低溫余熱回收利用及節(jié)能技術

1、低溫余熱回收利用及節(jié)能技術主要內容一、石化低溫熱的系統(tǒng)集成優(yōu)化利用概述二、石化低溫余熱回收利用概述三、石化低溫余熱升級利用方式四、熱管式換熱器五、冷凝水回收六、余熱鍋爐七、螺旋板式換熱器八、強化傳熱一、石化低溫熱利用 系統(tǒng)的集成優(yōu)化 1、對“低溫熱資源” 認識的片面性 調查現有冷卻器負荷，取某個溫度為界限，列出 “現有低溫熱資源一覽表”。按此考慮和制定利用計劃。但是，“現有低溫熱資源”不是確定的。其中很大一部分將隨能量系統(tǒng)優(yōu)化而消失，即作為有效利用工藝熱流而回收利用。例：某石化企業(yè)一蒸餾低溫熱調查表：減壓蠟油122 t/h， 140-63， 373萬kcal/h減壓渣油124 t/h，58-1

2、09，291萬kcal/h這些“低溫熱”在采用熱出料措施后將不再存在當前煉油廠低溫熱利用現狀和問題2、 當前“低溫熱利用”存在的問題（1）分散、隨機選擇和搭配熱源、熱阱。（2）過大的傳熱溫差，嚴重降質利用（傭損失大）（3）多個熱媒循環(huán)系統(tǒng)（4）過大循環(huán)流量，過小的溫升當前低溫熱利用系統(tǒng)的傭分析圖煉油廠低溫熱利用系統(tǒng)優(yōu)化技術簡介3、自適應的低溫熱利用系統(tǒng)流程圖緩沖罐（密閉）補水泵1補水加熱器回水冷卻器泵2裝置（熱源）熱阱圖 低溫熱利用大系統(tǒng)優(yōu)化匹配原理圖XX石化低溫熱梯級利用系統(tǒng)流程圖（部分）XX石化低溫熱梯級利用系統(tǒng)傭分析圖回水50來水124某廠十一五節(jié)能規(guī)劃低溫熱大系統(tǒng)利用優(yōu)化流程用例3：后

3、冷調溫以水為熱媒的低溫熱利用系統(tǒng)的優(yōu)化設計 在一定的熱源/熱阱復合曲線條件下，以熱源與熱媒水、熱媒水與熱阱之間的最優(yōu)傳熱溫差為尺度，求解熱源和熱阱兩條復合曲線在TH圖上的最優(yōu)相對位置，以及在它們之間代表熱媒水循環(huán)線的直線的斜率。 最優(yōu)解將給出兩個HEN中各個換熱器的傳熱溫差和傳熱面積，以及最優(yōu)的熱媒水循環(huán)量和溫升。 50120615011856505050某企業(yè)低溫熱大系統(tǒng)利用的流程方案圖及參數二、低溫余熱回收利用概述低溫余熱回收利用原則 1、首先改進降低工藝用能，優(yōu)化工藝裝置換熱流程，系統(tǒng)熱集成，盡量少產低溫余熱； 2、低溫余熱的回收和利用必須經濟合理、運行 可靠。已經發(fā)現：有些企業(yè)在確定低

4、溫余熱利用方案時，低溫余熱的價格確定不合理；另外有時將回收利用的系統(tǒng)管道投資沒有考慮。這兩方面導致了不合理方案的產生。 3、低溫余熱的利用應優(yōu)先考慮長周期運行的同級利用（低溫熱量直接代替了原有二次能源），其次考慮全年中部分時間利用的同級利用，最后才考慮升級利用二、低溫余熱回收利用概述低溫余利用途徑同級利用方式1、作工藝裝置重沸器熱源，如氣體分流裝置2、預熱除鹽水；3、預熱加熱爐空氣；4、采暖與生活熱水。同級利用方式目前，低溫余熱的主要利用方式為同級利用，這種利用方式的節(jié)能效果最顯著，并且在相當長的時期內，將仍是該種利用方式。 濟南分公司全廠性低溫余熱回收與利用措施，投資2000萬元，現在已投用

5、，年節(jié)標油20000噸，年效益約6000萬元。 安慶分公司煉油廠全廠性低溫余熱回收與利用措施，投資2000萬元，節(jié)約1.0Mpa蒸汽29t/h，年節(jié)標油16000噸，年效益約2442萬元。二、低溫余熱回收利用概述低溫余熱利用途徑升級利用方式1、發(fā)電；2、制冷；3、第二種吸收式熱泵；4、作海水淡化熱源。二、低溫余熱回收利用概述 幾種低溫余熱利用方式的折能系數（定義為低溫熱利用所取代的一次能源量占低溫熱量的百分比）見下表，目前國內低溫擴容發(fā)電投用的企業(yè)有長嶺和綿西煉廠。低溫余熱利用方式折能系數備注同級利用1.0溴化鋰吸收制冷0.45制取冷水溫度720熱水擴容發(fā)電（帶采暖）0.33用水用熱媒，熱水最

6、高可達130正丁烷有機工質發(fā)電0.21蒸發(fā)溫度90.76熱水擴容發(fā)電（無采暖）0.12用水用熱媒，熱水最高可達130低溫余熱方式節(jié)能效果低溫余熱發(fā)電技術 石化企業(yè)或鋼鐵企業(yè)的生產過程中常有70以上的熱水生產，比如高爐的沖渣水溫度可達8090，重油催化裝置中有大流量的120的熱水產生。利用熱水發(fā)電，取決于熱水的溫度，大約每噸熱水可發(fā)電1.54度電。發(fā)電后降溫的熱水又可以回到生產流程中吸熱，循環(huán)使用。我們的熱水發(fā)電技術對熱水的水質要求不高，水中的硬度和雜質不影響發(fā)電裝置的運行，安全可靠，運行操作簡單方便。 三、低溫余熱分級利用低溫余熱升級利用純余熱發(fā)電 純余熱發(fā)電技術和傳統(tǒng)的發(fā)電一樣,以水為工質用

7、朗肯循環(huán)實現余熱利用,余熱鍋爐代替常規(guī)鍋爐,系統(tǒng)結構簡單,運行可靠,初投資較少,系統(tǒng)如下圖所示。其缺點是系統(tǒng)的工作受生產線負荷波動的影響大。三、低溫余熱分級利用低溫余熱升級利用純余熱發(fā)電系統(tǒng)簡圖三、低溫余熱分級利用低溫余熱升級利用帶補燃鍋爐的余熱發(fā)電 帶補燃鍋爐的余熱發(fā)電系統(tǒng)是在余熱鍋爐后面安裝補燃鍋爐,如下圖 所示。在余熱鍋爐中生產的低壓蒸汽或者高溫水,經過補燃鍋爐加溫加壓,提高蒸汽參數,在汽輪機中做功。 帶補燃鍋爐的余熱發(fā)電系統(tǒng)的裝機容量可以通過調整補燃鍋爐的容量來達到所需的功率,設備可以采用標準系列產品,技術成熟可靠,該發(fā)電系統(tǒng)不受余熱供應的制約,避免了生產線負荷波動對機組穩(wěn)定運行的影響

