余熱回收技術

1、目錄目錄 一、余熱利用技術和產(chǎn)品簡介一、余熱利用技術和產(chǎn)品簡介 二、熱處理爐余熱回收典型案例二、熱處理爐余熱回收典型案例 三、技術方案編寫及項目實施三、技術方案編寫及項目實施 1 換熱器換熱器 2 熱管換熱器熱管換熱器 3 熱泵熱泵 4 蓄熱器蓄熱器 5 余熱鍋爐余熱鍋爐 6 余熱發(fā)電余熱發(fā)電 換熱器在動力、化工、石油、原子能等許多工業(yè)部門均有廣 泛的應用。按工質(zhì)類型，換熱器可分成氣體對氣體、氣體 對液體、液體對液體等換熱器，以及有相變的蒸發(fā)器、冷 凝器等。按工作原理，可以分成三種類型： 氣氣氣換熱器氣換熱器 氣氣換熱器在余熱利用中用得最多的是用煙氣余 熱來加熱燃燒用空氣。也有的用煙氣余熱加熱

2、燃燒用煤氣。 管式空氣預熱器和回轉式空氣預熱器 氣氣液和液液和液液換熱器液換熱器 氣液換熱器通常是利用煙氣的余熱來生產(chǎn)熱水供 采暖和生活用，或用來加熱鍋爐給水。也有用來加熱有機 流體作中間載熱介質(zhì)或供熱介質(zhì)。 換熱器按傳熱方式分類 ，可分為以下三類 直接接觸式（混合式） 蓄熱式 間壁式 冷卻塔 旋風預熱器 澡堂蒸汽加熱器 回轉式空氣預熱器 各種蓄熱室 管殼式（管板式、浮頭式、填料函式、U型 管式） 板式（板翅式、螺旋板式、波紋板式） 管式（管箱式、套管式、噴淋管式） 板殼式 熱管是60年代中期出現(xiàn)的一種高效傳熱元件。由熱管組成的換熱器 具有體積小、重量輕、傳熱功率大、流阻低等優(yōu)點，在余熱回收利

3、用 中得到越來越廣泛的應用。 一、極高的傳熱性能 隨管內(nèi)工質(zhì)的不同，傳熱系數(shù)達107W/m2.,是普 通碳鋼的數(shù)萬倍。 二、低溫差下高傳輸熱量能力 一根直徑12.7mm，長1000mm的紫銅棒， 兩端溫差100時傳輸30W的熱量；而一根直徑、長度的熱管傳輸100W的 熱量，兩端溫差只需幾度； 三、換熱兩流體均走管外，可以翅片化以強化傳熱； 四、單管作業(yè)性 由熱管組成的換熱設備單根熱管損壞對設備的換熱影 響不大，即使部分熱管損壞也不會影響的政正常運行； 五、熱源分匯 在設計可以隨意調(diào)整熱管冷卻段和蒸汽段的換熱長度， 以控制熱管的壁溫，因此可以使熱管換熱器避開露點。這樣就可避開露 點腐蝕、不易積灰

4、； 六、熱管與換熱器單支點焊接，避免由熱漲冷縮造成的應力。 熱管工作原理圖 鎳基釬焊翅片管鎳基釬焊翅片管 項 目合金釬焊高頻繞焊 焊接率 100% 80% 耐腐蝕 表面燒接滲透一層鎳鉻合金,具 有不銹鋼性能 無 表面硬度 高 HRC5560低 HRC12.5 焊接應力 無 碰撞冷熱不脫焊有 容易脫焊 積灰 管片焊接面光滑,無焊瘤,不易 掛灰 焊接面粗糙,有焊瘤,易粘 污掛灰 熱泵是利用逆卡諾循環(huán)的原理，使載熱工質(zhì)從低溫余熱中吸取熱量，并 在溫度較高處放出熱量的熱回收裝置。熱泵的制造與制冷機相同，只 是目的不同而已。由于熱泵能將低溫位熱能轉換成高溫位熱能，從而 提高能源的有效利用率，因而是回收低

