余热回收方案
余热回收方案
××换热设备有限公司
2013年9月
1. 概述
1.1. 工程承揽方简介
××换热设备有限公司是由原××市机械电器研究所改制组建而成。经过多年奋斗,已发展成为一家专门从事各类换热设备设计、生产的高新技术企业。公司下设空气冷却器、余热回收装置以及锅炉压力容器类产品制造三个事业部。公司拥有一支经验丰富的从事换热节能和机电设备设计的专家队伍,其中高级职称人员8名,中级职称人员16名,同时长期聘请北京、天津地区大学教授及科研单位专家12名作为技术顾问,同时招收了一批近年毕业的大学毕业生并长期聘用,形成了一支新老结合,校企结合,具备雄厚技术实力的研发队伍。经过多年努力,公司取得了大量的科研成果,获得了多项省部级科技进步奖和节能奖,有多篇学术论文发表在国内期刊和全国热管会议上,在全国同行业居领先地位。公司更具备国内一流的生产设备和过硬的生产人员队伍。 2. 工程主体工艺 2.1. 原始参数
热负荷 1、供暖负荷
2.2. 主要执行标准与规范
《蒸汽锅炉安全技术监察规程》 《压力容器安全技术监察规程》
JB/T1620-1993《锅炉钢结构技术条件》
JB/T1613-1993《锅炉受压元件焊接技术条件》 JB/T3375-2002《锅炉原材料入厂检验》 JB/T1615-1993《锅炉油漆包装技术条件》 JB/T4420 《锅炉焊接工艺评定》
JB1152 《锅炉和钢制压力容器对接焊缝超声波探伤》 JB/T4308-1999《锅炉产品钢印及标记移植规定》 JB/T1611 《锅炉管子制造技术条件》 《碳钢-水重力热管技术条件》 ZBG93010《高频电阻焊螺旋翅片管》 2.3. 主要编制原则
本方案按照技术先进、工艺可靠、经济合理的原则确定技术方案,结合本工程的具体情况,编制报告重点遵循下述原则:
(1)遵守国家提倡节约能源的有关标准、规范和政策,如《节约能源法》,《节能减排综合性工作方案》等。
(2)采用高效、运行稳定、管理成熟的换热工艺和技术。
(3)根据行业的具体情况,综合运用导热、对流、辐射等传热原理,采用适宜的强化传热手段,通过优化设计达到最佳的传热效果
(4)在符合上述条件情况下采取投资最少、运行费用最低的方案。 (5)系统管理和维护方便,工程设计优雅美观, 与周围环境和谐统一。 2.4. 设计要求
换热设备换热量满足取暖热负荷。 3. 技术简介
3.1热管及热管换热设备原理及特点介绍
3.1.1热管
热管起源于二十世纪六十年代的美国,1967年一根不锈钢-水热管首次被送入地球卫星轨道并运行成功。热管理论一经提出就得到了各国科学家的高度重视,并展开
了大量的研究工作,使得热管技术得以很快发展。热管技术开始主要用于航天航空领域,我国自二十世纪70年代开始对热管进行研究,自80年代以来相继开发了热管气-气换热设备、热管余热锅炉、高温热管蒸汽发生器、高温热管热风炉等各类热管产品。由于碳钢-水两相重力式热管结构简单、价格低廉、制造方便、碳钢-水相容性
出热量凝结成液体,在重力的作用下流回蒸发段。如此循环不已,热量就由一端传到了另一端。
热管具有以下优点:
1) 超强的导热性:导热速度快、强度大、效率高,导热速度可达到音速。 2) 良好的等温性:良好的等温性使热管在很小的温差下,传递很大的热通量,传热阻
力小。
3) 热流密度可变性:热管可以独立改变蒸发段或冷却段的加热面积,即以较小的加热
面积输入热量,而以较大的冷却面积输出热量,或者热管可以较大的传热面积输入热量,而以较小的冷却面积输出热量。
4) 安全可靠性:不存在管内超压,不怕干烧。液体工质汽化后,热管的内压不随温度
的变化而变化。
5) 环境的适应性:不受环境的限制,热管可根据环境的需要而单独设计。
6) 应用领域广:超导热管形状具有更大的灵活性,更广泛的应用领域,能适应各种恶
劣的工作环境。
3.2.2热管换热设备原理及特点
热管换热设备的主要传热元件是热管,多根热管按照一定的间距及排列成束组装在管箱内,中间被隔板分隔为加热端和放热端。热管换热设备的工作原理如下图所示:高温烟气横向冲刷热管加热端,高温烟气通过热管后温度下降,热管吸收烟气余热并将热量传导到热管的放热端。冷水在循环泵的动力下横向冲刷热管放热端,热管释放由加热端传导过来的热量将水加热,冷水通过热管后被加热成热水。
热管余热回收系统的优点:
1) 安全可靠性高:常规的换热设备一般都是间壁换热,冷热流体分别在器壁的两侧流
过,如管壁或器壁有泄露,则将造成停产损失。热管余热回收器则是二次间壁换热,即热流要通过热管的蒸发段管壁和冷凝段管壁才能传到冷流体。 2) 热管余热回收器传热效率高,节能效果显著。
3) 热管余热回收器具有良好的防腐蚀能力:热管管壁的温度可以调节,可以通过适当
的热流变换把热管管壁温度调整在低温流体的露点之上,从而可防止露点腐蚀,保证设备的长期运行。由于避开烟气露点,使灰尘不易粘结于肋片和管壁上。同时热管在导热时会产生自振动,使灰不易粘附在管壁和翅片上,因而不会堵灰。 4) 安装及结构布置灵活:热管余热回收器的安装无需改变原工艺系统, 结构设计和位
置布置非常灵活, 可适应各种复杂的场合。
5) 使用寿命长:使用寿命在10年以上,单根热管可拆卸更换,维护简单成本低。 6) 投资回收期短:一般在六个月至一年就可回收全部投资。
4. 技术方案 4.1. 热负荷计算 4.1.1. 水暖热负荷计算 1)采暖系统
办公室采暖:
采暖面积1100㎡,按照80w/㎡计算 则直接采暖热负荷为88kw 。 2) 热力管网热损失
热力管网输送距离300m ,保温管道的热损失为35w/m,管道整体热损失为10.5kw ,总计热负荷98.5kw ,考虑15%的余量换热设备的换热量≥113.275kw 。
换热设备进水温度70℃,出口温度80℃计算,每小时需用热水量为12t/h。
4.2. 烟气热量计算
4.2.1 基本烟气参数 烟气量:23926Nm 3/h。 烟气温度:150℃; 4.2.2烟气热负荷计算
Q 1=M 1C p (T 1-T 2)
=23926×0.315×(150-130) =150733大卡 =175kw
5. 主要设备技术参数 5.1 换热设备技术参数
1、换热设备的材质要求和制作工艺
钢管选25mm ×2.5mm 的无缝钢管,材质为20#(国标GB3087-2008)。 翅片与钢带的焊接要求高频焊接,焊着率≥95%。
2、技术指标
热管气-水换热设备(1台)
6. 经济效率分析
煤的发热量5000大卡/时,燃煤价格:800元/吨 1)供暖节煤
供暖5个月,系统每天工作24小时,每小时节煤量:175÷1.163X1000÷5000/0.8=37.62KG,则全天节煤量为:37.62X24÷1000=0.903吨. 供暖期按150天计算,节煤量为:0.903X150=135.45吨。节约资金为10.836万元。 2)人员工资 7.设备报价表