8、,可延長機組的壽命。其缺點是投資較高,系統(tǒng)較復雜,運行成本較純余熱發(fā)電系統(tǒng)高。三、低溫余熱分級利用低溫余熱升級利用帶補燃鍋爐的余熱發(fā)電系統(tǒng)簡圖三、低溫余熱分級利用低溫余熱升級利用有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電 當余熱溫度低于370 時,以水為工質的朗肯循環(huán)不能有效地回收余熱,可以考慮有機朗肯循環(huán)(Organic Rankine Cycle , 簡稱ORC) 余熱發(fā)電技術。 有機朗肯循環(huán)以低沸點的有機物為工質來吸收廢氣余熱,產生一定壓力和溫度的有機物蒸汽,進入汽輪機膨脹做功,汽輪機的排汽在凝汽器中凝結成液態(tài)的有機物。三、低溫余熱分級利用低溫余熱升級利用相對于常規(guī)朗肯循環(huán)，有機朗肯循環(huán)具有以下優(yōu)點: 1、有

9、機工質沸點低,對較低溫度的熱源,能源利用效率更高;其比容小于水蒸汽,所需汽輪機的尺寸、排氣管道的尺寸以及冷凝器的換熱面積都較小;它的凝固點低,在較低溫度下仍能釋放出能量,這樣,寒冷天氣可以增加出力,冷凝器也不需要防凍設施。 2、在膨脹做功的過程中,從高壓到低壓始終保持在干蒸汽狀態(tài),可以消除濕蒸汽對汽輪機所造成的腐蝕破壞,更有效地適應部分負荷運行及大的功率變動。 3、在缺水地區(qū),ORC 電廠優(yōu)先使用空冷凝汽器,比水蒸氣電廠使用的空冷凝汽器體積小得多,價格也低得多;有機工質冷凝壓力高,系統(tǒng)在接近和稍高于大氣壓力下工作,不需要真空抽汽系統(tǒng)。 4、有機工質的聲速低,在葉片輪周速度很低時就能獲得有利的空

10、氣動力特性,在常規(guī)轉速下就具有較高的輪機效率。三、低溫余熱分級利用 目前國內主要采用二級水擴容動力循環(huán)方式發(fā)電，這種方式的而有點是運行可行，缺點是效率低，據報道，國外采用有機工質動力循環(huán)方式，這種方式的優(yōu)點是效率較高，缺點是可靠性差 以某煉油廠催化裂化6條低溫物流提供低溫熱28.7MW，延遲焦化裝置2條物流提供7.6MW為例。項目水有機工質工質進余熱源溫度4935工質出余熱源溫度14689.65工質吸熱量MW36.235.4透平進口初溫108.289.65透平出口溫度3649發(fā)電機功率kW30003800供熱量kW6768輔助系統(tǒng)功率kW7801122凈輸出功率kW22202678凈發(fā)電效率%

11、6.17.6混合工質余熱發(fā)電 可以考慮采用混合工質來代替單一工質進行余熱回收,這樣可以更好地回收中低溫余熱。以NH3 - H2O 混合物為工質的卡林納循環(huán)系統(tǒng)如下圖所示。三、低溫余熱分級利用低溫余熱升級利用卡林納循環(huán)低濕余熱發(fā)電系統(tǒng)簡圖混合工質余熱發(fā)電 70 %的氨水溶液經過給水泵加壓、預熱器升溫之后,進入余熱鍋爐中加熱,產生濃度為70 %的過熱氨水蒸汽,進入汽輪機做功,汽輪機排汽經過蒸餾器冷卻,然后被濃度為34.59 %的貧氨溶液(b 股) 稀釋為44.81 %的基本溶液(c 股) ，進入吸收器中凝結；離開吸收器的飽和液體經凝結泵加壓,一部分(d股) 經過再熱器和蒸餾器升溫后,進入分離器,在

12、分離器中分離出96.85 %富氨蒸汽(f 股) 和34.59 %的貧氨溶液;34.59 %的貧氨溶液經再熱器冷卻和節(jié)流閥降壓,與70 %的工作溶液混合形成44.81 %的基本溶液;96.85 %的富氨蒸汽經預熱器冷卻后,和另一部分基本溶液(e 股) 混合為70 %的工作溶液,然后凝結為飽和液體,再經給水泵送到余熱鍋爐,完成一個循環(huán)過程。三、低溫余熱分級利用低溫余熱升級利用混合工質余熱發(fā)電 混合工質的蒸發(fā)過程是變溫過程，相對于單一工質循環(huán)的定溫蒸發(fā)而言，其吸熱蒸發(fā)過程更接近熱源的放熱過程線，這樣可以減小換熱過程的平均換熱溫差，降低不可逆損失，提高循環(huán)的效率。對于不同的余熱熱源，可以根據其放熱特性

13、，選擇不同組分、不同濃度的混合物，使工質的吸熱過程與熱源的放熱過程達到最佳換熱匹配。三、低溫余熱分級利用低溫余熱升級利用制冷低溫熱制冷主要采用溴化鋰形式，制取的冷水溫度為7-20。 低溫熱制冷的主要途徑： 生活制冷（空調）； 生產制冷： 催化裂化裝置吸收穩(wěn)定系統(tǒng)； 延遲焦化裝置吸收穩(wěn)定制冷； 氣體分餾裝置； 其他工藝裝置等。三、低溫余熱分級利用低溫余熱升級利用 制冷 低溫余熱在夏季的回收利用，是石化企業(yè)在余熱利用方面進一步節(jié)能挖潛的重點。就夏季石油化工企業(yè)的生產狀況來看，夏季余熱回收利用的有效途徑之一就是用于制冷。三、低溫余熱分級利用低溫余熱升級利用低沸點工質蒸汽噴射式制冷裝置分析工作原理及組

14、成 就制冷原理而言,低沸點工質的蒸氣噴射式制冷與水蒸汽噴射式制冷方式相類似,即以噴射器代替壓縮機,以消耗熱能來實現制冷。但低沸點工質的蒸氣噴射式制冷以低沸點制冷劑作為工質,使其所需工作熱源溫度大大降低,這就為低溫余熱的回收利用創(chuàng)造了條件。低沸點工質的蒸氣噴射式制冷裝置圖中噴射器構成如圖噴射器結構示意圖所示。蒸氣噴射式制冷裝置的一個關鍵設備。該制冷裝置工作時,熱水通過加熱器加熱來自工質泵的液態(tài)低沸點工質,并使之成為具有較高壓力的飽和蒸氣(稱其為工作蒸汽)。工作蒸汽經噴射器噴嘴膨脹加速,在噴嘴出口截面降壓至低于蒸發(fā)器蒸發(fā)壓力,并高速從噴嘴流出(為超音速流動),從而不斷卷攜由蒸發(fā)器進入噴射器吸入室的

