山東企業(yè)定制余熱鍋爐 *節(jié)能 高質量服務

1煙氣余熱回收系統(tǒng)設計計算
1.1節(jié)能量
低溫冷源和強化換熱是在回水溫度較高的集中采暖系統(tǒng)中余熱回收所面臨的兩個嚴峻問題［5］。在安裝之前須根據(jù)現(xiàn)有冷源及排煙溫度進行節(jié)能效益計算。節(jié)能量，在初步設計階段認為是煙氣與水換熱的過程中所釋放的熱量。在外保溫良好的情況下忽略熱傳遞的影響，這部分熱量全部由系統(tǒng)水回收到供熱系統(tǒng)中。
在工程設計中采用下式計算：
q=m(hi-ho)-qc
（1）
式中：q-節(jié)能量，即煙氣側放熱量，kw；m-通過煙氣余熱回收設備的煙氣質量流量，kg/s；hi-煙氣進口比焓，kj/kg；ho-煙氣出口比焓，kj/kg；qc-煙氣放熱過程中產(chǎn)生的冷凝水所帶走的熱量，kw。
1.2節(jié)能率
節(jié)能率是指節(jié)能量占鍋爐輸入熱量的比值。
a=q/bh
（2）
式中：a-節(jié)能率，%；q-節(jié)能量，kw；h-燃氣低位發(fā)熱值，kj/nm3；b-燃氣消耗量，nm3/h。
2煙氣余熱回收設備的設計安裝
2.1 節(jié)能設備煙路安裝方式
在煙氣余熱回收設備運行過程中，冷凝水的排放是非常重要的問題，而影響冷凝水排放的一個關鍵因素就是節(jié)能設備的煙路安裝方式。對直通型節(jié)能設備而言，通常有兩種安裝方式，即水平安裝和豎直安裝。見圖1、圖2。
1）設備水平安裝
對水平安裝的節(jié)能設備而言，換熱過程中煙路的低點即為設備本身，該種情況下只要設備本身開放冷凝水孔并且冷凝水順利排出，并不會產(chǎn)生冷凝水回流倒灌的情形。
2）設備豎直安裝
豎直安裝的節(jié)能設備，煙氣由下而上進入設備。設備煙路入口處是凝結水大量集結的位置。而對于普通彎頭式安裝方式冷凝水勢必會沿彎頭進入原煙道，產(chǎn)生的危害一是冷凝水流程過長，加大了被高溫煙氣二次加熱的時間，減小了回收熱量，二是不利于冷凝水排放，易造成冷凝水回灌，影響鍋爐壽命。因此，在安裝時充分考慮到現(xiàn)場的情況，可以將彎頭改成三通的形式便于收集冷凝水，在接口處設置導流板，可以減小煙氣流動阻力。
3）關于煙路的旁通
對于利用節(jié)能設備回收煙氣中熱量的節(jié)能方式，在現(xiàn)場條件允許的情況下，安裝煙路旁通是非常有必要的。一旦節(jié)能設備發(fā)生故障，煙氣可以通過旁通順利排出，不會影響鍋爐的正常運行。但需要注意旁通支路煙道閥門內部的嚴密性。如果旁通煙道閥門嚴密性不夠，會造成部分煙氣通過旁通排出，通過節(jié)能設備的煙氣量減少，降低整體節(jié)能率。
2.2冷凝水滲漏問題
由于高溫煙氣經(jīng)過節(jié)能設備后，已經(jīng)達到或極為接近煙氣露點溫度。稍有溫降就會有冷凝水析出，如果設備出口與煙道間或煙道連接處密封不嚴就會有冷凝水滲漏。因此，建議節(jié)能設備出口之后的煙道采用全焊接連接，且調整好煙道的整體坡度，在低點位置設置冷凝水排放口。
2.3儀表附件安裝
通常情況下，節(jié)能設備安裝要求在煙路、水路進出口安裝溫度計、壓力計?？赏ㄟ^節(jié)能設備進出口煙溫、進出口水溫初步判斷節(jié)能效果，也可通過儀表數(shù)據(jù)進行較的節(jié)能效果計算。通過大量的現(xiàn)場實例觀察、測量，發(fā)現(xiàn)多數(shù)煙路的溫度計、壓力計顯示數(shù)值與實際并不相符。
