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锅炉烟气余热综合利用实现节能2


锅炉烟气余热综合利用实现节能
摘要: 锅炉烟气综合利用实现节能, 是把传统锅炉排出的废烟气, 用于加锅炉直供的循环回水 和经板换等间供的二次侧回水和生活热水等, 还可用锅炉排出的废烟气, 加热锅炉助燃空气 提高送风温度,实现节能,具有重大的理论与现实意义。 关键词: 节能;环保;锅炉烟气利用;改进措施;余热回收;排烟温度; 主体: 节能是我国经济和社会发展的一项长远战略

方针, 也是当前一项极为紧迫的任务。 为推 动全社会开展节能降耗,缓解能源紧张,建设节能型社会,促进经济社会可持续发展,实现 全面建设小康社会的宏伟目标, 锅炉余热资源的利用是节约能源的重要措施, 锅炉排烟余热 占锅炉热量比重较大。

一、锅炉排烟余热的理论依据
由于锅炉排出的烟气温度有很大差别,高的超过 300℃,低的则在 160℃左右。理论上 它所具有的余热为。 Q=VyCy﹝ty-t0﹞=BVn﹝hy-h0﹞=Hy-H0 ﹝kJ/h﹞【1】 式中 Vy____ _烟气量, m3/h Cy______烟气平均定压比热容,Cy=1.34+0.000163 ty kJ/﹝m3·℃﹞ ty______烟气温度,℃; t0______环境温度,℃ B______锅炉燃料消耗量,kg/h﹝或 m3/h﹞ Vn______单位燃料产生的烟气量,kJ/m3 hy______烟气的单位焓 kJ/m3 h0______在环境温度下烟气的单位焓,kJ/m3 Hy、H0______烟气在排气温度及环境温度下的总焓,k J/h。 如一台蒸发量为 A T/h 的锅炉引风量为 B m3/h, 排烟温度 C ℃,环境温度 25℃理论上它所排出的的热量为: Q=VyCy﹝ty-t0﹞ Q=B×﹝C-25﹞=X﹝kJ/h﹞=X/4.186 kcal/h 相当与 5000 大卡的煤为 82.03kg 理论上它可回收利用的烟气余热量将小于烟气的焓。余热回收量为 Qyr=﹙H'y-H〞y﹚λbr= H'y·λyr ﹝kJ/h﹞ H'y、H〞y ______烟气进、出余热回收设备的总焓,kJ/h Λbr______回收设备的保热系数, λyr______余热回收设备热效率。 上式可写为 Qyr=Vy·Cy﹙t'y-t″y﹚λbr ﹝kJ/h﹞ 式中 t'y、t″y 烟气进、出余热回收设备时的温度,℃。

当余热回收设备为空气预热器时,则可达到的空气预热温度 tk 为 tk= tk0+﹝VyCy﹙t'y-t″y﹚﹞×λbr÷VkCk ﹝℃﹞ tk0_____空气预热器的温度,℃ Ck____空气平均定压比热容,Ck=1.298+0.000109 tk kJ/ ﹝m3·℃﹞. 当回收余热用来产生热水时,产生的热水量为 Gs= VyCy﹙t'y-t″y﹚×λbr ÷Cs﹙t″s-t's﹚ ﹝kg/h﹞ Cs____ 水的比热容,Cs=4.1868 kJ/ ﹝kg·℃﹞ t'S、t″S____水的进、出口温度,℃。 λbr 麻石保热系数 1.32【2】

二、实际消耗的热量
1 千卡的热量在 1 标准大气压下能使 1 公斤的纯水温度升高 1℃。 【3】高原地区 1 公斤 标准煤燃烧所放出的热量,比平原地区 1 公斤标准煤燃烧所放出的热量要低【4】 。 在定压情况下【5】实际水所吸收的热量。

三、热量未回收的原因
而现在的一些工业企业对烟气余热都还没进行回收利用,主要考虑的是 SO2 低温露点 腐蚀,和换热器安装设计选型等问题。

四、采取的预防措施
在进行烟气余热综合利用实现节能时,应注意以下几个问题: 低温露点腐蚀的部位主要在锅炉的烟气余热回收器后,进一步降低排烟温度和提高热效率, 要从设计,操作和选材安装等方面采取措施,来防止和减少低温露点腐蚀。 1. 避开烟气露点腐蚀温度 . 低温露点防腐蚀的一般方法是通过精心的设计, 在热效率降低不大的情况下, 提高换热 面如翅片管的壁温,使之在烟气露点温度以上。但是,在低温部位入口处,由于操作工况的 变化, 也会出现低于露点温度的情况, 造成酸蚀而使翅片管失效。 烟气出口处翅片管失效后, 会使延期露点温度逐步移向附近未失效的翅片管处,依次发展,直至大部分翅片管失效。因 此,设计上避开烟气露点腐蚀只能作为一般对策。另外,在日常操作中提高锅炉的排烟度, 即锅炉的排烟温度高于烟气露点温度 10~20℃,使排烟温度在还未降低到露点温度时,已经 从余热回收器中通过了。但是,排烟温度对锅炉的热效率影响较大,排烟温度每升高 10℃, 热效率下降 0.5﹪左右【6】 。 2. 采用耐蚀金属材料 . ND 钢【7】 (09CrCuSb)具有较高的抵抗低温腐蚀能力,不但能抗硫酸电腐蚀,而且在 Cl-1 或 Cl-+SO-24 中也具有较高的耐蚀性,其力学性能与碳钢相当。 3. 采用低硫煤或在煤中加入 CaCO3、MgCO3 . 、 燃料中均含有少量的硫, 硫燃烧后几乎全部生成 SO2, 由于燃烧室中有少量的氧气存在, 所以有部分 SO2 进一步氧化形成 SO3 在正常的过剩空气系数的条件下,全部 SO2 中有约 1 ﹪~3﹪转化为 SO3。在高温烟气中的 SO3 气体不腐蚀金属,但当烟气温度降到 400℃以下, SO3 将与水蒸气化合生成硫酸蒸气其反应如下。 SO3↑+H2O↑→H2SO4↑ 如在煤中加入 CaCO3、MgCO3 ,SO2 转化为 SO3 的反应不起催化作用,相反缓慢、抑制了 反应的进行, 同时它们还会与凝结在它们表面上的硫酸发生反应。 【8】 燃料中含有相同的硫, 所形成 SO3 的数量却不同,产生的腐蚀结果也各有不同。