15、壓力較低的低沸點工質蒸氣(稱為引射蒸氣)。此后,工作蒸氣與引射蒸氣在噴射器混合室中混合、經擴壓室減速升壓后進入冷凝器,工作蒸氣在整個噴射器中的流動力一降壓熵增過程,引射蒸氣的流動則為一升壓熵減過程,混合后的工作蒸氣與引射蒸氣在冷凝器中被冷卻水冷凝為過冷液體。流出冷凝器液態(tài)低沸點工質,其中一部分被工質泵升壓后送回加熱器,用以產生工作蒸氣;另一部分通過熱力膨脹閥節(jié)流減壓后進入蒸發(fā)器,在蒸發(fā)器中吸熱蒸發(fā)制冷,制取所需溫度的冷水。低沸點工質蒸汽噴射式制冷裝置分析制冷裝置設備組成和工作原理圖三、低溫余熱分級利用低沸點工質蒸汽噴射式制冷裝置分析噴射器結構示意圖三、低溫余熱分級利用低沸點工質的選用及其物性對

16、裝置性能的影響 低沸點工質蒸氣噴射式制冷裝置的已有研究結果均基于CFC-11氟利昂制冷劑,CFC-11在常壓下的沸點溫度比較高,而冷凝壓力又比較低,有利于制取0以上的冷媒水,且在工作蒸汽溫度一定的情況下,循環(huán)的各項性能指標(如理論引射系數和熱力系數)均比較優(yōu)越。但CFC-11對大氣臭氧層有破壞作用,加劇地球溫室效應,現已屬于停止生產和禁止使用的制冷劑。HCFC-123作為CFC-11的替代工質,有著較為相近的物理性質(見下表),其ODP和GWP值有了顯著的降,HCFC-123對大氣臭氧層的破壞性僅僅是CFC-11的1/50,其內在穩(wěn)定性使其在較低的大氣層中就會全部分解而不致到達臭氧層,所以HC

17、FC-123具有良好的保護大氣層的特性,是蒸氣噴射式制冷裝置最理想的替代制冷工質。三、低溫余熱分級利用低溫余熱升級利用制冷劑物理性質制冷工質HCFC-123CFC-11分子式CHCl2CF3CCl2F常壓下沸點()27.623.7臨界溫度()184.0197.78臨界壓力(kg/cm2)37.4844.6常壓下的氣化潛熱(kJ/kg)167.68181.79ODP0.0161.0GWP0.090.32低沸點工質的選用及其物性對裝置性能的影響 以石油化工企業(yè)大量存在的80-90的低位能余熱為熱源,所需制冷量836.8MJ/h為例,按制冷裝置設備組成和工作原理圖所示，低沸點工質蒸氣噴射式制冷裝置所

18、得理論循環(huán)計算結果如下表所示,可以看出:該制冷裝置在冷、熱源溫度相同的條件下,以HCFC-123為工質時裝置循環(huán)的各項性能指標在理論上均與以CFC-11為工質時的基本一致,其在理論上完全滿足制冷裝置的使用要求。三、低溫余熱分級利用低溫余熱升級利用理論計算結果項目 單位HCFC-123CFC-11制冷量 kW232.6232.6工作蒸氣溫度/壓力/kPa 78/465478/495.7工作蒸氣流量 kg/s5.554.82蒸發(fā)溫度/壓力/kPa11.5/53.711.5/64引射蒸氣流量 kg/s1.511.42冷凝溫度/壓力 /kPa35/130.335/147.7引射系數0.2720.294

19、冷水進/出口溫度 18/1318/13冷水流量 t/h33.533.5熱水進/出口溫度 85/76.885/77.2熱水流量 t/h128.9119.6冷卻水進/出口溫度 32/33.532/33.5冷卻水流量 t/h684.3631.7熱力系數 0.2160.245制冷裝置工質泵的選用及換熱設備的高效、輕量化 低沸點工質的蒸氣噴射式制冷裝置,其制冷輔件目前尚無與之配套的定型產品,只能以已有壓縮式制冷裝置的輔件作為配套件。由于制冷裝置工質泵工作時,要靠制冷工質本身來冷卻,且必須長周期地無潤滑的條件下工作,工質泵性能的優(yōu)劣將直接影響到其工業(yè)化制冷裝置的性能和經濟性。為此工質泵的選型極其重要,目前

20、有磁力泵、屏蔽泵等可供選用,既不會造成工質泄漏,又能滿足需要。加熱器、冷凝器和蒸發(fā)器作為低沸點工質的蒸氣噴射式制冷裝置的主要設備,其換熱性能的優(yōu)劣,將直接影響到制冷裝置的工作性能和制造成本。已有試驗裝置和樣機均采用常規(guī)的管殼式換熱器,造成制冷裝置體積和重量較大。一次棄灌工質較多。且在石化企業(yè)用于工藝制冷時,考慮到現場改造場地的諸多限制,為此,有必要在滿足制冷工質在換熱設備中的流動阻力降要求的前提條件下,選用高效、輕量化的板式換熱器、高效管殼式換熱器作為其換熱設備。制冷裝置的系統(tǒng)優(yōu)化及放大效應的研究 目前對低沸點工質的蒸氣噴射式制冷已有的理論和實驗研究,大都還停留在實驗室臺架試驗或小規(guī)模的工業(yè)試

21、運行階段,要將低沸點工質的蒸氣噴射式制冷技術經濟地應用于石化企業(yè)的余熱回收,現有試驗裝置的規(guī)模是遠遠不能達到大規(guī)模余熱回收的目的和石化企業(yè)對余熱回收經濟效益的要求。因此要通過小型裝置和中試裝置的遞級放大研究,對影響系統(tǒng)正常運行和性能發(fā)揮有著極其重要作用的制冷裝置中噴射器出口至冷凝器入口流動阻力降和蒸發(fā)器出口至噴射器吸入口流動阻力降的特性及相關設備進行深入細致的研究和考核,探索低沸點工質的蒸氣噴射式制冷裝置工業(yè)放大和系統(tǒng)優(yōu)化的規(guī)律,為最終在石化企業(yè)的大規(guī)模工業(yè)化應用奠定基礎。低沸點工質蒸汽噴射式制冷裝置的經濟性分析 將以HCFC-123為工質、制冷量為836.8MJ/h低沸點工質蒸氣噴射式制冷裝

22、置直接用于石化企業(yè)的低位能余熱回收中,全年節(jié)能經濟效益按夏季供冷130d計算,運行時每天24小時均處于滿負荷工作狀態(tài)。其中標準燃料油按0.25萬元/t,耗電按0.5元/kWh計。低沸點工質蒸氣噴射式制冷裝置所需冷卻水由石化企業(yè)已有冷卻水管網提供,采取大流量小溫升的使用方法,使冷卻水在該制冷裝置中升溫不超過2,排出后利用管道泵升壓后仍進入原冷卻水管網,繼續(xù)供生產裝置使用,故此項運行費用僅考慮管道泵對冷卻水升壓時的耗電費用。折合節(jié)約蒸汽量以假設采用蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機制取相同冷量所需蒸汽量計算而得。最終計算年凈收益為69.91萬元。低沸點工質蒸汽噴射式制冷裝置的經濟性分析項目單位數量折合金額（

