余熱回收技術(shù)教學(xué)課件

1、目錄一、余熱利用技術(shù)和產(chǎn)品簡介二、熱處理爐余熱回收典型案例三、技術(shù)方案編寫及項(xiàng)目實(shí)施第1頁，共59頁。一 余熱利用技術(shù)及產(chǎn)品簡介1 換熱器2 熱管換熱器3 熱泵4 蓄熱器5 余熱鍋爐6 余熱發(fā)電第2頁，共59頁。1 換熱器換熱器在動(dòng)力、化工、石油、原子能等許多工業(yè)部門均有廣泛的應(yīng)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燃燒用煤氣。管式空氣預(yù)熱器和回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器氣液和液液換熱器 氣液換熱器通常是利用煙氣的余熱

2、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(jī)流體作中間載熱介質(zhì)或供熱介質(zhì)。第3頁，共59頁。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）蓄熱式間壁式第4頁，共59頁。接觸式換熱器冷卻塔旋風(fēng)預(yù)熱器澡堂蒸汽加熱器第5頁，共59頁。蓄熱式換熱器回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器各種蓄熱室第6頁，共59頁。間壁式換熱器管殼式（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）板殼式第7頁，共59頁。2 熱管換熱器熱管是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(diǎn)，在余熱回收利用中得到

3、越來越廣泛的應(yīng)用。第8頁，共59頁。熱 管 特 點(diǎn)一、極高的傳熱性能 隨管內(nèi)工質(zhì)的不同，傳熱系數(shù)達(dá)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(shí)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(qiáng)化傳熱；四、單管作業(yè)性 由熱管組成的換熱設(shè)備單根熱管損壞對設(shè)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(yùn)行；五、熱源分匯 在設(shè)計(jì)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(diǎn)。這樣就可避開露點(diǎn)腐蝕、不易積灰

4、； 六、熱管與換熱器單支點(diǎn)焊接，避免由熱漲冷縮造成的應(yīng)力。第9頁，共59頁。熱管工作原理圖體流熱體流熱體流冷體流冷體流熱體流熱體流冷體流冷第10頁，共59頁。熱管省煤器第11頁，共59頁。鎳基釬焊翅片管第12頁，共59頁。合金釬焊翅片管與高頻繞焊管比較 項(xiàng) 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(yīng)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,易粘污掛灰第13頁，共59頁。分離式熱管換熱器第14頁，共59頁。熱管蒸發(fā)器第15頁，共59頁。某鋼廠80T電爐

5、余熱回收現(xiàn)場第16頁，共59頁。第17頁，共59頁。第18頁，共59頁。3熱泵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(jī)相同，只是目的不同而已。由于熱泵能將低溫位熱能轉(zhuǎn)換成高溫位熱能，從而提高能源的有效利用率，因而是回收低溫位余熱的重要途徑之一，近年來得到了迅速的發(fā)展。第19頁，共59頁。4 蓄熱器蓄熱器是鍋爐與使用蒸汽側(cè)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(dāng)負(fù)荷波動(dòng)劇烈，尖峰負(fù)荷與最低負(fù)荷反復(fù)出現(xiàn)時(shí)，對于生產(chǎn)蒸汽與使用蒸汽兩方面都是不經(jīng)濟(jì)的。有了蓄熱器，在鍋爐產(chǎn)生蒸汽富裕的時(shí)候，把蒸汽儲存起來，蒸汽

6、不足的時(shí)候，在取出來使用。蓄熱器的這種作用，對鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和有效的使用蒸汽兩方面來說，都是極其重要的。第20頁，共59頁。5 余熱鍋爐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(shè)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(bǔ)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(dǎo)靠對流而不是靠輻射余熱鍋爐不采用膜式水冷壁結(jié)構(gòu)余熱鍋爐采用翅片管最大限度地強(qiáng)化傳熱第21頁，共59頁。余熱鍋爐的分類1、使用場合分類，如燒結(jié)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)