5、溫位余熱的重要途徑之一，近 年來得到了迅速的發(fā)展。 蓄熱器是鍋爐與使用蒸汽側兩者之間必要的儲存能量的 “熱庫”，這就是蓄熱器所起的作用。當負荷波動劇烈， 尖峰負荷與最低負荷反復出現(xiàn)時，對于生產(chǎn)蒸汽與使用蒸 汽兩方面都是不經(jīng)濟的。有了蓄熱器，在鍋爐產(chǎn)生蒸汽富 裕的時候，把蒸汽儲存起來，蒸汽不足的時候，在取出來 使用。蓄熱器的這種作用，對鍋爐經(jīng)濟運行和有效的使用 蒸汽兩方面來說，都是極其重要的。 余熱鍋爐是回收和利用各種工業(yè)爐窯和石油化工 工藝氣余熱的主要設備 余熱鍋爐利用廢氣為熱源，因此無需燃燒系統(tǒng)(除 非有補燃要求) 余熱鍋爐可在多壓狀態(tài)下產(chǎn)生蒸汽以提高熱回收 效率 熱傳導靠對流而不是靠輻射

6、余熱鍋爐不采用膜式水冷壁結構 余熱鍋爐采用翅片管最大限度地強化傳熱 1、使用場合分類，如燒結余熱鍋爐、加熱爐余熱鍋爐、合 成氨余熱鍋爐、 硫酸余熱鍋爐等。 2、按余熱鍋爐的操作條件分類，如高溫高壓余熱鍋爐、中 壓或低壓余熱鍋爐。 3、按照余熱鍋爐汽水循環(huán)的特性分類，分為自然循環(huán)余熱 鍋爐、強制循環(huán)余熱鍋爐、直流式余熱鍋爐。 4、按照傳熱管內(nèi)流通的介質(zhì)是煙氣或水可分，煙管式和水 管式余熱鍋爐。 5、按照布置形式分，可以分管殼式余熱鍋爐與煙道式余熱 鍋爐 6、按照安裝方式分，可分為立式余熱鍋爐和臥式余熱鍋爐 汽包及其內(nèi)部裝置 蒸發(fā)器、過熱器及省煤器 爐墻、鋼架、吹灰器 汽包又叫鍋筒，是鍋爐最重要的

7、受壓元件，其作用為： （1）接受鍋爐給水，同時向蒸汽過熱器輸送飽和蒸 汽，連接上升管和下降管構成循環(huán)回路，是加熱、蒸汽與 過熱三個過程的連接樞紐。 （2）鍋筒中儲存一定量的飽和水，具有一定的蒸發(fā) 能力，儲存的水量愈多，適應負荷變化的能力就愈大。 （3）鍋筒內(nèi)部安裝有給水、加藥、排污和蒸汽凈化 等裝置，以改善蒸汽品質(zhì)。 汽包的作用與構造汽包的作用與構造 鍋筒內(nèi)部裝置示意圖 為了確保鍋爐各受熱面能夠長期、高效、 安全、可靠地運行，必須正確設置和使用 吹灰器。 蒸汽吹灰器 聲波吹灰器 燃氣脈沖吹灰器（激波吹灰器） 機械振打吹灰器 余熱鍋爐吹灰器余熱鍋爐吹灰器 (一一)余熱鍋爐組成部分余熱鍋爐組成部分