23、萬元）回收熱量折合標油t232.258.05折合節(jié)約蒸汽量t9366.08工質泵耗電量kWh2.21.1冷卻水升壓泵耗電量萬kWh9.364.68凈效益萬元69.91經濟效益表熱泵熱泵分壓縮式和吸收式兩種形式： 壓縮式熱泵主要在氣體分餾裝置上使用，將丙烯塔頂的低溫熱壓縮后做塔底熱源，但目前該種形式的熱泵在煉油廠沒有新的應用，原因是低溫熱直接做熱源，節(jié)能效果大大提高。 吸收式熱泵有兩種形式： 第一種需要較高溫位的低溫熱，溫度約為（120130），使更低溫位（2050的低溫熱溫度提高30左右，這種熱泵一般對煉油廠不合適。 第二種方式是不需要較高溫位的低溫熱，僅耗少量的泵功，就可使7090的低溫熱升

24、高至150-200，這種方式一般稱為吸收式變熱器，在煉油廠是非常實用的一種節(jié)能措施。三、低溫余熱分級利用低溫余熱升級利用 AHT工作原理 在蒸發(fā)器中,管外的冷劑水被管內的熱源加熱蒸發(fā)成冷劑蒸汽,然后進入吸收器被來自發(fā)生器的溴化鋰溶液吸收,吸收過程中釋放出的熱量將流過吸收器傳熱管內的水加熱,從而獲得所需要的熱量;吸收冷劑蒸汽后得到的稀溶液流出吸收器,流經溶液熱交換器后進入發(fā)生器,被傳熱管內流過的余熱介質加熱升溫至沸騰,再產生出冷劑蒸汽,同時濃縮成濃溶液,溶液泵將此濃溶液經熱交換器輸送至吸收器,重新吸收冷劑蒸汽;發(fā)生器中產生的低壓冷劑蒸汽進入冷凝器中,被傳熱管內的冷卻水冷卻成冷劑水,由冷劑水泵輸送

25、至蒸發(fā)器,再次被加熱蒸發(fā),從完成循環(huán)。三、低溫余熱分級利用低溫余熱升級利用單級AHT的流程見圖三、低溫余熱分級利用低溫余熱升級利用對于AHT,其性能指數(COP)的計算公式為：COP =Qa/(Qa+Qc) , 式中:Qa為吸收器的熱負荷, kW; Qc為冷凝器的熱負荷,kW。單級AHT的COP小于1,一般為0.30.6。三、低溫余熱分級利用低溫余熱升級利用 單級AHT的溫升幅度較小,供熱溫度一般低于120 。在給定條件下若要獲取更高的溫升,應當采用兩級或多級的熱泵循環(huán)。增加1 個吸收- 蒸發(fā)器就構成兩級AHT，兩級AHT流程如下圖所示。三、低溫余熱分級利用低溫余熱升級利用三、低溫余熱分級利用

26、兩級AHT流程圖 冷凝器的出口冷劑液經冷劑液泵加壓后分為2 部分:一部分直接進入吸收- 蒸發(fā)器;另一部分先經過節(jié)流閥進入蒸發(fā)器,在此吸收余熱后汽化,然后進入吸收- 蒸發(fā)器,其熱量被進入吸收- 蒸發(fā)器的濃溶液吸收,放出的熱用來加熱直接進入吸收- 蒸發(fā)器的冷劑液使其成為冷劑蒸汽后供給吸收器,然后被來自發(fā)生器并經溶液泵和溶液熱交換器的濃溶液吸收,放出的熱量加熱流經其中的被加熱介質。吸收- 蒸發(fā)器是1個噴淋形式的熱交換器,兼具吸收器和蒸發(fā)器的功能:進入吸收- 蒸發(fā)器的濃溶液,吸收進入其中來自蒸發(fā)器的低溫蒸汽并放熱成為稀溶液,所放出的熱量用來加熱流經其中管道內的來自冷凝器的泵送冷劑液使之成為高溫蒸汽(相

27、對而言) ,從而完成對余熱蒸汽溫度的二次提升。三、低溫余熱分級利用低溫余熱升級利用熱管及熱管式換熱器 熱管是一種具有高效傳熱性能的元件，它可利用很小的截面積遠距離傳輸大量熱量而無需外加動力。熱管式換熱器具有輸熱能力大、均溫性能優(yōu)良、傳熱方向可逆、熱流密度可變、適應環(huán)境能力較強、阻力損失較小等優(yōu)點，所以熱管式換熱器能較大限度的回收利用低品位余熱。四、熱管式換熱器低溫余熱同級利用熱管工作原理及特點 熱管是依靠自身內部工作液體相變來實現傳熱的元件，一般由管殼、吸液芯、工質組成，結構如圖 所示。四、熱管式換熱器低溫余熱同級利用熱管工作原理 管殼通常由金屬制成，兩端焊有端蓋，管殼內壁裝有一層由多孔性物質

28、構成的管芯（若為重力式熱管則無管芯），管內抽真空后注入某種工質，然后密封。熱管可分為蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段三個部分，當熱源在蒸發(fā)段對其供熱時，工質自熱源吸熱汽化變?yōu)檎羝?，蒸汽在壓差的作用下沿中間通道高速流向另一端，蒸汽在冷凝段向冷源放出潛熱后冷凝成液體；工質在蒸發(fā)段蒸發(fā)時，其氣液交界面下凹，形成許多彎月形液面，產生毛細壓力，液態(tài)工質在管芯毛細壓力和重力等的回流動力作用下又返回蒸發(fā)段，繼續(xù)吸熱蒸發(fā)，如此循環(huán)往復，工質的蒸發(fā)和冷凝便把熱量不斷地從熱端傳遞到冷端。四、熱管式換熱器低溫余熱同級利用熱管特性 由于熱管是利用工質的相變換熱來傳遞熱量，因此熱管具有很大的傳熱能力和傳熱效率。另外，熱管還具有優(yōu)

29、良的等溫性、熱流密度可變性、熱流方向的可逆性、熱二極管與熱開關性、恒溫特性以及對環(huán)境的廣泛適應性等一系列優(yōu)點。四、熱管式換熱器低溫余熱同級利用熱管分類 熱管按其工作溫度可分為：低溫、中溫及高溫熱管，選用熱管時必須根據熱管的工作溫度來選用管內的工質。低溫熱管的工質有丙酮、氨、氟里昂等；中溫熱管的常用工質有：水、萘等，水的工作溫度為90 250 ，萘的工作溫度為280 400 ；高溫熱管的常用工質有：鈉、鉀等液態(tài)金屬，工作溫度一般在450 以上2 。熱管按工質回流的動力可分為：吸液芯熱管、重力熱管或兩相閉式熱虹吸管、重力輔助熱管、旋轉式熱管、分離型熱管、電流體動力學熱管、電滲透熱管等。根據熱管翅片

30、與管殼的連接方式可分為：穿片式熱管、鎳鉻合金釬焊熱管、高頻繞焊熱管3 種形式。四、熱管式換熱器低溫余熱同級利用熱管式換熱器結構及分類由于單根熱管傳熱量有限，于是把單根熱管集中起來，形成一束置于冷、熱源之間，使熱源中的熱量通過熱管束源源不斷地傳至冷源，這就是熱管式換熱器。熱管式換熱器中的熱管元件可以呈錯列三角形排列，也可以呈順列矩形排列。熱管式換熱器由熱管、箱體和中間隔板組成，隔板將箱體分為兩部分，形成冷、熱介質的流道，隔板保證兩側流體互不混淆，熱管橫穿隔板，一端與熱流體接觸，一端與冷流體接觸，冷熱兩端可按需加裝翅片以增大傳熱面積。熱管式換熱器的基本結構如下圖 所示。熱管式換熱器按照流體的不同種