7、的特性分類，分為自然循環(huán)余熱鍋爐、強(qiáng)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第22頁，共59頁。管殼式廢熱鍋爐第23頁，共59頁。煙道式廢熱余熱鍋爐第24頁，共59頁。自然循環(huán)余熱鍋爐第25頁，共59頁。強(qiáng)制循環(huán)余熱鍋爐第26頁，共59頁。余熱鍋爐的構(gòu)造汽包及其內(nèi)部裝置蒸發(fā)器、過熱器及省煤器爐墻、鋼架、吹灰器第27頁，共59頁。余熱鍋爐的構(gòu)造汽包又叫鍋筒，是鍋爐最重要的受壓元件，其作用為：（1）接受鍋爐給水，同時(shí)向蒸汽過熱器輸送飽

8、和蒸汽，連接上升管和下降管構(gòu)成循環(huán)回路，是加熱、蒸汽與過熱三個(gè)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(yīng)負(fù)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(gòu)造第28頁，共59頁。余熱鍋爐的構(gòu)造鍋筒內(nèi)部裝置示意圖第29頁，共59頁。余熱鍋爐的構(gòu)造為了確保鍋爐各受熱面能夠長期、高效、安全、可靠地運(yùn)行，必須正確設(shè)置和使用吹灰器。蒸汽吹灰器聲波吹灰器燃?xì)饷}沖吹灰器（激波吹灰器）機(jī)械振打吹灰器余熱鍋爐吹灰器第30頁，共59頁。余熱發(fā)電(一)余熱鍋爐組成部分 余熱鍋爐部分是由鍋爐本體、過熱器、省煤器、汽包等

9、組成，它們的作用如下：（1）鍋爐本體：吸收爐膛中的熱量，產(chǎn)生飽和蒸汽。（2）過熱器：將飽和蒸汽進(jìn)一步加熱，提高蒸汽溫度為過熱蒸汽。（3）省煤器：利用煙氣的余熱提高給水溫度。降低排煙溫度，提高鍋爐熱效率。（4）汽包：汽包是鍋爐蒸發(fā)設(shè)備中的主要部件，是匯集爐水和飽和蒸汽的圓筒形容器。是加熱、蒸發(fā)、過熱三個(gè)過程的分界點(diǎn)1 余熱發(fā)電廠的主要設(shè)備第31頁，共59頁。余熱發(fā)電（二）汽輪機(jī)部分 汽輪機(jī)是由汽輪機(jī)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：（1）汽輪機(jī)本體：由鍋爐輸出的高溫高壓蒸汽吹動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，將熱能變換為機(jī)械能。（2）調(diào)速系統(tǒng)：使汽輪機(jī)在負(fù)荷變化時(shí)，自動(dòng)增大和減小蒸汽的進(jìn)汽量，保

10、持汽輪機(jī)在額定轉(zhuǎn)速（3000r/min)下穩(wěn)定運(yùn)行。（3）危急保安器：當(dāng)汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)失靈，轉(zhuǎn)速超過3300r/min，危急保安器動(dòng)作，將主汽門關(guān)閉，防止汽輪機(jī)損壞。（4）油系統(tǒng)：它是供給汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)各處軸承的潤滑油和調(diào)速系統(tǒng)用油。1 余熱發(fā)電廠的主要設(shè)備第32頁，共59頁。余熱發(fā)電（三）電氣部分電氣部分由發(fā)電機(jī)、變壓器、高低壓配電裝置、輸電線路及廠用電和綜合自動(dòng)化系統(tǒng)系統(tǒng)組成，它們的作用如下：（1）發(fā)電機(jī)：將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。（2）變壓器：將發(fā)電機(jī)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(shè)備用電。（3）高低壓配電裝置：它是按主接線的要求，由開關(guān)設(shè)備、保護(hù)測量電器、母線

