电厂余热回收方案2.docx

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电厂余热回收方案2

****有限公司

节能减排技术应用方案

锅炉余热回收系统

****有限公司

20**年*月*日

1项目背景和提出的必要性

随着我国人口的不断增加和经济的快速发展，资源相对不足的矛盾日益突出，寻找新的资源或再生资源，以及合理的综合利用现有的宝贵资源将是我国今后如何确保经济可持续发展的关键所在。

党的十七大明确提出加强能源资源节约和生态环境保护，增强可持续发展能力。

坚持节约资源和保护环境的基本国策，关系人民群众切身利益和中华民族生存发展。

必须把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置，落实到每个单位、每个家庭。

落实节能减排工作责任制。

建设科学合理的能源资源利用体系，提高能源资源利用效率。

开展资源综合利用，是我国的一项长期的重大技术经济政策，也是我国国民经济和社会发展中一项长远的战略方针。

2项目的技术基础

2.1热管原理

现在，在与传热有关的技术领域中，“热管”正在被越来越多的人们所认识，所熟知。

热管，这一被称之为超导热体的高效传热元件，从它刚刚问世，就以它独特的传热特性引起了人们的极大兴趣。

热管，较精确的定义，称之谓“封闭两相传热系统”，即在一个封闭的体系内，依靠流体的相态变化（液相变为汽相和气相变为液相）来传递热量的装置。

热管的这种传热原理，首先于1944年由美国人高格勒（R•S•Gaugler）所发现，

并以“热传递装置”（HeatTransterDevice）为名取得专利。

到六十年代初期，由于宇航事业的发展，要求为宇航飞行器提供高效传热元件，促使美国洛斯—阿拉莫斯科学实验室的格罗费（G•M•Grover）于1964年在独立工作的基础上，再次发现这种传热装置的原理，并命名为热管（HeatPipe）。

一个圆筒状的容器，内部衬以多孔性的材料，将容器内部抽成某种程度的真空，然后注入一定量的液体（工质）并将容器密封起来。

这样，一支热管就做成了。

如果将热管的一端加热，另一端冷却，中间一段用某种材料绝热起来，这时，热管内部将开始两相传热过程。

加热段的工质将沸腾或蒸发，吸收汽化潜热，由液体变为蒸汽，产生的蒸汽在管内一定压差的作用下，流动到冷却段，蒸汽遇到冷的壁面会凝结成液体，同时放出汽化潜热，通过管壁传给外面的冷源，冷凝下来的液体靠管内壁的多孔物质所产生的毛细管力再回流到加热段，重新开始蒸发吸热过程。

这样，通过管内工质的连续相变，完成了热量的连续转移。

当热管在地面上应用时，可以让重力来帮助凝液回流，这时，只要将热管倾斜放置，加热段在下，冷却段在上就可以了，这样的热管叫重力辅助热管。

由于重力可以帮助回流，对吸液芯的要求大大降低。

如果将热管垂直放置，管内不加吸液芯，完全靠重力回流液体，这样的热管又叫热虹吸管。

由此可见，热虹吸管结构简单，制造容易，成本低廉，因而广泛地应用于节能工程中。

热管由于靠工质的相变传热，因而具有优异的传热特性，如果将一支热管与外表尺寸完全相同的一支铜棒进行比较，将它们的一端同时插入热源中，当二者传递相同的功率时，热管具有良好的同向等温性，而铜棒却有明显的温度降落，因此，热管的传热特性可以这样来描写：

它可以很小的温差下传输大量的热量。

热管的相当导热系数比导热性能良好的铜可高出数百倍，因而有超导热体之称。

2.2热管换热器的分类和结构特点

由热管元件组成的换热设备叫热管换热器。

在余热回收系统中，太阳能和地热资源的开发利用工程中，在各种电子/电器设备的冷却散热中，热管往往不是以单支元件的形式应用的，而是由若干支、甚至几十支、几百支热管组合起来应用的。

也就是说，热管换热器是其主要应用形式。

对工业用的热管换热器而言，按热管两端的冷热流体的不同，可分为：

（1）气—气型热管换热器

（2）气—液型热管换热器

（3）气—汽型热管换热器

（4）液—液型热管换热器

下面对常用的几种形式加以说明：

（1）气—气型热管换热器

在气—气型热管换热器中，参加换热的冷热流体都是气体，例如从烟气中吸收余热加热空气的热管空气预热器，就是烟气（热流体）与空气（冷流体）之间的换热。

其结构特点为：

由若干根热管组成一个管束，中间用隔板分开，一边走烟气（排气）为加热段，另一边走空气（给气），为冷却段，排气与给气的流动方向可以相反（逆流），相同（顺流）或交叉（交叉流）。

不过，一般采用逆流的方案，因为逆流时，冷热流体具有较大的传热温差，有利于传热。

此外，对于气—气型换热，热管外表面都有翅片，以增强传热，翅片又叫扩展表面，加工方法有高频焊、镶片、绕片、串片或整体轧制。

带翅片的热管气—液型热管换热器

气—气型热管换热器的主要应用场合有：

锅炉或各种加热炉、窑炉的空气预热，加热空气用于助燃或用于其他目的节约燃料和能源。

从各种干燥设备的排气中吸收余热，加热新鲜空气，再返回干燥设备中。

空调设备的余热回收，安装在空调空间的排气管上，夏天用来回收冷量，冬天用来回收热量。

（2）气—液型热管换热器

参加换热的流体一边是液体，另一边是气体，例如从烟气中吸收余热用来加热锅炉给水的热管省煤器，热管的加热段暴露在烟气中，往往采用翅片管，冷却段置于循环的水流道中，采用光管就可以了，应注意，加热段与冷却段中间应有良好的密封，如果水侧的压力较高，壳体应满足受压容器的设计要求。