31、類可分為：氣-氣型熱管式換熱器，氣-液型熱管式換熱器，液-液型熱管式換熱器；按照熱管式換熱器的結構型式可分為：整體式、分離式、回轉式和組合式。四、熱管式換熱器低溫余熱同級利用熱管式換熱器結構示意圖熱管式換熱器的特性 1、由于熱管式換熱器自身特性的原因，其可以在不改變冷熱流體入口溫度的條件下，增大了冷熱流體換熱的平均溫壓；因此熱管式換熱器的傳熱性能好于常規(guī)管殼式換熱器； 2、熱管式換熱器中熱管元件的蒸發(fā)段和冷凝段的長度形式可以獨立確定，兩種流體被隔板隔開，彼此互不摻混。其這種特點可以適用于溫度、流量及清潔程度相差懸殊的兩種流體間的換熱。 3、在熱管式換熱器中，當熱管元件的某一端局部損壞時，僅僅是

32、該熱管元件失效而停止傳熱，并且單根熱管元件損壞后更換方便，不會影響換熱器整體。因此，熱管式換熱器結構形式好于常規(guī)管殼式換熱器。四、熱管式換熱器低溫余熱同級利用熱管技術在工業(yè)余熱回收中的應用 20 世紀60 70 年代世界上爆發(fā)的能源危機，導致燃料短缺、燃料費用上漲，嚴重地威協(xié)著生產的發(fā)展和人民生活的需要，于是迫切要求人們開發(fā)新能源和節(jié)約現有能源。在工業(yè)生產的各個部門中，有大量的加熱爐、窯爐、工業(yè)鍋爐等，其排煙溫度在200 500 之間，排煙余熱未獲得充分利用，造成能源的嚴重浪費，因此，發(fā)展有效的余熱回收裝置是能源得以合理利用的有效方式。四、熱管式換熱器低溫余熱同級利用熱管技術在工業(yè)余熱回收中的

33、應用 由于余熱的低品位性及存在的普遍性，要求余熱回收裝置能在小傳熱溫壓下傳遞大熱流量，熱回收率高，阻力小，還要求結構簡單、緊湊、經濟，并能妥善處理低溫腐蝕問題。常規(guī)形式的換熱器由于傳熱溫壓小、體積龐大、投資費用昂貴，或是由于換熱流程長、阻力大，驅動功耗劇增，運行費用高，或是由于制造復雜、難以維護，或是由于腐蝕、結垢、危急設備壽命等原因，其在余熱回收中的應用受到限制。而熱管式換熱器以其優(yōu)良的性能可較好地解決上述問題，滿足余熱回收的要求。目前余熱回收系統(tǒng)中的熱管式換熱器主要有以下三種形式：熱管式空氣預熱器、熱管式省煤器和熱管式余熱鍋爐。四、熱管式換熱器低溫余熱同級利用熱管技術在工業(yè)余熱回收中的應用

34、 1、熱管式空氣預熱器是常見的氣-氣型熱管式換熱器，它是利用排煙余熱，預熱進入爐子的助燃空氣，不僅可以節(jié)約燃料，提高燃料的利用率，還可以減輕對環(huán)境的污染。 2、熱管式省煤器屬于氣-液型熱管式換熱器，在工業(yè)鍋爐或工業(yè)窯爐中，采用熱管式省煤器利用煙氣的熱量預熱鍋爐給水或是提供生活用熱水。 3、熱管式余熱鍋爐通常稱為熱管蒸汽發(fā)生器，熱管式余熱鍋爐在熱管冷側外表面通過的流體是由進入的給水產生蒸汽，可以說是氣-氣型熱管式換熱器，也可以說是氣-液型熱管式換熱器。四、熱管式換熱器低溫余熱同級利用熱管式換熱器在石油化工企業(yè)中的應用 安慶石化煉油廠減壓爐于1995 年運用熱管式空氣預熱器回收煙氣余熱，煙氣從36

35、5 降至165 ，空氣從進口溫度20 升至220 ，每小時回收熱量8.82 GJ，此熱管式空氣預熱器的成功運用說明熱管式換熱器完全可以用于石化行業(yè)中一些燃用高含硫燃料的惡劣工況 。石油化工企業(yè)中的許多加熱爐和裂解爐，例如制造乙烯用的石腦油裂解爐，排煙溫度一般在200 400 之間，并且燃燒后的廢氣往往不利于排空，采用熱管式空氣預熱器利用這部分廢氣預熱助燃空氣，可以達到很好的節(jié)能效果。四、熱管式換熱器低溫余熱同級利用熱管式換熱器在石油化工企業(yè)中的應用 國內外許多加熱爐采用了兩種或三種熱管式換熱器相結合的流程來回收煙氣的高溫余熱。即首先將高溫煙氣通過余熱鍋爐降至500 600 ，產生1.9 3 M

36、Pa 的蒸汽，降溫后的煙氣通過空氣預熱器將空氣預熱至250 ，煙氣溫度降至300 以下進入熱管省煤器，將105 的脫氧水加熱至250 左右，煙氣溫度降至300 以下，經引風機送至煙囪排放。這種流程具有很大的經濟優(yōu)越性。四、熱管式換熱器低溫余熱同級利用積灰和低溫腐蝕問題 熱管式換熱器與管殼式換熱器相比具有傳熱效率高、壓力損失小、工作可靠、結構緊湊、冷熱流體不混雜、應用范圍廣、維修費用少等優(yōu)點，但是也存在著酸露點的低溫腐蝕、水側除垢、氣側清灰等實際問題： 1、煙氣中存在飛灰和煙塵造成換熱面積灰影響換熱器性能和效率甚至導致換熱器失效。 2、燃料中含硫時，燃料燃燒后所產生的含硫化合物與水結合后，一旦溫

37、度低于露點溫度，就會對受熱面金屬產生嚴重腐蝕作用，影響換熱器運行甚至導致換熱器報廢。四、熱管式換熱器低溫余熱同級利用解決積灰問題的措施 影響熱管式換熱器應用的因素主要有：熱管工質選擇和熱管換熱器的結構參數。 熱管工質的選擇，必須根據實際應用環(huán)境溫度來選擇工質，現在還沒有一種適合各種工作溫度的工質。在對熱管式換熱器進行設計的時候，應該根據使用場合和具體條件，采用最優(yōu)化設計方法，合理選擇熱管直徑、熱管長度、翅片的結構參數（間距、翅片長度、翅片厚度）和翅化比，根據煙氣的含塵情況采用合適的翅片間距和管間距等。四、熱管式換熱器低溫余熱同級利用解決積灰問題的措施 1、在煙氣風道允許的阻力降范圍內適當的提高