11、和必要的輔助建筑構(gòu)成的總體，其作用是在正常時(shí)用來接受和分配電能，在系統(tǒng)故障時(shí)迅速切斷故障部分,恢復(fù)正常運(yùn)行。1 余熱發(fā)電廠的主要設(shè)備第33頁，共59頁。余熱發(fā)電（4）輸電線路：向用戶輸送電能與系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)，以保證供電的可靠性。（5）廠用電系統(tǒng)：供給發(fā)電廠生產(chǎn)用電、照明、機(jī)修等自用電。（6）綜合自動(dòng)化系統(tǒng): 由DCS自動(dòng)化控制系統(tǒng)、二次儀表、綜合保護(hù)裝置、電氣測量系統(tǒng)、電氣計(jì)量系統(tǒng)、電站自動(dòng)統(tǒng)計(jì)報(bào)表系統(tǒng)等組成。完成遙控、遙測、遙信、遙脈、綜合保護(hù)功能。1 余熱發(fā)電廠的主要設(shè)備第34頁，共59頁。余熱發(fā)電 電廠的汽水系統(tǒng)由鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器、凝結(jié)水泵、除氧器、給水泵等組成。爐水在鍋爐中被加熱成蒸汽，

12、經(jīng)過過熱器進(jìn)一部加熱后變成過熱蒸汽，過熱蒸汽通過主蒸汽管道進(jìn)入汽輪機(jī)，過熱蒸汽在汽輪機(jī)中不斷膨脹加速，高速流動(dòng)的蒸汽沖動(dòng)汽輪機(jī)動(dòng)葉片,使汽輪機(jī)后的蒸汽排入凝汽器并被冷卻水冷卻成凝結(jié)水，凝結(jié)水通過凝結(jié)水泵打入除氧器中與脫氧后的補(bǔ)充水一起由給水泵打入鍋爐。這樣就完成了一個(gè)周期循環(huán)。2 余熱發(fā)電廠的汽水流程簡述第35頁，共59頁。余熱發(fā)電3 余熱發(fā)電系統(tǒng)工藝流程圖第36頁，共59頁。二 鋼鐵行業(yè)典型案例 基于公司在冷軋熱處理爐方面大量業(yè)績和技術(shù)實(shí)力，客戶也主動(dòng)邀請我們對多個(gè)鍍鋅、硅鋼連退爐煙氣余熱回收提供技術(shù)方案。 1）聯(lián)合鐵鋼鍍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

13、）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；第37頁，共59頁。熱處理爐余熱回收技術(shù)方案熱處理爐煙氣余熱特點(diǎn)1）煙氣余熱總量較少；2）煙氣含塵量少，有利于回收；3）機(jī)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(diǎn)：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(fēng)干燥用熱風(fēng)；3）預(yù)熱過濾水，用于清洗段熱漂洗用水；4）產(chǎn)蒸汽，補(bǔ)充至蒸汽管網(wǎng)，降低外購蒸汽；第38頁，共59頁。冷軋熱處理爐常用余熱回收技術(shù)在冷軋熱處理爐常用的余熱回收技術(shù)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)。熱處理爐產(chǎn)生

14、的高溫?zé)煔饨?jīng)過余熱回收后，熱回收率基本為10%14%。第39頁，共59頁。聯(lián)合鐵鋼退火爐煙氣余熱回收系統(tǒng)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)第40頁，共59頁。第41頁，共59頁。中冶新材退火爐煙氣余熱回收系統(tǒng)明火段煙氣過熱水系統(tǒng)蒸汽補(bǔ)充加熱穩(wěn)壓增壓系統(tǒng)第42頁，共59頁。第43頁，共59頁。武鋼硅鋼退火爐煙氣余熱回收系統(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(shè)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(shè)定補(bǔ)充少量或完全無需補(bǔ)充蒸汽加熱。第44頁，共59頁。技

