和水力平衡, 保证各个热用户都得到设计的水流量, 就需要为不同的区域和建筑设置安装动态平衡阀。这种动态流量平衡阀不需要对系统进行初调节, 只是由于选型不同, 有的需要进行一次设定, 并且这种设定非常简单, 仅需根据设计流量, 按厂家提供的图表设定一个数字即可。它的优点是:节省时间, 不需初调节, 水力稳定性好。
3.3 节能分析
现取西换热站控制的西教学区域为例, 采用建筑物供热面积热指标法, 对西教学区全部建筑进行按原供热方法全年能耗计算以及采用分时分区供热后能耗计算, 从而得出全年节能总量。
1) 传统供热方法全年供热期热负荷计算:
利用建筑面积热指标法, 供热量 (单位为kJ) 的计算公式如下[4]:
Qn=qf·F·N×24×3.6 (1)
其中, Qn为建筑物全年供热总能耗;qf为建筑物供热面积热指标, 取70 W/m2;F为供热建筑物的建筑面积;N为供热期天数。
将需要冬季供热的建筑物总面积163 409 m2代入式 (1) 可得到按传统供热方法全年总能耗, 即:132.7×109 kJ。
2) 分时分区供热热负荷分析:寒假期间热能耗计算如下:
Q1=ϕ·qf·F·N×24×3.6 (2)
其中, ϕ为温差修正系数;其他符号意义同前。
非寒假期间热能耗计算如下:
Q1=qf·F· (N-35) ×24×3.6 (3)
其中, 各符号意义同前。
将建筑面积和每天所需的正常供热时间分别代入式 (2) 和式 (3) 即可得到供热的年能耗量、寒假及非寒假能耗量。
计算可得, 采用传统供热方法, 西校区供热区域全年供热总能耗为132.7×109 kJ, 而采用分区域、分时段供热方法, 全年总能耗降低为97.5×109 kJ, 节省能耗35.2×109 kJ, 节能率为26.5%。
4 结语
本文针对目前换热站构成的现状, 采用了一种换热站计算机监控系统的解决方案, 包括系统的各组成部分如何来实现。该系统提高了现代化管理水平, 减轻了生产管理人员的劳动强度, 使其能科学有效地控制和管理换热站;作为值班人员的工具, 使换热站能够安全、稳定、节能地运行, 提高了热网的经济和社会效益。
参考文献
[1]徐伟, 邹瑜.供热系统温控与热计量技术[M].北京:中国计划出版社, 2000.
[2]江亿.我国建筑能耗状况及有效节能途径[J].暖通空调, 2005 (5) :30-40.
[3]李海峰.建筑节能的意义与节能途径[J].山西建筑, 2008, 34 (8) :257-258.