導熱油爐的效率改善探討

1、導熱油爐的效率改善探討摘要：本文將簡單介紹導熱油爐的基本構成，熱效率水平，然后根據導熱油爐的 構成從幾個方面探討其熱效率提高的可行性和具體措施，論證并給出建議。關鍵字：導熱油爐；節(jié)能；熱效率；提高近年來由于經濟增長帶來的能源消耗過快的副作用，工業(yè)節(jié)能已經成為實現 可持續(xù)發(fā)展的重要措施。因而進行設備改造、工藝流程再造，推廣運用新工藝和 節(jié)能產品，以減低生產能源消耗，成為工藝人員的重要責任。導熱油爐作為一種 供熱系統(tǒng)，在化工，石化、輕工、紡織、食品、建材、交通等工業(yè)領域被廣泛應 用。因此，如何提高導熱油爐的熱效率成為一個值得研究探討的課題。1導熱油爐傳熱供熱系統(tǒng)導熱油爐的工作原理如下：以煤、油、氣

2、體、電為燃料，以導熱油為介質， 利用循環(huán)油泵，強制導熱油進行液相循環(huán)，將熱能輸送給用熱設備后，再返回加 熱爐重新加熱，其優(yōu)點是可在較低的工作壓力下獲得較高的工作溫度，以滿足工 業(yè)上對低壓高溫熱源的需要。如上圖所冷卻系統(tǒng)，系號統(tǒng)以FiJ：幫衛(wèi)HPfl?是一般I?導熱油流程示窟函管道將循壬油泵推動導熱油在回路封閉回路，業(yè)循環(huán)分逸出之用；系統(tǒng) f2先高端以管道連尊端則連接? 15日要分為加熱系統(tǒng)，傳熱系統(tǒng)和a熱設備、分離器、過濾器連成S流動，在導熱油爐內版熱開溫， 器，供導熱油受熱膨脹及水蒸I儲油罐和注油泵。. IP -0?2導熱油爐熱效率現狀與提高的可行性2.1導熱油爐效率現狀導熱油加熱爐排污熱損

3、失較小，特別對于較大型的導熱油爐(N1.4MW),其 煙氣流程可采用多回程,空氣與高溫煙氣進行熱交換，降低了排煙溫度，提高了燃 燒效率，其排煙熱損失比蒸汽鍋爐低;其次，由于散熱和冷凝水排放(不回收余熱), 蒸汽供熱管網有一定的熱損失，而導熱油供熱系統(tǒng)采用閉路循環(huán)，不存在排放熱 損失，其供熱管網散熱損失更少。為減緩系統(tǒng)的腐蝕和結垢，蒸汽鍋爐用水需經過較復雜的水處理過程，水 耗電耗較大，如果不回收蒸汽冷凝水，則水耗將更大;而導熱油不易造成系統(tǒng)的腐 蝕和結垢，無需進行預處理,其節(jié)水節(jié)電的經濟價值相當可觀。由于采用閉路循環(huán)系統(tǒng)，較高溫度的回油無論是直接進入加熱爐或部分引 至蒸汽發(fā)生器再回加熱爐，由于導

4、熱油供熱系統(tǒng)的低工作壓力(0.30.4MPa),熱 用戶無需減壓使用，其能量的“品位”不受影響。而來自蒸汽鍋爐的壓力蒸汽在 到達用熱設備之前一般要經過減溫減壓器而做功導致能量的“品位”受到影響。 2.2導熱油爐效率提高的可行性導熱油爐系統(tǒng)就是一個供熱傳熱系統(tǒng)，燃料的生物能或者電能通過加熱器轉 化成低溫油的熱能，再通過管道循環(huán)系統(tǒng)，將高溫油的熱能傳導給所需的加熱的 部位。因此，在能量的轉化和傳遞過程中，必然會存在能量的損失和耗散。傳統(tǒng) 的供熱油爐是通過煤，木材等燃料的燃燒來加熱低溫油，燃燒的燃燒程度以及燃 燒產生的高溫氣體的散失必然造成能量轉化的效率。而在能量傳導管道中的熱能 散失也會降低整個系

