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1、5MW 瓦斯發(fā)電機(jī)組余熱利用蒸汽系統(tǒng)方案 一、鎳基釬焊熱管技術(shù)的工作原理 鎳基釬焊管，即將鎳鉻合金滲入鍋爐管或 ND鋼（耐低溫露點(diǎn)腐蝕鋼）表面，形成致密 光滑涂層，使管片和母管的焊著率為 100%，有效的擴(kuò)展了換熱面積，提高了換熱系數(shù)，同 時(shí)具有很好的耐高溫和耐腐蝕性能。 熱管是一種具有很高熱傳輸性能的元件， 它集沸騰與凝結(jié)于一身， 有管殼、管芯和傳導(dǎo) 液組成。它的工作原理是：當(dāng)蒸發(fā)段遇到高溫介質(zhì)時(shí)，管內(nèi)傳導(dǎo)液吸收蒸發(fā)潛熱后蒸發(fā)，傳 導(dǎo)液蒸汽從管中心絕熱段通道流向凝結(jié)段， 并放出潛熱，重新凝結(jié)成傳導(dǎo)液，凝結(jié)后的傳導(dǎo) 液借助管芯的毛細(xì)力作用重新返回蒸發(fā)段再進(jìn)行蒸發(fā)， 這樣形成了一個(gè)閉合的循

2、環(huán)系統(tǒng)。 通 過這種途徑，熱量從加熱區(qū)到了散熱區(qū)，對(duì)被加熱介質(zhì)進(jìn)行加熱，得到所需溫度的介質(zhì)。 鎳基釬焊熱管式余熱回收裝置利用高溫?zé)煔夂捅患訜峤橘|(zhì)傳熱系數(shù)的不同 （煙氣傳熱系 數(shù)小，被加熱介質(zhì)傳熱系數(shù)的高） ，因而在傳熱系數(shù)小的煙氣側(cè)擴(kuò)展換熱面積，將熱端—鎳 基釬焊翅片吸收的熱量， 與冷端—光管傳熱系數(shù)高的被加熱介質(zhì)所吸收的熱量相同， 使之產(chǎn) 生有效的換熱平衡。 二、 鎳基釬焊熱管式余熱回收裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1、結(jié)構(gòu)緊湊 單位長度的釬焊熱管換熱面積是普通光管的七倍左右， 同時(shí)釬焊熱管之間用小半徑推制 彎頭連接。因而相同換熱面積的釬焊熱管余熱回收裝置普通光管的設(shè)備相比， 其體積和占地 面

3、積成數(shù)倍的減小，并且其重量也有不同幅度的降低。 因而，在設(shè)備布置安裝和吊裝等方面 為用戶提供了很大的空間。 2、維修方便 釬焊熱管是采用整根無縫鋼管制造完成的， 使其具有很高的耐壓性能， 一般情況很少出 現(xiàn)質(zhì)量方面的問題。如果偶然發(fā)現(xiàn)某一根釬焊熱管出現(xiàn)泄漏， 也可以方便的進(jìn)行更換， 即使 不更換也不影響運(yùn)行。 3、受壓元件無熱應(yīng)力 每一根釬焊熱管組裝時(shí)， 無任何強(qiáng)制組裝現(xiàn)象， 因而不會(huì)產(chǎn)生組裝應(yīng)力。 同時(shí)每一端呈 自由狀態(tài)。這樣設(shè)備在運(yùn)行過程中，無熱應(yīng)力產(chǎn)生。 4、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和靈活的尺寸變化 迄今為止，我們已開發(fā)設(shè)計(jì)了多系列的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。 廣泛應(yīng)用于大中小型柴油機(jī)和天然氣 發(fā)電機(jī)組，以