38、煙氣流速，增強煙氣橫掠熱管元件外壁時的擾動性，使氣流產生自清灰作用； 2、適當提高管壁溫度，管壁壁溫高，管外始終呈干燥狀態(tài)，因此，也就不會結焦不易粘附煙灰，減少灰分凝聚； 3、將熱管式換熱器采取一定的傾斜度放置，減少翅片表面的積灰能力； 4、選擇合適的吹灰裝置定期吹灰，防止堵灰。四、熱管式換熱器低溫余熱同級利用解決低溫腐蝕問題的措施 1、調整熱管式換熱器冷、熱段熱管面積來提高熱管式換熱器的最低壁溫，控制管壁溫度在露點以上； 2、或在低溫區(qū)通過改變熱管管材，采用耐腐蝕鋼如ND 鋼制造等； 3、需要控制排煙溫度，使排煙溫度高于露點溫度20 30 ，保證熱管長期安全運行； 4、對于熱管式空氣預熱器可

39、以采用空氣旁路技術。四、熱管式換熱器低溫余熱升級利用凝結水回收 一般蒸汽冷凝水回收時平均溫度為60-80，鍋爐補給水平均溫度一般為10-30，利用蒸汽冷凝水代替鍋爐軟水作為鍋爐補給水，無疑提高了鍋爐補給水溫度。40 - 70的蒸汽冷凝水中含有40-70 大卡/ 公斤的熱量，回收利用就是節(jié)約能源，采用蒸汽冷凝水保護劑后，蒸汽冷凝水回收率可以在80% 以上，并且回收水質符合GB1576 工業(yè)鍋爐水質要求。現在鍋爐產1 噸蒸汽水耗均在1.1-1.3 噸，蒸汽冷凝水回收率若在80% 以上，就可以達到噸蒸汽水耗在0.2-0.4噸之內，在原基礎上可使噸蒸汽耗水節(jié)約60%-80%，如果保證換熱器內蒸汽管道和

40、冷凝水回收管道不泄露，幾乎可以使鍋爐水汽系統(tǒng)成閉式循環(huán)，鍋爐排位率為零。 五、冷凝水回收低溫余熱升級利用凝結水回收利用的作用 1、軟化水（除鹽水），即可以減少水處理及原水費用； 2、凝結水進入除氧器作為鍋爐/蒸汽發(fā)生器的補水，可以減少燃料消耗，用于余熱鍋爐可增加蒸汽量； 3、改善鍋爐/蒸汽發(fā)生器給水水質，減少排污量，保護環(huán)境； 4、回收利用后，可減少排污量，降低排污費用。五、冷凝水回收低溫余熱升級利用凝結水的利用方式: 1、還原利用； 2、換熱利用； 3、閃蒸利用。 五、冷凝水回收低溫余熱升級利用 1、還原利用： 理論上凝結水是優(yōu)質的軟化水，實際上由于鐵銹及蒸汽帶水的影響，會使水質有所變化。一

41、般情況下，凝結水可直接作為低壓鍋爐的給水或簡單的凈化處理再利用。這種直接還原的利用方式是凝結水回收的首選方式。五、冷凝水回收低溫余熱升級利用 2、換熱利用： 在凝結水有可能混入腐蝕性污染物時，可以采用間接換熱方式利用其能量。一般當凝結水被污染的可能極大，而所需處理費用又很高時，就應利用換熱器加熱爐給水和其他流體。凝結水溫度與被加熱介質的溫度越大，回收熱量就越多。如果冷凝水回收距離較遠，也可以采用此方法就近利用于生產流程。 五、冷凝水回收低溫余熱升級利用 3、閃蒸利用： 處于飽和狀態(tài)的冷凝水一旦排至低壓區(qū)，就會產生閃蒸汽。由于閃蒸汽從閃蒸前的高溫凝結水中帶走大量的汽化熱，所以有利用價值。有時可根

42、據需要創(chuàng)造閃蒸的條件，即形成凝結水的閃蒸利用。五、冷凝水回收低溫余熱升級利用凝結水回收利用基本原則 1、對于用戶較多，且用汽參數不同得復雜凝結水，需合理設計回收系統(tǒng)； 2、對于加熱有毒或者有強腐蝕性溶液的凝結水，可將其用于間接加熱需加熱的流體； 3、對于含油凝結水，需要進行除油處理，其水質符合鍋爐給水標準要求方可返回鍋爐。五、冷凝水回收低溫余熱升級利用凝結水回收利用系統(tǒng) 1、開式凝結水回收利用系統(tǒng) 2、閉式凝結水回收利用系統(tǒng)五、冷凝水回收低溫余熱升級利用 1、開式凝結水回收利用系統(tǒng) 蒸汽在用熱設備內放出汽化潛熱凝結為水后， 經疏水器的余壓進入凝結水箱，再由凝結水泵送回鍋爐。開式凝結水箱通過排氣

43、管與大氣相通，由于排入凝結水箱時凝結水溫度大于大氣壓下的飽和溫度，產生了二次蒸汽，這部分蒸汽通過排氣管排掉，造成了無益的熱損失。另外由于空氣的侵入， 氧氣在水中溶解, 腐蝕管道，減少了熱力系統(tǒng)的使用壽命。但開式系統(tǒng)只需采用一些簡單裝置，投資較少， 與將冷凝水直接排放相比，仍有較大的節(jié)能效果。五、冷凝水回收低溫余熱升級利用五、冷凝水回收自來水冷凝水箱軟水箱軟水處理交換器鍋爐除氧器低壓用汽設 備中壓用汽設 備高壓用汽設 備7米減溫減壓器開式凝結水回收利用系統(tǒng) 2、閉式凝結水回收利用系統(tǒng) 一般閉式回收系統(tǒng)包括回收管網和集水罐, 回收系統(tǒng)帶壓運行, 冷凝水始終不與大氣接觸, 可以減少高溫飽和冷凝水二次

44、閃蒸量, 保持冷凝水原有品質不受氧氣腐蝕, 使冷凝水的熱量得到比較充分的利用, 而且閉式系統(tǒng)的冷凝水用于鍋爐給水時, 不會增加溶解氧量。但是由于回收系統(tǒng)設計要考慮疏水壓差和冷凝水閃蒸的原因, 全部的密閉是不可能的, 系統(tǒng)中必須存在必要的壓力損失。系統(tǒng)對大氣而言, 是處于一種正壓的運行狀態(tài)。五、冷凝水回收低溫余熱升級利用 2、閉式凝結水回收利用系統(tǒng) 如從設備使用蒸汽壓力p1 、冷凝水回收集水罐的標定壓力p2 和大氣壓力p0 的關系來看回收系統(tǒng)的密閉程度, 當p2 越接近于p1 時節(jié)能率越高; 反之, p2 越接近于p0 時, 節(jié)能率越小。顯然, 密閉系統(tǒng)評判標準是p0 、p1 、p2 三者的大小

45、關系。當p2 = p0 時, 就不能稱為密閉式回收系統(tǒng),其節(jié)能率和開式系統(tǒng)相差不大。五、冷凝水回收低溫余熱升級利用五、冷凝水回收自來水軟水箱鍋爐低壓用汽設備中壓用汽設備高壓用汽設備減溫減壓器壓力集水罐P1P2除氧器蒸汽閉式凝結水回收利用系統(tǒng)開式與閉式凝結水回收系統(tǒng)的比較 1、開式蒸汽凝結水回收系統(tǒng)只能利用80以下的熱水，而閉式凝結水回收系統(tǒng)可回收100以上的飽和水，因此，閉式蒸汽凝結水回收方式節(jié)能效果優(yōu)化開式。 2、開式凝結水回收系統(tǒng)是間歇的、半自動運行的，而閉式凝結水回收系統(tǒng)是連續(xù)的全自動運行； 3、開式凝結水回收系統(tǒng)操作、維護復雜，而密閉式凝結水回收系統(tǒng)操作簡便，故障率低，維修方便，是值得