5、統(tǒng)的供熱效率。因此我們發(fā)現影響導熱油爐的熱效率的因素 主要有以下幾個方面：燃料燃燒不完全以及燃燒高溫氣體的排出；高溫油在管道傳輸過程中的熱能擴散；傳熱系統(tǒng)中進行熱交換過程中的熱能散失。3.導熱油爐效率改善途徑，措施和驗證為了提高導熱油爐的熱效率，通常采用下述四種方法中的某一種方法或它們 之間的組合方法，就能達到提高爐子熱效率的目的。增加對流段傳熱面積。增加傳熱面積可以提高爐子熱效率。但是，一 般來說輻射段傳熱面積因爐排的尺寸或燃燒器的形狀而有一個適當的范圍，過分 增加輻射段傳熱面積并非上策。所以，通常采用增加對流段傳熱面積的方法，從 而達到提高爐子熱效率的目的。增加對流面的面積可以有效的進行熱

6、量傳遞。我們假設傳熱前的油溫T1,傳 熱后的油溫為T2,那么不考慮這段的熱量散失，前后的能量差E=C*(T1-T2). 我們假設每單位面積傳熱量為E0，對流面面積為S，那么 E= E0*S，由此我們可 以發(fā)現，面積加大，即S增大，傳遞的能量增大，從而AT也增大，T1不變， T2減小。這樣，在傳熱之后的T2減小，從而與管道外界環(huán)境的溫差縮小，熱能 散失也將減少。這樣整體來看，傳導到加熱部位的熱能增大，與外面環(huán)境進行的 熱交換能量散失減少，總體熱能散失減小，系統(tǒng)熱效率提高。而在實際經驗中通 過此種方法可以將熱效率增大5%-6%.設置空氣預熱器。提高導熱油爐的熱效率最有效的措施之一是采用空 氣預熱器

7、進行熱回收。但是采用空氣預熱器的最大問題是當使用含硫燃料時容易 發(fā)生材料低溫腐蝕。為了把這種腐蝕控制在一定程度，應根據燃料內含硫量的多 少，對低溫區(qū)的金屬溫度設定一個最低的界限。為此，對煙氣在空氣預熱器出口 的溫度也要有一個制約。這樣就可以確定出能夠達到的最高熱效率。我們可以增加一級空氣預熱器，增加空氣預熱器的面積，讓鍋爐的排煙溫度 在150度以下。通過空氣余熱器進入空氣預熱器的煙溫下降100度，原來的預熱 器的傳熱效率將下降很多，為了再利用煙氣約100度的溫差，必須成倍的增加空 預器受熱面，而且這樣改造后熱風溫度在120至150度之間，正適合鏈條爐的燃 燒。高溫煙氣的直接再利用。我們將高溫煙

8、氣進行充分利用，首先利用除 塵器將煙氣進行凈化，去處雜質，在混合室內與新鮮空氣進行混合，送入爐腔。 這樣可以使得散熱器進口導熱油溫度和壓力下降，鍋爐內每小時的燃料消耗量明 顯降低，而派出的大氣污染物也明顯減少，從而達到節(jié)能環(huán)保的目標。設每小時煙氣排氣量為V，煙氣進入混合室前溫度為T1，出的溫度為T2,煙 氣的比熱和密度分別為C，p，可利用煙氣比率為w，那么我們可以得到：Q=m*C(T1-T2)*w=VpC (T1-T2)設原先加熱部位的熱量為Q1，現有利用的熱量為Q2,那么有Q=Q2-Q1，從 而可以發(fā)現熱效率提高量為Q/Q1.在實際經驗中，我們可以利用經驗數據得到，利用此措施熱效率可以提高

9、10%左右。（4）采用廢熱鍋爐進行熱回收。采用廢熱鍋爐是利用從導熱油爐排出的煙 氣廢熱中的熱量來加熱水或產生蒸汽。設置這種廢熱鍋爐不會改變熱油爐本身的 燃料消耗量，廢熱鍋爐產生的熱水或發(fā)生的蒸汽可以用于生產和采暖，從而可以 間接地節(jié)省燃料。置廢熱鍋爐有如下效果:一是由于用水進行熱回收，所以容易 提高爐子的熱效率。二是由于可以將數臺導熱油爐的煙氣集中進行熱回收，因此 可以減少單位回收熱量的建設費用。（5）降低過剩空氣率。在導熱油爐設計時可以通過降低過剩空氣率來提高 爐子的熱效率。為了降低過剩空氣率，通常設置空氣入口擋板，以便進行燃燒空 氣的調節(jié)，使得染料能夠進行充分燃燒，減少能量排耗。對燃油或燃