4、及鍋爐的高溫?zé)煔獾挠酂峄厥绽?，另外，我們可在短時(shí)間內(nèi)按照用戶要求， 根據(jù)用戶提供的設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)各種余熱回收裝置進(jìn)行靈活設(shè)計(jì)。 5、可高效連續(xù)的運(yùn)行 根據(jù)其傳熱機(jī)理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， 我們不難得知，釬焊熱管技術(shù)具有較強(qiáng)的防垢、 防灰和自 除垢、除灰能力。因而其設(shè)備可以長時(shí)間的保持高效運(yùn)行， 這是普通光管換熱設(shè)備所不能比 擬的。 三、 設(shè)計(jì)目的 本設(shè)計(jì)利用10臺(tái)500kW瓦斯發(fā)電機(jī)組高溫?zé)煔庥酂岙a(chǎn)生 5kgf/cm 2飽和蒸汽用于生產(chǎn)。 該電站10臺(tái)500kW瓦斯發(fā)電機(jī)組，測試結(jié)果表明，所燃?xì)怏w至多 36%勺熱量用來發(fā)電，約 有 38%的熱量通過高溫?zé)煔馀趴?。為充分利用余熱，設(shè)計(jì)一套余熱利用系

5、統(tǒng)，充分利用高溫 煙氣熱量，使所燃?xì)怏w總熱量 70%得到應(yīng)用。 四、系統(tǒng)組成及原理 鎳基釬焊熱管式余熱回收裝置是以鎳基釬焊熱管作為換熱元件， 將煙氣的熱量通過擴(kuò)大 受熱面積的熱管段傳遞給壓力汽包中的介質(zhì)。在其中加熱介質(zhì) ，采用自然循環(huán)的形式，把水 變?yōu)轱柡驼魵?。通過水位控制器控制蒸汽空間，提高飽和蒸汽的質(zhì)量，當(dāng)水位達(dá)到低水位時(shí)， 控制柜將信號(hào)給給水泵，水泵開啟送水直到水位達(dá)到高水位止，如此反復(fù)循環(huán)。 系統(tǒng)主要由煙氣一一水熱交換器、 給水泵、閥門儀表、輸水輸汽管線、輸氣管線等組成。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力為 1.2Mpa,蒸汽介質(zhì)工作溫度在 152C，蒸汽量為4246kg/h，熱交換 量

6、為 2675400kcal/h。 五、熱工計(jì)算 瓦斯在空氣中完全燃燒公式： CH4 + 2O2 + 8N2?燃燒—2H2O+CO2+8N2 瓦斯在空氣中不完全燃燒公式： 2CH 4 + 3O2 +12N2 ?燃燒^ 4H2O + 2CO+12N2 瓦斯發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)電功率為 450kW排煙溫度為550C左右，當(dāng)鎳基釬焊熱 管熱交換器出水溫度為 152C左右時(shí)，它排出的煙氣溫度為 150C，瓦斯完全燃燒時(shí)和空氣 3 的體積比為1:10，為使燃料充分燃燒，一般燃?xì)馀c空氣的混合比例為 1:13 ,(按1m純瓦斯 發(fā)3度電計(jì)算) 3 500kW機(jī)組的耗氣總量為：450/3

7、 X( 1 + 13)= 2100m /h。 平均重量按 1.25kg/m 計(jì)算，總重：2100X 1.25 = 2625kg 排煙的比熱容按煙道氣體計(jì)算 (煙道氣體的成分 CO:13% H 20:11% N 2:76%,在100C?600C的平均定壓比熱容為 0.26kcal/kg C) 數(shù)據(jù)列表 定壓比熱容(kcal/kg C) 煙道氣體 空氣 100C 0.255 0.241 200 C 0.262 0.245 300 C 0.268 0.250 400 C 0.275 0.255 500 C 0.283 0.261 600 C 0.290

8、 0.266 10臺(tái)發(fā)電機(jī)組可利用排煙余熱產(chǎn)生 5kgf/cm 2蒸汽為: (550-150) X 0.26 X 2625X 0.98 X 10= 2675400kcal/h 按進(jìn)水溫度20C計(jì)算，蒸汽溫度152C，蒸汽的熱含 650kcal/kg則每小時(shí)可產(chǎn)生總蒸 汽量為： 2675400 -(650-20) =4246kg 方案 1 用于夏季制冷 根據(jù)國內(nèi)制冷設(shè)備廠提供樣本參數(shù)來看， 4246kg的蒸汽能夠帶動(dòng)3957kw的溴化鋰機(jī)組。 根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)值來看按每平方米制冷量 100 瓦計(jì)算，則可供制冷面積為； 22 3957kwX 1000w 十 100w/m =3