46、推廣的節(jié)能技術。五、冷凝水回收低溫余熱升級利用凝結水回收系統(tǒng)的選擇 1、正確掌握凝結水的壓力和溫度，凝結水的壓力和溫度是選擇凝結水回收系統(tǒng)的關鍵； 2、準確掌握凝結水回收系統(tǒng)的凝結水量和凝結水排水量，以確定凝結水管道半徑； 3、凝結水回收系統(tǒng)疏水閥的選擇會導致凝結水利用時的壓力和溫度，亦會影響回收系統(tǒng)的漏汽情況五、冷凝水回收低溫余熱升級利用凝結水及二次蒸汽熱能的利用 隨著凝結水回收與利用系統(tǒng)的不斷改進和完善，凝結水的回收率越來越高，同時，凝結水熱能的充分利用也越來越受重視。根據已有的成功經驗，回收凝結水熱量可以大大的節(jié)約燃料消耗量，從而降低生產成本，節(jié)約資源消耗。低溫余熱分級利用低溫余熱升級利

47、用凝結水熱能利用方式 1、利用凝結水的顯熱，采用熱交換的方式，利用過熱或飽和凝結水的顯熱加熱給水、采暖等 ； 2、針對壓力較高的凝結水，利用閃蒸罐和凝結水箱分離出二次蒸汽，然后將二次蒸汽和低壓凝結水分別加以利用。五、冷凝水回收低溫余熱升級利用二次蒸汽的熱能利用方式： 1、將二次蒸汽直接接入低壓管網供低壓用汽設備使用，利用汽-水換熱器活蒸汽采暖設備利用企劃潛熱； 2、通過噴射加壓器將二次蒸汽升壓，送入中壓蒸汽管網。低溫余熱分級利用低溫余熱升級利用凝結水防汽蝕裝置 防汽蝕裝置能使冷凝水輸送溫度由80提高到100-150, 高溫冷凝水直接打入鍋爐(除氧器) 。對于小型低壓鍋爐可采用閉式回收方式, 利

48、用冷凝水回收裝置將冷凝水直接泵送鍋爐。對于壓力較高, 供水要求嚴格的鍋爐, 可將冷凝水泵至除氧器。低溫余熱分級利用低溫余熱升級利用凝結水防防汽蝕裝置 由冷凝水的特性可知, 冷凝水系統(tǒng)不可避免的要產生閃蒸汽。當閃蒸汽量較小時, 可將閃蒸汽直接進入鍋爐的軟化水箱。當閃蒸汽量較大時, 可根據不同情況, 采用以下分離方式:低溫余熱分級利用低溫余熱升級利用低溫余熱分級利用凝結水防防汽蝕裝置 1、經疏水器排出的冷凝水先進入閃蒸罐, 分離出閃蒸汽后再進入回水管道, 這樣可使回水管徑變小。利用閃蒸汽作為二次利用設備的汽源, 一般應小于設備蒸汽耗量, 不足部分用新蒸汽減壓后補充, 這樣可使閃蒸汽全部消耗而不致放

49、空, 利用閃蒸汽設備的冷凝水經疏水器排出后與閃蒸罐排出的冷凝水再匯集起來, 進入冷凝水收集罐; 2、沒有合適的低壓用汽設備利用閃蒸汽時, 可采用冷卻方式, 將閃蒸汽用于鍋爐給水的加熱; 3、當閃蒸汽量較大且壓力又較低時, 可采用蒸汽噴射泵將閃蒸汽提壓后供給熱用戶。蒸汽噴射熱泵設計尺寸由閃熱汽量、熱用戶蒸汽需用壓力和數量確定。利用增壓方式, 可以提高閃蒸汽品位并實現閃蒸汽的長距離輸送。高溫低壓余熱回收利用 隨著油品質量的進一步提高，加氫過程越來越多，產生的較高壓力的低溫余熱也越來越多，其高壓低溫余熱的回收和利用將是提高用能水平一個新的課題。 高壓低溫余熱一直沒有回收的原因主要有三個： 1、壓力高

50、，換熱回收投資大； 2、由于壓力高，認為運行安全性差； 3、煉油廠普遍存在低溫余熱過剩并難以回收利用的問題。高壓低溫余熱的利用分析 通過對加氫裂化反應流出物采用水擴容發(fā)電的情況進行研究。仔細分析反應流出物余熱的特點，可以看出：盡管反應流出物壓力高，換熱回收投資大，但由于此股物流流量較大、熱量集中，為回收熱量所需的管道投資相對也較小，回收利用的總投資不一定大。如某0.8Mt/a 加氫裂化裝置為全循環(huán)、冷高壓分離器流程，80以上反應流出物余熱量達15.8MW。而某新建4.0Mt/a大型加氫裂化裝置為全循環(huán)、熱高壓分離器流程，80以上的反應流出物余熱量達67.4MW。 從安全角度講：在回收反應流出物

51、熱量的過程中，已經投用了許多高壓換熱器、高低壓換熱器（如利用高壓分離器氣體熱量直接產生低壓蒸汽）和高壓空冷器，因此也不能認為用高低壓換熱器（在回收大量低溫余熱時，一般用水作介質，壓力在0.5MPa以下，故使用高低壓換熱器）代替高壓空冷器就存在安全性的問題。 回收高溫排氣和可燃性廢氣余熱的常用方法是利用余熱鍋爐生產蒸汽。余熱鍋爐的原理和普通鍋爐是相似的，也包括省煤器、蒸發(fā)受熱面和過熱器等部分。但由于余熱鍋爐的熱源多樣而分散，各處熱源溫度水平有高也有低，往往不能像普通鍋爐那樣組成一個整體，其布置必須滿足生產工藝的要求，而采用分散布置；又因為不用爐膛，所以有時外形更類似于換熱器。六、余熱鍋爐余熱鍋爐

52、余熱鍋爐節(jié)能改造方案二制氫裝置工藝流程圖余熱鍋爐改造流程圖余熱鍋爐節(jié)能方案分析與改造實例余熱鍋爐節(jié)能改造（一） 采用改造方案進行改造，可以產生0.6MPa，13.6t/h，減掉3.5MPa蒸汽減少量7.4t/h，可以凈產生蒸汽6.2t/h，輸送到胺液集中再生裝置可以節(jié)約1.0MPa過熱蒸汽6.2t/h，1.0MPa過熱蒸汽按80元/t計算，脫鹽水價格按20元/t計算，年運行8000小時，則每年可節(jié)約6.2(80-20)8000=298萬元。 此部分的效益只是節(jié)約蒸汽的效益評估，沒有加入因為后部溫度降低節(jié)約的空冷與水冷的效益，所以效益應該大于300萬元/年。余熱鍋爐節(jié)能方案分析與改造實例余熱鍋爐

