烟气余热回收计算docxWord文件下载.docx

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爬低发

余热回收器

f一

l

L

厲0冋收

图10・12热平衡体系示意

料低位发热值Qdw的乘积,

kj/h；

有效能量，即被加热对象的吸热

量，kj/h；

Qis一炉内损失热量，包括未完全燃烧

损失热量，散热损失热量等,

出炉烟气带走的损失热量,

kj/ho

按国标GB2587《热设备能量平衡通则》规定•以环境温度为基准温度，则燃料和冷空

气的带入热量为零，而

Qys=BVy（/y—Zy）式中Vy——单位量燃料产生的烟气量，m3/kg;

，b——分别为出炉温度下和环境温度下的烟气比熔，kj/m\Qe与Q,之和称为留炉热fiQn,则热平衡关系可改写为

BQdW=Q||+BVy（/y~/y）

Qu=BLQnw-Vy（r；

-/；

）]

（103）

式（10-3）右端的方括号内为单位量燃料的留炉热量。

在回收余热预热空气的情况下，回收热量送入炉膛，最终排烟带出的损失热量减少，节约了燃料。

炉膛热平衡关系式为

Bi（QDw+QhO=Qu+B1Vy（r；

）

（10-4）

Qu=Bi[Qdw+Qhs—匕（匕一I；

式中，Qh、为单位量燃料的回收热量，而方括号内是新的单位量燃料的留炉热量。

为了分析单纯由于回收余热所造成的节能效果，要规定如下条件。

1加热负荷不变，即Q不变。

2燃料不变，且过最空气系数不变，即Qow和匕不变。

3留炉热最不变，因而Qs不变。

实际上预热空气后，炉内温度上升，未完全燃烧损失会减少，而散热损失会增大，但总的Qs占的百分比不大，故取其为不变。

4环境温度不变，故儿不变。

5加热对象温度不变，出炉烟气温度不变，故r；

不变。

根据上述条件，可得节能率为

（10-5）

Qz

~B万_©

DW+Qhs_匕（1；

_丽

这就是通常采用的算式。

留炉热蜃总值不变，但单位量燃料的留炉热量增大了（增加最即为QhJ，故燃料消耗量减少。

Qh,越大，节能率也越大。

另外，对于一定的Qhs值，出炉烟气温度高低不同，节能效果也不同。

I；

值大时，原来的单位量燃料的留炉热量小，同样的Qu值起的作用就大，节能率就高，这是可以理解的。

利用余热预热空气可以提高出炉温度，但这绝不意味着可以提高节能率，因为这破坏了规定的可比条件。

采用余热回收预热空气的前后，若岀炉烟温不同，对燃料耗量的影响就掺入了别的因素。

提髙出炉烟温.将冲减余热回收的节能效果，甚至使综合的节能率为负值。

10.3.2出炉烟气温度变化时的节能率

（10-6）

（10-7）

若其余条件不变，出炉烟气温度有变，烟气比熔为则有

Qi=B2[Qi）w+Qh$—Vy（<

；

2—I；

当时，B2>

Bm节能率

&

=i-竽V&

邑是考虑余热回收和出炉烟温变化两个因素的综合节能率•其算式为

伫二缶一耳（践二_

_Qpw+Qhs—匕（人2二耳>

io.3.3余热回收率与节能的关系

在回收余热时，余热回收率P是指回收送入炉膛的热量占出炉烟气带岀热韋的百分

比，即

Qhs

Vy（Z；

~7y）

Qhs=PVy（/；

（10-9）

（10-10）

P是指在已经节能（燃料耗量为b）情况下出炉烟气带出热量的回收程度，而不是与未回收余热（燃料耗量为〃2）的情况相比较。

故它不能直接反映冋收余热的节能效果，不能取代节能率，但是与节能率有一定的关系，因为P值大，Qhs值就大，节能率也就越高。

节能率&

与余热回收率P之间的关系为

PVy（Z；

-I；

曰一^DW—（l-P）Uy（K—儿）

（10-11）

式中，为单位量燃料的岀炉烟气带出热量。

若令

（10-12）

则有

（10-13）

P值大，&

值大；

R值大，&

值也大。

这与前面的分析是一致的，这里的尺大，是指原始的r;

而余热回收前后的r;

是相同的。

若余热回收前后出炉烟温不同，则有

<

x=py（r；

2-儿）

（10-14）

而令

RlQdw

（10-15）

及

—Vy（r；

2—C）

Qdw

（10-16）

即得

p&

-s

（10-17）

余热回收率与热效率的关系

回收余热前后的热效率为

Qe

"

BQnw

H]Qdw

则

由热平衡关系式

Q产Qc（l+L）

（10-18）

（10-19）

（10-20）

（10-21）

BQdW=Qll+BVy（r；

—I；

）=Qe（l+Lj+BVyC/yIy）

BiQdw=71BiQdw（1+L）+BiQdwR—B\Qh»

=0BiQdw（1+L）+（1—P）B]QdwR

（10-24）

可得

1-R+PR

01+L

（10-25）

故有

APR

刃-厂△厂1+L

（10-26）

r）Y-R

（10-27）

节能率与效率的关系为

广一可—PR

白1?

l1—（1—P）R

（10-28）

1-R

^1+L

（10-23）

与前述一致。

10.3.5预热器预热空气和燃料的压力补偿

空气和燃气预热后体积膨胀，将导致按标准状态计算的体积流量（热风炉燃烧能力）降低。

气体受热的流量变化可由下式求岀。

（10-29）

式中<

7v0（t）——预热至温度丁时按标准状态计算的体积流量，m3/h；

<

7v0——预热前气体的体积流量，m3/h（标态）；

T——气体预热温度，K。

在燃气、空气均预热时只需按温度较高者计算。

提高气体压力以增大流最是补足原流最最常用的方法。

其计算式为

（10-30）

/>

«

（!