8、 余熱鍋爐部分是由鍋爐本體余熱鍋爐部分是由鍋爐本體、過熱器、省煤器、汽包等組成，它過熱器、省煤器、汽包等組成，它 們的作用如下：們的作用如下： （1）鍋爐本體：吸收爐膛中的熱量，產(chǎn)生飽和蒸汽。鍋爐本體：吸收爐膛中的熱量，產(chǎn)生飽和蒸汽。 （2）過熱器：將飽和蒸汽進一步加熱，提高蒸汽溫度為過熱蒸過熱器：將飽和蒸汽進一步加熱，提高蒸汽溫度為過熱蒸 汽。汽。 （3）省煤器：利用煙氣的余熱提高給水溫度。省煤器：利用煙氣的余熱提高給水溫度。降低排煙溫度，降低排煙溫度， 提高鍋爐熱效率。提高鍋爐熱效率。 （4）汽包：汽包是鍋爐蒸發(fā)設備中的主要部件，是匯集爐水和汽包：汽包是鍋爐蒸發(fā)設備中的主要部件，是匯集爐水

9、和 飽和蒸汽的圓筒形容器。是加熱、蒸發(fā)、過熱三個過程的分界飽和蒸汽的圓筒形容器。是加熱、蒸發(fā)、過熱三個過程的分界 點點 1 余熱發(fā)電廠的主要設備余熱發(fā)電廠的主要設備 （二）汽輪機部分（二）汽輪機部分 汽輪機是由汽輪機本體、調(diào)速系統(tǒng)、危急保安器及油系統(tǒng)組成，它們的汽輪機是由汽輪機本體、調(diào)速系統(tǒng)、危急保安器及油系統(tǒng)組成，它們的 作用如下：作用如下： （1）汽輪機本體：由鍋爐輸出的高溫高壓蒸汽吹動葉輪轉動，將熱能汽輪機本體：由鍋爐輸出的高溫高壓蒸汽吹動葉輪轉動，將熱能 變換為機械能。變換為機械能。 （2）調(diào)速系統(tǒng)：使汽輪機在負荷變化時，自動增大和減小蒸汽的進汽調(diào)速系統(tǒng)：使汽輪機在負荷變化時，自動增大

10、和減小蒸汽的進汽 量，保持汽輪機在額定轉速（量，保持汽輪機在額定轉速（3000r/min)下穩(wěn)定運行。下穩(wěn)定運行。 （3）危急保安器：當汽輪機調(diào)速系統(tǒng)失靈，轉速超過危急保安器：當汽輪機調(diào)速系統(tǒng)失靈，轉速超過3300r/min， 危急保安器動作，將主汽門關閉，防止汽輪機損壞。危急保安器動作，將主汽門關閉，防止汽輪機損壞。 （4）油系統(tǒng)：它是供給汽輪機和發(fā)電機各處軸承的潤滑油和調(diào)速系統(tǒng)油系統(tǒng)：它是供給汽輪機和發(fā)電機各處軸承的潤滑油和調(diào)速系統(tǒng) 用油。用油。 1 余熱發(fā)電廠的主要設備余熱發(fā)電廠的主要設備 （三）電氣部分（三）電氣部分 電氣部分由發(fā)電機、變壓器、高低壓配電裝置、輸電線路及電氣部分由發(fā)電機

11、、變壓器、高低壓配電裝置、輸電線路及 廠用電和綜合自動化系統(tǒng)系統(tǒng)組成，它們的作用如下：廠用電和綜合自動化系統(tǒng)系統(tǒng)組成，它們的作用如下： （1）發(fā)電機：將機械能轉換為電能。發(fā)電機：將機械能轉換為電能。 （2）變壓器：將發(fā)電機輸送出的電能的電壓升高或降低。變壓器：將發(fā)電機輸送出的電能的電壓升高或降低。 余熱發(fā)電不需要。廠用變壓器供輔助設備用電。余熱發(fā)電不需要。廠用變壓器供輔助設備用電。 （3）高低壓配電裝置：它是按主接線的要求，由開關設備、高低壓配電裝置：它是按主接線的要求，由開關設備、 保護測量電器、母線和必要的輔助建筑構成的總體，其作保護測量電器、母線和必要的輔助建筑構成的總體，其作 用是在正