4、 降低锅炉排烟流量和排烟阻力的方法 、 烟气余热回收利用实现节能主要是在烟道内增加烟道截面积的一组换热器。 根据计算我 们可增加烟道的截面积和适当增大翅片管的排距和翅片间距, 主要是为避免在烟道中加入烟 气余热回收装置后影响锅炉的排烟流量和排烟阻力,同时避免增加风机功率。 5、 水质的的保证和出现泄漏的应对方法 、 由于锅炉给水都是用软水, 因些在进入烟气余热回收装置内的水需从离子交换器内产生 的软水, 过水流部分选用碳钢材料即可, 也可选用不锈钢材料的翅片管式烟气余热回收装置。 如果被加热的介质是空气则应选用翅片管加热锅炉助燃空气, 提高锅炉进风温度, 锅炉进风 温度每升高 10℃锅炉热效率提高 0.5%[2] 。 由于翅片管的每根管子是独立的传热元件, 即便是其中一根发生故障, 也不会影响整个 换热器的正常工作。真正达到安全、节能的目的。

五、设计选型与投资回报 1. 情况简介及设计选型 给定数据: 给定数据:40T()燃煤锅炉;排烟温度 150℃;给定参考用途:将 15℃的水 加热到 60℃; 查表数据: 查表数据:按 40T 参数设计;参考排烟流量 40000m?/h; 北京四海永安计算选型: 北京四海永安计算选型:

高频焊接翅片管高效烟气余热回收器计算书
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 18 20 21 22 23 24 25 26 27 用户名称 项目名称 设 计 人 设备型号
烟气余热回收器

吕克良 YAKH40-4 设备参数 单位

编 号 参考报价 手 机 日 期 冷 侧 水 40 40

YAKH-01142010 650000 元 2011-02-18 热 侧 烟气 40000

流体名称 总流量 -液体 -气体 工作压力 单台流量 液相密度/汽相密度 比热 导热系数 进口温度/出口温度 计算压降/允许压降 总热负荷 计算换热面积 换热系数(K 值) 串联台数 总传热面积(运行) 对数平均温差

m3/h m3/h m3/h MPa m3/h kg/m Kcal/(kg.K) Kcal/(m.K) °C bar Kcal/h m2 Kcal/h,m?°C m2 °C 结构参数

40000 1.0 1.0 40 40000 994.056 2.665 1 0.265 0.540 0.025 15/ 60 150/ 100 0.0019 0.049 1978726 8 25.5 4 800 96.963

28 29 30 31 32 34 35 36 37 38 39 40 41

设计压力/试验压力 设计温度 流程数 翅片管材质 板片间距 长/宽/厚 接管材质 钢管型号 框架材料 设计标准 接口标准 接口口径 接口材料



mm mm mm 国标

1.0/1.5 500 6 无缝钢管 8 3500×3500×3500 碳钢 32×2 碳钢 GB/t14296-97 / GB/T15386-94 JB/T81-94 DN80 碳钢

1.0/1.5

2.投资回报一览表 {1 台 40t/h()燃煤的热风炉}

名称

规格型号

数量

单价(元)

合计

烟气余热回 收装置

YAKH40-4

高频焊接翅片高效

1套

650000

650000

安装人工费 其他 设备投资合 计

工作日 管件和阀门仪表等 650000

节能效益分析
烟气余热回收器回收总热量为:1978726 Kcal/h

煤热值为 5000kal/kg,热效率为 70%,则折合成煤量为: 节能效益 分析
1978726 Kcal/h÷(5000kcal/kg×70%)=565kg/h

若煤价按 1.0 元/Kg 计算,则即可节省煤的费用:
565kg/h×1.0 元/kg=565 元/h

那全天节约热水燃料费用 565 元/h×10=5650 元 那全年节约热水燃料费用 5650 元×120=678000 元
回收投资期 当年节约 隔年节约

650000÷(678000÷120)=115 天
678000-650000=28000 元

678000 元

备注

以上可根据自己的锅炉效率和燃料的价格自行计算

注: 工业用煤的热值按 5000kcal/ m?; 以上是燃煤锅炉的节能分析如排烟温度更高则回收效率更高,按最不利条件下也会在 80%左右,本设备有效使用期 10 年以上; 参考文献 [1]热能转换与利用 冶金工业出版社 汤学忠主编 [2]管式加热炉安全与管理 中国石话出版社 徐木彬主编 [3]热工基础 高等教育出版社 王补宣张麦贵主编 [4]煤的燃烧与汽化手册 化学工业出版社 李芳芹等编 [5]传热学 高等教育出版社 杨世铭编 [6]云南省耗能设备岗位陪训教程 云南省经济委员会昆明理工大学编 [7]新编金属材料 冶金工业部编

北京北方亿达节能设备有限公司
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