10、氣型的熱油 爐，可以采用低過?？諝庑蜔臁＃?）鍋爐加裝省煤器。為了減少排煙熱損失，提高鍋爐熱效率，在鍋爐尾 部煙道設置省煤器受熱面，利用煙氣的熱量加熱鍋爐給水，達到節(jié)能目的，加裝 省煤器后，提高給水溫度，使爐水與給水溫差減小，減少了鍋爐給水產生的熱效 力。（7）PLC負荷自動調節(jié)裝置的使用。傳統(tǒng)的手動控制很難保持油溫的穩(wěn)定， 也很難保持鍋爐運行工況最佳。導熱油爐PLC自動調節(jié)裝置能夠進行參數檢測， 產熱量計算，鍋爐負荷的自動調節(jié)。該設備通過實時計算用熱設備耳朵負荷需求， 分析出相應的產熱量，計算出需要的給煤量，并實時的調節(jié)爐排的頻率，使燃料 的供給能夠及時的適應需求的熱量而動態(tài)變化，從而能夠

11、讓供油溫度在設定值附 近。此外，還可以實時的調節(jié)送風頻率，使得送風量保持與給煤量適當的關系， 能夠是燃料燃燒保持在一個良好的狀態(tài)。而且同時還能夠自動檢測煙氣量的變 化，實時調節(jié)引風機的頻率，保持較小的污染度。這樣能夠使得整個導熱油爐系 統(tǒng)保持在一個穩(wěn)定高效的狀態(tài)，從而獲得較高的熱效率。而在實際中，通過對 導熱油爐系統(tǒng)進行自動化改造，代替以前的手工調節(jié)，可以明顯地提高設備的效 率以及安全性。4電加熱導熱油爐熱效率探討以上我們討論的是以煤等燃料燃燒進行加熱的導熱油爐，這種油爐具有加熱 燃燒效率低，污染大等缺點，因此電加熱導熱油爐的不同之處在于其加熱源的不 同。其具有熱效率高，污染小等優(yōu)點。提高電加

12、熱導熱油爐的效率關鍵在于電加熱器的選擇。要根據需熱部件的需 熱量大小，以及傳熱管道的設計，油量的多少，油質的不同來選擇合適功率的電 加熱器。電加熱導熱油爐是以電力為能源，通過電熱元件將電能轉換成熱能；以有機 熱載體(導熱油)作為傳熱介質，通過高溫油泵將導熱油在系統(tǒng)中進行強制性循 環(huán)，使其被周而復始的加熱，從而達到滿足熱用戶(用熱設備或用熱循環(huán))連續(xù) 獲得所需熱能的目的；并可滿足生產流程中設定的工藝溫度以及高精度控溫的要 求。其高效率之處體現在以下幾點：電能是高品質熱源，導熱油加熱系統(tǒng)可在常壓液相下，為熱用戶輸出高 溫熱油；可以運用PID自整定智能控溫技術等進行溫度控制，控制精度可達1C 左右溫

13、度；加熱主電源采用固態(tài)模塊無觸點開關電路，適應頻繁開關，并對供電 網絡無干擾。節(jié)約能源，運行費用低。導熱油加熱系統(tǒng)為液相閉路循環(huán)，出油溫度和 回油溫度相差20-30C，也就是說只加熱20-30C的溫差就能達到使用溫度。同 時該設備不需要水處理設備并且無蒸汽鍋爐的跑、冒、滴、漏等熱損失，熱利用 率很高，與蒸汽鍋爐相比，節(jié)能30%左右；設備投資少。由于導熱油加熱系統(tǒng)簡單，無水處理設備及更多的輔助設 備、鍋爐承受低壓力等，所以整個系統(tǒng)投資較少；環(huán)保。有機熱載體加熱系統(tǒng)的環(huán)保效果主要體現在煙氣排放量極少，無 排污污染及熱污染。6.總結導熱油爐系統(tǒng)是工業(yè)系統(tǒng)中重要的加熱供熱系統(tǒng)。綜合本文所述，提高導熱 油爐系統(tǒng)的思路只要有四：一是促進加熱部分中燃料的充分燃燒；二是減少傳熱 管道中高溫油與外界環(huán)境的能量傳遞；三是提高高溫油與需熱單位熱量的傳遞效 率；四是燃燒產生的高溫煙氣的