（3）气—汽型热管换热器

参加换热的流体，一边是气体，另一边是一个相变过程—液体的沸腾或蒸汽的凝结。

应用实例是：

从烟气（热流体）中吸收余热用来使水沸腾产生蒸汽（冷流体）的热管余热锅炉，热管管束是倾斜放置的，当然，也可以采用垂直的结构形式，热管的加热段插入烟道中，多采用翅片管，冷却段伸入锅筒中，采用光管。

2.3热管换热器的优点及性能比较

热管换热器与传统的换热设备比较，有下列几方面优点：

（1）热系数高。

尤其对气—气型换热，热管外部可以很方便地采用扩展表面，使传热显著增强，例如，气—气型热管换热的传热系数比列管式换热器可高出5～10倍。

（2）传热温差大。

因为热管换热器可以实现纯粹的逆流换热，因而具有较大的传热温差。

（3）由于上述优点，在传递相同热量的情况下，热管换热器需要较少的传热面积，因而具有良好的紧凑性，占地面积和金属消耗量大为减小。

（4）热管元件具有良好的可折换性，便于维护和检修。

因为热管元件彼此是独立的，是按一定的排列架在一起的，不象一般列管式换热器那样，管子之间和管箱是互相联在一起的，是一个整体，因而不便于拆卸。

有的热管换热器甚至在工作状况下，不用停机就能进行热管元件的更换和检修。

（5）热管换热器加热段和冷却段的面积可以人为地调节，管壁温度也可相应的得到调节，因而具有较强的抗露点腐蚀的能力。

此外即使一支或几支热管腐蚀漏了，也不会造成冷热两种流体的掺混。

（6）传热面积和管排数容易增减，因而具有较大的伸缩性。

（7）冷热两流体的换热，全部为热管外部换热，表面上的积灰比较容易清洗。

3项目实施目标和内容

3.1项目实施目标

目前，宝清电厂每小时用煤量为27吨，锅炉排出的烟气量为349650kg/h，温度在200℃左右，还有大量的余热可以回收，在不影响锅炉正常运行的情况下，尽量多得回收余热。

为此我们利用热管式水加热器进行余热回收来加热软水，就此项目而言，为避免因温度过低引起露点腐蚀，排烟温度控制在140度较为适宜。

取热温差为60℃。

3.2项目内容

该项目安装三套热管式水加热器，分别安装在锅炉烟气出口，回收锅炉烟气余热加热软水（采暖末端循环水），用于采暖。

4项目实施方案

4.1余热回收的依据

根据目前电厂锅炉的现状，每小时用煤量为27吨，锅炉排出的烟气量为349650kg/h，温度在200℃左右，有大量的余热可以回收。

可采取以下方案，回收锅炉烟气余热加热软水。

余热产生的软水可用来冬季取暖。

4.2设备已知设计参数

烟气进口温度200℃

烟气出口温度140℃

烟气流量349650kg/h

采暖末端回水温度40℃

采暖末端给水温度80℃

4.3设计方案

根据以上条件设计计算：

设计水加热器：

烟气进口温度200℃，烟气出口温度140℃，烟气流量349650kg/h，软水进口温度40℃，软水出口温度80℃，产出软水流量120t/h。

压力1.2MPa，回收热5580kw，可供5万平方米采暖。

4.4方案的技术特点

该余热回收方案采用热管式余热回收装置，气-液换热方式，可以充分发挥前述的热管换热器的优势，大大提高余热回收的效果。

余热回收设备（水加热器ⅠⅡⅢ）中热管采用碳钢锅炉用管，通过特殊的内部处理，保证了热管的工作效果和使用寿命，同时降低了设备的成本。

设备（示意图附后）分为三个组，应用于三个发电机组的锅炉后部，进行余热回收。

如下图：

5项目实施进度

该项目全部实施完成约120天。

其中余热回收设备设计制造周期60天，安装调试周期60天。

6项目投资

本方案总投资设备造价为138万元，其他包括水系统管路、烟气系统管路、供水泵，设备土建基础等安装及材料费用约88万元。

全部投资约为226万元。

以上数据为根据一般情况粗略计算。

7社会经济效益分析

（1）经过计算，三套设备回收热5580kw，可以节约煤0.68吨/小时，按设备24小时工作计算每天节约煤16.32吨，每年采暖期按180天计算可以节约煤2937.6吨，按照每吨煤350元计算，全年可以节约资金约102.8万元。

两年就可收回初投资。

经济效益十分可观。

（2）该项目的实施，有效的节约能源，在当今世界能源已经成为制约发展的重要因素。

节能降耗是我国的国策，也是我们的历史使命，是惠及祖孙后代的大事，社会效益巨大。

（3）该项目实施利于环保，与传统的换热设备等相比，换热效率和可靠性更高。

（4）该余热回收装置是传统设备的更新换代高技术产品，有利于提高生产企业的产品档次和品质，增加企业竞争力，获取更高的经济效益，促进企业的升级发展，会产生更大的社会效益。