53、節(jié)能改造（二） 項目名稱：丙烯腈廢水焚燒余熱鍋爐改造 項目單位：中石化齊魯分公司丙烯腈廠 項目周期：2002.12003.3余熱鍋爐節(jié)能方案分析與改造實例余熱鍋爐節(jié)能改造（二）改造背景：齊魯石化丙烯腈廠廢水焚燒爐用于焚燒有毒廢水，排煙溫度850，能源浪費嚴重，2000年增上火管式余熱鍋爐，產生1.0MPa蒸汽，但改造后結渣非常嚴重而長期停爐。余熱鍋爐余熱鍋爐節(jié)能方案分析與改造實例余熱鍋爐節(jié)能改造（二）改造方案： 在大量理論研究和實驗分析的基礎上，研究了結渣的成分和具體成因，進行多次技術攻關，最終采用角管式水管爐： 1、活動爐門 2、清渣通道與凝渣管相結合 3、光管與翅片管共存 2003年1月一

54、次開車成功，運行周期由原來的2-3天延長至3個月。余熱鍋爐余熱鍋爐現場施工圖節(jié)能方案分析與改造實例余熱鍋爐節(jié)能改造（二）經濟效益： 本次改造總投資96.4萬元。 2002年12月改造完成，2003年1月投入運行，一次開車成功，開停車周期延長到12月。經中國石油化工股份有限公司齊魯分公司2003年4月組織驗收，年經濟效益263萬元。2003年實際經濟效益291萬元，間接經濟效益200多萬元，年總效益500余萬元。余熱鍋爐節(jié)能方案分析與改造實例余熱鍋爐節(jié)能改造（三）項目名稱：煉油廠一常爐改造改造內容：排煙尾部增加無機熱管式空氣預熱器余熱鍋爐改造背景： 中石化齊魯石化煉油廠聯合裝置車間一常減壓爐F0

55、01/2加熱爐，以渣油和瓦斯氣作為燃料。該爐因排煙溫度過高，基本測定在400左右，煙氣熱損失較大，大量的熱量隨煙氣排入大氣，即浪費了能源，又造成了環(huán)境的熱污染，一直是聯合裝置車間的大問題。節(jié)能方案分析與改造實例余熱鍋爐節(jié)能改造（三）余熱鍋爐節(jié)能方案分析與改造實例余熱鍋爐節(jié)能改造（三）改造方案： 尾部增加空氣預熱器，降低排煙溫度。 根據車間提供初始的設計參數，增設空氣預熱器進行煙氣余熱回收設計，通過001/2的煙氣的余熱來加熱進入爐F001/1，F001/2和F002的空氣的溫度，改善加熱爐的燃燒效果，提高加熱爐效率，達到節(jié)省燃料的目的。余熱鍋爐設計方案圖余熱鍋爐節(jié)能方案分析與改造實例余熱鍋爐節(jié)

56、能改造（三）投資回收期： 空氣預熱器回收熱量為4.182MW,折合359.6104kcal/h。燃料（渣油）的發(fā)熱值為41797kJ/kg，折合為10000kcal/kg，加熱爐的熱效率按70%計算。 則燃料的節(jié)約量：359.6104/10000/0.7=513.7kg/h 每年加熱爐的運行時間按8000小時進行計算 則每年節(jié)約燃料為513.78000/1000=4109.4噸/年余熱鍋爐節(jié)能方案分析與改造實例余熱鍋爐節(jié)能改造（三）投資回收期： 渣油的價格按1000元/噸計算，則每年節(jié)約燃料費為4109.41000=410.9萬元。 項目的改造投資假定為500萬元 投資回收期為：500410.

57、9=1.21年，設備的投資在不到450天的時間即可收回全部改造投資。余熱鍋爐其他節(jié)能實例中石油大連石化分公司熱電廠余熱發(fā)電裝置綜合發(fā)電效率標定 大連西太平洋石油化工有限公司余熱發(fā)電裝置綜合發(fā)電效率標定中石化齊魯石化勝利煉油廠加熱爐標定 中石化齊魯石化勝利煉油廠高效燃燒技術方案研究中石油大連石化分公司提高加熱爐效率機理研究石家莊化纖有限公司丙烯腈余熱鍋爐節(jié)能改造七、螺旋板式換熱器發(fā)展概況 螺旋板式換熱器時一種高效換熱設備，適用于氣-氣，氣-液，液-液，對液傳熱。國外發(fā)展狀況： 1930年瑞典“Rosenblad”公司首先提出螺旋板式換熱器的結構。 此后，英國的APV公司、美國的AHRCO公司和U

58、nion Carbide公司、聯邦德國的ROCA公司也相應設計制造出同類產品。 日本的螺旋板式換熱器是在第二次世界大戰(zhàn)時興起的，如“大江”、“川化”等公司，各公司都制定了自己的系列標準。 前蘇聯在1966年頒布了螺旋板式換熱器的國家標準rOCT2067-66。螺旋板式換熱器發(fā)展概況國內發(fā)展狀況： 我國從20世紀50年代開始在化工領域使用螺旋板式換熱器并進行了仿造。 1970年原一機部通用機械研究所、蘇州化工機械廠開始進行標準化、系列化工作。 20世紀80年代末至90年代中期，機械工業(yè)部合肥通用機械研究所先后制定了 JB/TQ螺旋式換熱器制造技術條件、 JB/T 4723不可拆螺旋板式換熱器型式

59、與基本參數、 JB/T6919螺旋板式換熱器性能試驗方法，形成了我國螺旋式換熱器的整個體系框架。 2003年頒布的綜合性行業(yè)標準JB/T4751螺旋板式換熱器標志著我國的螺旋板式換熱器的設計、制造和檢驗與驗收更加規(guī)劃。螺旋板式換熱器應用狀況： 螺旋板式換熱器在化學、石油、溶劑、醫(yī)藥、食品、輕工、紡織、冶金、軋鋼、焦化等行業(yè)已有廣泛的應用，可以滿足加熱、冷卻、蒸發(fā)和冷凝等工藝過程的需要。在化工行業(yè)可以應用于柴油、汽油、氨水、鹽水、燒堿、硫酸、硝酸、以及鹽酸的加熱和冷卻；甲醛、甲醇、乙醇、尿素、樹脂、聚乙烯和聚丙烯的中間體的加熱、冷卻、冷凝和再煮沸系統(tǒng)等。螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器的型式 螺旋板

60、式換熱器由兩張間隔一定距離的平行薄金屬板用芯軸卷成螺旋狀，再將相鄰的交錯的端面焊接，在其內部形成兩個同心的螺旋形通道。換熱時，冷、熱流體分別進入兩條通道,在器內作嚴格的逆流流動。如下圖所示：螺旋板式換熱器示意圖 螺旋板式換熱器在螺旋板式換熱器的中央設有隔板，將兩螺旋形通道隔開；兩板之間焊有定距柱以維持通道的間距，在螺旋板兩側焊有蓋板，冷熱流體分別通過兩條通道在器內逆流流動，通過薄板進行換熱。由于通道本身呈螺旋形，且可誘發(fā)二次環(huán)流，所以在層流條件下可以獲得較大的傳熱系數，且不易結垢。螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器的型式螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器分類 根據流體在通道內的流動方式和使用條件不同可以分