12、常時用來接受和分配電能，在系統(tǒng)故障時迅速切用是在正常時用來接受和分配電能，在系統(tǒng)故障時迅速切 斷故障部分斷故障部分,恢復正常運行恢復正常運行。 1 余熱發(fā)電廠的主要設備余熱發(fā)電廠的主要設備 （4）輸電線路：向用戶輸送電能與系統(tǒng)聯(lián)絡，以保證供電輸電線路：向用戶輸送電能與系統(tǒng)聯(lián)絡，以保證供電 的可靠性。的可靠性。 （5）廠用電系統(tǒng)：供給發(fā)電廠生產(chǎn)用電、照明、機修等自廠用電系統(tǒng)：供給發(fā)電廠生產(chǎn)用電、照明、機修等自 用電。用電。 （6）綜合自動化系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng): 由由DCS自動化控制系統(tǒng)、二次儀表自動化控制系統(tǒng)、二次儀表、 綜合保護裝置、電氣測量系統(tǒng)、電氣計量系統(tǒng)、電站自動綜合保護裝置、電氣測量系

13、統(tǒng)、電氣計量系統(tǒng)、電站自動 統(tǒng)計報表系統(tǒng)等組成。完成遙控、遙測、遙信、遙脈、綜統(tǒng)計報表系統(tǒng)等組成。完成遙控、遙測、遙信、遙脈、綜 合保護功能。合保護功能。 1 余熱發(fā)電廠的主要設備余熱發(fā)電廠的主要設備 電廠的汽水系統(tǒng)由鍋爐、汽輪機、凝汽器、凝結水泵、電廠的汽水系統(tǒng)由鍋爐、汽輪機、凝汽器、凝結水泵、 除氧器、給水泵等組成。爐水在鍋爐中被加熱成蒸汽，經(jīng)除氧器、給水泵等組成。爐水在鍋爐中被加熱成蒸汽，經(jīng) 過過熱器進一部加熱后變成過熱蒸汽，過熱蒸汽通過主蒸過過熱器進一部加熱后變成過熱蒸汽，過熱蒸汽通過主蒸 汽管道進入汽輪機，過熱蒸汽在汽輪機中不斷膨脹加速，汽管道進入汽輪機，過熱蒸汽在汽輪機中不斷膨脹加

14、速， 高速流動的蒸汽沖動汽輪機動葉片高速流動的蒸汽沖動汽輪機動葉片,使汽輪機后的蒸汽排使汽輪機后的蒸汽排 入凝汽器并被冷卻水冷卻成凝結水，凝結水通過凝結水泵入凝汽器并被冷卻水冷卻成凝結水，凝結水通過凝結水泵 打入除氧器中與脫氧后的補充水一起由給水泵打入鍋爐。打入除氧器中與脫氧后的補充水一起由給水泵打入鍋爐。 這樣就完成了一個周期循環(huán)。這樣就完成了一個周期循環(huán)。 2 余熱發(fā)電廠的汽水流程簡述余熱發(fā)電廠的汽水流程簡述 3 余熱發(fā)電系統(tǒng)工藝流程圖余熱發(fā)電系統(tǒng)工藝流程圖 基于公司在冷軋熱處理爐方面大量業(yè)績和 技術實力，客戶也主動邀請我們對多個鍍鋅、硅鋼 連退爐煙氣余熱回收提供技術方案。 1）聯(lián)合鐵鋼鍍

15、鋅線退火爐煙氣余熱回收； 2) 華菱漣鋼鍍鋅線退火爐煙氣余熱回收； 3）武鋼二硅中高牌號硅鋼連退線退火爐煙氣余熱 回收； 4）中冶新材硅鋼退火爐及涂層烘烤爐煙氣余熱回 收； 熱處理爐煙氣余熱特點 1）煙氣余熱總量較少； 2）煙氣含塵量少，有利于回收； 3）機組有利于余熱的工藝條件，利于就近使用； 冷軋熱處理線主要的余熱利用點： 1）產(chǎn)循環(huán)過熱水，加熱清洗段堿液； 2）產(chǎn)循環(huán)過熱水，加熱熱風干燥用熱風； 3）預熱過濾水，用于清洗段熱漂洗用水； 4）產(chǎn)蒸汽，補充至蒸汽管網(wǎng)，降低外購蒸汽； 在冷軋熱處理爐常用的余熱回收技術有三 種，即純熱交換器型低壓熱回收系統(tǒng)、余 熱鍋爐系統(tǒng)、過熱水回收系統(tǒng)。熱處理