溫度計、壓力計等附件的安裝應符合以下要求：
1）測溫元件應安裝在介質溫度變化靈敏和具有代表性的地方，不應安裝在管道和設備的死角處[6]。對于圓形煙道，在煙道橫截面上煙氣溫度呈階梯性分布，越接近軸中心位置的煙氣溫度越高，因此合適的煙路溫度表插深與煙道直徑有關。
2）為了避免或減少溫度計的套管所產(chǎn)生的阻力對被測壓力的影響，取壓口應選在溫度及安裝位置之前[6]。
3）壓力測點應選在管道的直線段介質流速穩(wěn)定的地方[6]。多數(shù)節(jié)能設備進出口處的煙箱采用天圓地方形式，當儀表安裝在煙箱處，尤其在角落處，此處易形成渦流，測得的壓力值并不準確。
4）取壓裝置端部，不應深入管道內壁[6]。壓力是指介質對管道內壁產(chǎn)生的靜壓力，如壓力表端部深入管道內部，煙氣的流動造成壓力測量值為動壓和靜壓之和，造成誤差。
3煙氣余熱回收設備的系統(tǒng)運行
3.1運行前的準備工作
1）新裝節(jié)能設備在初次運行前要對設備做后的檢查，包括設備外觀、煙路、水路閥門的啟閉狀態(tài)，冷凝水管口是否有堵塞等。
2）開啟水側閥門后須觀察系統(tǒng)流量的變化，若系統(tǒng)改造對系統(tǒng)有較大的流量影響須調整水泵的運行工作點。
3.2系統(tǒng)運行注意事項
1）對于與鍋爐并聯(lián)的節(jié)能設備，一般情況下進出設備的水側流量較鍋爐而言較少，此時需要調整設備進水流量，控制節(jié)能設備進出口水溫差在10~20攝氏度左右。
2）當節(jié)能設備水側設計流量較大時，安裝方式可以選擇在鍋爐回水管上與鍋爐串聯(lián)，此時通過節(jié)能設備的流量較大，需通過旁通管路調節(jié)閥來控制，以對系統(tǒng)整體循環(huán)流量影響不大為宜。
3）若節(jié)能設備采用與板換并聯(lián)的方式，需注意調節(jié)設備進水量與板換進水量之間的比例。尤其在初末寒期，鍋爐間歇運行的情況較多，鍋爐達到停爐溫度停止運行，二次水經(jīng)過節(jié)能設備并無溫度提升，之后與來自板換的二次水混合后進入用戶，若此時經(jīng)過節(jié)能設備流量較大，會較大幅度地降低用戶側溫度。
另一種解決方式是節(jié)能設備水路安裝電動閥門，與鍋爐設置聯(lián)鎖，當鍋爐自動停爐時閥門自動關閉，停止設備的運行。這種方式可以根據(jù)鍋爐的啟/停自動控制設備水路的流動，但會增加初投資。
4實例分析
2017年非供暖季對公司多個項目加裝煙氣余熱回收節(jié)能設備進行節(jié)能改造。經(jīng)過17-18采暖季運行及測試得到相關數(shù)據(jù)，見表1。
表1中 “節(jié)能率”數(shù)據(jù)為三次測試結果平均值。測試方式：在鍋爐正常運行狀態(tài)下記錄t1時刻燃氣表標況讀數(shù)m1（m3）、節(jié)能設備水路熱計量表累計熱量讀數(shù)q1(kwh)，維持鍋爐穩(wěn)定運行，記錄t2時刻燃氣表標況讀數(shù)m2（m3）、節(jié)能設備水路熱計量表讀數(shù)q2(kwh),一般情況下，t2-t1不小于60min。