15、術(shù)方案編寫和項(xiàng)目實(shí)施第45頁，共59頁。第46頁，共59頁。技術(shù)方案編寫和項(xiàng)目實(shí)施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(shù)協(xié)議和商務(wù)合同簽訂4）實(shí)施計(jì)劃書和項(xiàng)目管理5）工程驗(yàn)收后項(xiàng)目分成期第47頁，共59頁。現(xiàn)場調(diào)查和數(shù)據(jù)采集-1（基本信息）余熱來源（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(wù)內(nèi)容項(xiàng)目進(jìn)展情況第48頁，共59頁?，F(xiàn)場調(diào)查和數(shù)據(jù)采集-2（工程設(shè)計(jì)）燃料消耗量年運(yùn)行時(shí)間，負(fù)荷變動(dòng)情況設(shè)備布置方式設(shè)備安裝地點(diǎn)（平立面布置圖）電氣及自控要求土建資料第49頁，共59頁?，F(xiàn)場調(diào)查和數(shù)據(jù)采集-3（設(shè)備設(shè)計(jì)）材質(zhì)要求介質(zhì)成分設(shè)備

16、壽命交貨期整體安裝還是組裝關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)（吹灰方式、阻力要求、設(shè)計(jì)保證值）第50頁，共59頁?；痉桨妇帉懠胺桨附涣?）煙氣熱焓、排煙溫度、產(chǎn)汽量（熱水量及溫升）；2）最大熱負(fù)荷，平均熱負(fù)荷，最小熱負(fù)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）；6）自控方式和能介接點(diǎn)條件；7）經(jīng)濟(jì)性分析；第51頁，共59頁。基本方案編寫及方案交流-換熱器計(jì)算1）煙氣側(cè)熱流量 Q煙= V 煙* C 煙（t1t1”）2）管程出口水溫度t2” = Q 煙/( V 水* 水* C 水)+ t23）對數(shù)平均溫差tm= （t1- t2”）

17、-（t1”- t2） /ln（t1- t2”）-（t1”- t2） 4）換熱面積A = Q 煙/ (K*tm)第52頁，共59頁?；痉桨妇帉懠胺桨附涣?余熱鍋爐計(jì)算1)煙氣放出熱量Qy=Vy*1.295*(ty1*Cy1-ty2*Cy2)/36002)額定壓力下蒸汽流量Q汽=Qy*0.95/(h汽-h軟水)*3600第53頁，共59頁。余熱鍋爐設(shè)備設(shè)計(jì)1)煙氣放出熱量Qy=Vy*1.295*(ty1*Cy1-ty2*Cy2)/36002)額定壓力下蒸汽流量Q汽=Qy*0.95/(h汽-h軟水)*36003）熱管工質(zhì)的選擇：(ty1+5tk2)/64）加熱段單根光管換熱面積Ay0=3.14*d

18、0*Ly/10005）冷卻段單根光管換熱面積AkO=3.14*d0*Lk/10006）煙氣流通截面積S=B*Ly/1000-d0*Ly*n/10007）煙氣流速=Vy/3600/S8) 煙氣平均溫度tp =(ty1+ty2)/29）煙氣側(cè)阻力P=*2*（1+ tp/273）/210)對流換熱系數(shù)y =0.33*(*1000)/ d0)*( Re0.6)*( Pr 0.3)第54頁，共59頁。11）管壁熱阻R管=d0/(2w)*Ln(d0/di)12）污垢熱阻R污=0.00213）傳熱系數(shù)K=1/(1/y+R管+ R管*( Ly / Lk)+1/2 *( Ly / Lk)+ R污)14）對數(shù)平均溫差tm=(ty1-ts1)-(ty2-ts1)/Ln(ty1-ts1)/(ty2-ts1)15）傳熱面積A = Qy*1000/(K*tm)16）需要管根數(shù)n=A/Ay0第55頁，共59頁。技術(shù)協(xié)議和商務(wù)合同編寫簽訂技術(shù)協(xié)議編寫