）=（1+273）/>

式中Pr（t）一一预热温度为T时补足原流量需要的压力（表压〉，Pa；

——原压力（表压），Pa。

若按热力计算，由于预热回收了一部分热量，实际不必达到原流量即可恢复原热能力。

此时的流量应是

So（R）

对于燃气

（10-31）

对于空气

_%（k）

1丄Zt（K）Va（K）

*Qdw

式中9v0（t.R）»

7*0（t.K）分别为达到原热能力时的燃气与空气流量，m3/h（标态）;

仇（小<

/v0<

k）——分别是预热前燃气与空气的体积流量，m3/h（标态）；

人（R）,人K）——预热温度为丁时燃气与空气的比熔，kj/m?

（标态）；

Va（K）——实际空气消耗量,m3/h（标态）。

达到热能力的流量同恢复原燃烧能力的流量之间的压力关系是

（10-33）

=Pz

L5o⑴■式中兀⑴——达到原热能力流量时的压力（表压）。

10.3.6换热器回收余热注意事项

热风炉用换热器通常设置在烟道内用于预热助燃空气，因而亦称为空气预热器。

无论是用来预热空气还是用来预热燃气，它所回收的热量都直接返回炉内，故可近似地将回收的余热折合为燃料节省量。

不过这部分热量实际上更有价值，因为它是在不产生烟气的情况下获得的“净”热承，对提高燃烧温度更有利，由它折合测算出的燃料节省量通常也要大一些。

利用换热器回收余热有投资少、见效快、效果好等优点，特别是它能保证炉子运行工况的相对稳定（回收热量无周期性波动），故应用很广。

设置换热器主要应注意以下几点。

1用换热器预热空气或燃气后对燃烧器能力有影响，需作相应补偿（见10.3.5预热器预热空气和燃料的压力补偿）。

2换热器有较大的阻力损失。

若原供风系统未考虑此情况，则应作相应的计算、调整。

3烟道内阻力增大会影响抽力。

增设换热器后需对原烟道作适当改造。

4换热器设置处及前段烟道应很好绝热，以尽量减少烟气温度降，且换热器应靠近炉体，烟气的中间流程愈短愈好。

5对用于空气预热的换热器要采取防过热措施，主要包括防止节流时过热的排空保护与防止髙温烟气使普通金属对流型换热器过热的降温保护。

预热燃气用的换热器要设置有置换保护系统。

气密性差的换热器不能用于燃气预热。

10.4典型余热回收装置结构与性能

10.4.1热媒式换热器

用热风炉的烟气余热对髙炉煤气和供给高炉的风进行预热，不仅可提高风温，而且可节约高炉煤气。

由于热风炉烟气温度较低，一般只有200〜300X?

回收这样较低温度烟气的余热需要特殊的较髙回收效率的换热器，如热管换热器、热媒式换热器等。

10.4.1.1热媒式换热器烟气余热回收工艺流程

如图10・13所示，该设备是利用热媒体循环回收热风炉废热，预热助燃空气和煤气的装置。

即在热风炉废气管中设置一台废气热回收设备，助燃空气管中设置一台助燃气体预热器，煤气管中设置一台煤气预热器，用配管把各热交换器连接起来・配管和换热器中充满热媒体（热媒油&

800）,用循环泵4或5循环该热媒体。

循环泵送往废气回收设备的热媒体被废气热升温后，再被送往助燃气体预热器和煤气预热器来预热助燃空气和煤气，同时热媒体降温返冋回油罐。

循环系统内因热媒体温度变化而引起的膨胀收缩被连接于循环系统的膨胀罐吸收；

为防止热媒体氧化，膨胀罐内部用氮气密封；

为接受供给热媒体并且为了方便设备的维修和保

7

图1073热媒式换热器余热回收工艺流程

1一废气热回收设备；

2—助燃气体预热器）3—煤气预热器；

4,5—循环泵！

6—补油泵.7—膨胀Mh8—冋油Sh9-储藏罐

养，还设置了储藏罐和补油泵。

储油罐可容纳系统内所有的热媒油。

10.4.1-2热媒式换热器烟气余热回收工艺特点

（1）

in

热媒体采用化学性质稳定，流动性、余热性良好，具有高沸点、高闪点的矿物有机油。

该油价格昂贵，所以对设备的安装要求极高•密封性要好。

由于该油性能稳定，温度容易控制，不会腐蚀换热器.从而使系统能够长期有效地回收热量。

（2）油媒压力波动小余热回收系统工作时，热媒体会随温度变化反复膨胀和收缩，引起压力波动，影响系统的正常工作。

由于在热媒循环泵入口前回油管路上设有热媒膨胀罐，系统充油后，将膨胀罐液位调整到设计给定位置后再充氮蓄压。

当热媒体随温度变化而发生体积变化时，膨胀罐能维持系统中介质压力在一定范围内均衡，不至于由于压力过高破坏设备，或由于压力过低而使系统发生倒空现象。

实际运行中，当热媒体温度在80〜3009范围内波动时，膨胀鑼液面压力为30〜50kPao

（3）运行稳定热风炉工作时，烟气温度在140〜3501范围内不断变化。

烟