16、爐 產(chǎn)生的高溫煙氣經(jīng)過余熱回收后，熱回收 率基本為10%14%。 三爐段綜合利用 產(chǎn)低壓飽和蒸汽 煙氣溫度高 熱管式余熱鍋爐系統(tǒng) 明火段煙氣 過熱水系統(tǒng) 蒸汽補充加熱 穩(wěn)壓增壓系統(tǒng) 退火爐煙氣余熱回收系統(tǒng)，從過濾水管道 改造2030m3/h的常溫過濾水，輸送 PH排煙管道附近設置的氣水換熱器，經(jīng)過 320420煙氣加熱，過濾水被加熱 到4175，并輸送到清洗段熱水槽內(nèi)， 熱水槽內(nèi)根據(jù)溫度設定補充少量或完全無 需補充蒸汽加熱。 1）現(xiàn)場調(diào)查和數(shù)據(jù)采集 2）基本方案編寫和方案溝通 3）技術協(xié)議和商務合同簽訂 4）實施計劃書和項目管理 5）工程驗收后項目分成期 現(xiàn)場調(diào)查和數(shù)據(jù)采集-1（基本信息） 余

17、熱來源（簡要工藝描述） 余熱的品質(zhì)和數(shù)量（溫度、流量、污染物 成分、腐蝕性介質(zhì)） 余熱的用途 要求我公司服務內(nèi)容 項目進展情況 現(xiàn)場調(diào)查和數(shù)據(jù)采集-2（工程設計） 燃料消耗量 年運行時間，負荷變動情況 設備布置方式 設備安裝地點（平立面布置圖） 電氣及自控要求 土建資料 材質(zhì)要求 介質(zhì)成分 設備壽命 交貨期 整體安裝還是組裝 關鍵技術點（吹灰方式、阻力要求、設計 保證值） 1）煙氣熱焓、排煙溫度、產(chǎn)汽量（熱水量及溫升）； 2）最大熱負荷，平均熱負荷，最小熱負荷核算； 3）管道和系統(tǒng)壓損范圍，排煙系統(tǒng)抽力（包括爐壓控 制）能力核算； 4）工藝流程描述（流程圖）； 5）余熱回收系統(tǒng)現(xiàn)場布置（布置圖

18、）； 6）自控方式和能介接點條件； 7）經(jīng)濟性分析； 1）煙氣側熱流量 Q煙= V 煙* C 煙（t1 t1”） 2）管程出口水溫度t2” = Q 煙/( V 水* 水* C 水)+ t2 3）對數(shù)平均溫差tm= （t1- t2”）- （t1”- t2） /ln（t1- t2”）-（t1”- t2） 4）換熱面積A = Q 煙/ (K*tm) 1)煙氣放出熱量Qy=Vy*1.295*(ty1*Cy1- ty2*Cy2)/3600 2)額定壓力下蒸汽流量Q汽=Qy*0.95/(h汽 -h軟水)*3600 1)煙氣放出熱量Qy=Vy*1.295*(ty1*Cy1- ty2*Cy2)/3600 2)額定壓力下蒸汽流量Q汽=Qy*0.95/(h汽-h軟 水)*3600 3）熱管工質(zhì)的選擇：(ty1+5tk2)/6 4）加熱段單根光管換熱面積 Ay0=3.14*d0*Ly/1000 5）冷卻段單根光管換熱面積 AkO=3.14*d0*Lk