節(jié)能率計算公式:
其中：a-節(jié)能率，%；
h-燃氣低位發(fā)熱值，kj/nm3。
結合測試、計算得到的節(jié)能率數(shù)據(jù)及現(xiàn)場安裝、系統(tǒng)的形式，對以下幾種因素對節(jié)能效果的影響進行了對比分析。
1）水系統(tǒng)連接方式對節(jié)能率的影響
由圖3節(jié)能設備與鍋爐串聯(lián)、與板換串聯(lián)的項目平均節(jié)能率分別為9.17%、7.16%，與鍋爐并聯(lián)、與板換并聯(lián)的項目平均節(jié)能率分別為6.49%、5.99%，可以得出串聯(lián)連接的項目節(jié)能效果要明顯高于并聯(lián)連接的項目，這是由于串聯(lián)的連接方式允許通過節(jié)能設備的流量更大。但這并不僅僅取決于系統(tǒng)的連接形式，更加取決于不同廠家對設備的設計允許流量。若強行改變水系統(tǒng)形式，加大通過節(jié)能設備的流量可能造成系統(tǒng)阻力過大。
2）煙路安裝方式對節(jié)能率的影響
由圖4可以看出，橫向安裝節(jié)能效果略高于豎向安裝，但整體相差不大。在安裝時推薦橫向安裝，有利于冷凝水排放。但若現(xiàn)場條件有限，豎向安裝的情況也很常見，安裝施工可。
圖4 煙路連接方式對節(jié)能率的影響
3）設備的材質種類對節(jié)能率的影響
由圖5可以看出，不銹鋼材質的節(jié)能設備節(jié)能效果要優(yōu)于鋼鋁復合材質，板式換熱器的節(jié)能率介于兩種翅片管式換熱器之間。材質不同影響的主要是設備的使用壽命。這兩種金屬材質導熱性能相差并不大，換熱過程主要是對流換熱，與流體的流動形式有關。
在汽水換熱過程中，由于水蒸氣冷凝析出，在金屬表面形成薄的水膜，這種薄膜換熱效果更優(yōu)于普通對流換熱。不同生產(chǎn)廠家設備的設計、生產(chǎn)工藝、制造水平的高低等多種因素都會對整體換熱系數(shù)產(chǎn)生影響，從而造成節(jié)能率差異較為明顯。
4）煙側放熱量與水側吸熱量對比分析
節(jié)能率測試過程中，測試人員不僅對熱量表、燃氣表關鍵數(shù)據(jù)進行測試，而且對節(jié)能設備進出口煙溫、水溫及流量進行記錄。通過以上數(shù)據(jù)計算出煙側放熱量和水側吸熱量，見圖4。可以發(fā)現(xiàn)煙側放熱量與水側吸熱量基本持平，但也有個別項目相差較大，如項目c、項目f、項目g。
項目c現(xiàn)場測試得到的節(jié)能率為11.09%，現(xiàn)場實測節(jié)能設備出口煙溫45攝氏度，與其他項目相比較低。當煙氣溫度降低到濕煙氣露點溫度之后，回收的大部分為冷凝潛熱，而這部分潛熱在理論計算時難以與實際狀況完全一致，導致煙側放熱量理論計算值偏低。
項目f和項目g均屬于煙側放熱量比水側吸熱量大很多，即煙氣放出的熱量沒有完全被水吸收。項目g屬于煙風系統(tǒng)阻力較大，在安裝節(jié)能設備之后，須打開一部分旁通煙路系統(tǒng)才能正常運行，因此一部分煙氣被旁通掉了。而項目f在采暖季結束后對煙路進行檢查改造，發(fā)現(xiàn)安裝在旁通煙路的煙道閥嚴密性較差，造成一部分煙氣被旁通，節(jié)能效果較差。因此在施工安裝過程中，要注意旁通煙道閥的嚴密性。