9、9570m 方案 2 用于冬季供暖： 按進(jìn)水溫度20C計(jì)算，加熱成 95C熱水計(jì)算，每小時(shí)可產(chǎn)生熱水量為： 2675400kcal/h -(95C -20 C) =35672kg/h ; 按每平方米取暖熱量 80 瓦計(jì)算，則可供暖面積為： 自熱工手冊中查得：每千瓦熱量合 860 千卡： 2675400kcal/h 十 860Kcal/kw=3110kw 22 3110kwX 1000w/kw 十 80w/m =38886m 注：瓦斯實(shí)際在缸內(nèi)燃燒不完全，產(chǎn)生一定量的一氧化碳，并在排氣管中繼續(xù)燃燒；實(shí) 際煙氣排出的熱能比計(jì)算值要多。 六、施工說明 1、 系統(tǒng)中的管線分別采用以

10、下具體規(guī)格 DN80(給水主管線)、DN100(蒸汽主管線)。 2、 鎳基釬焊熱管式熱交換器：安裝在現(xiàn)有發(fā)電機(jī)組的上部外端，盡量靠近發(fā)動(dòng)機(jī)排氣 口，將消聲器改裝在換熱器的尾部上。 3、 排氣口到換熱器、消聲器管線采取保溫措施，保溫材料選用厚 100mm硅酸鋁，用鋼 絲捆扎，外包鍍鋅鐵皮，用鉚釘固緊。 4、 給水和蒸汽輸送管線采用架空鋪設(shè)或埋地鋪設(shè)，首先在管線表面涂刷防銹漆兩道， 然后采用60mm巖棉管包扎保溫，用鋼絲捆扎，外包油氈玻璃絲布防雨層，最外層刷綠色面 漆，并用紅箭頭標(biāo)示水流方向。 5、 系統(tǒng)安裝完畢后，進(jìn)行管線沖洗和水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力 1.5MPa,沖洗試壓后方可開 泵試運(yùn)行

11、。 七、經(jīng)濟(jì)效益綜合分析及報(bào)價(jià) REQ-50 型鎳基釬焊熱管式余熱回收裝置 蒸汽型—汽水分離器和設(shè)備合為一體 每套報(bào)價(jià)： 6.5 萬元.，10 套合計(jì)價(jià)格為： 65萬元 (1) 設(shè)備型號(hào)及參數(shù) 型號(hào)： REQ-50 設(shè)計(jì)壓力： 1.0MPa; 換熱面積：當(dāng)量面積 50m2；實(shí)際換熱面積60m2; 適合發(fā)電機(jī)實(shí)際輸出功率： 500kw 機(jī)組； （2） 供貨范圍 設(shè)備主體包括保溫，主要受壓元件采用鍋爐管制造； 配套閥門儀表：安全閥、蒸汽出口閥、排污閥、放空閥、壓力表、壓力表彎、針形閥、給水 閥、水位控制器、雙色水位計(jì)； 配對(duì)法蘭：余熱回收裝置與煙道連接的 DN250 法蘭 2 片；

12、 耐高溫三通閥： 耐溫1000 C,耐熱不銹鋼內(nèi)膽，型號(hào) DN250帶配對(duì)法蘭； 全自動(dòng)控制柜； 換熱器給水泵； 3、按每臺(tái)發(fā)電機(jī)每年正常運(yùn)行 300 天，每噸蒸汽的價(jià)值為 60 元計(jì)算， 10 臺(tái)發(fā)電機(jī)每 年余熱回收所產(chǎn)生的價(jià)值為： 60 X 24 X 300X 4.246~ 183.4 萬元 4、投資回收期： 設(shè)備投資： 65 萬元；； 65 - 183.4 X 12~ 4 （個(gè)月） 綜合上述可知， 10 臺(tái)發(fā)電機(jī)機(jī)組余熱回收系統(tǒng)成本可在 4 個(gè)月內(nèi)收回，本系統(tǒng)運(yùn)行期 按 5 年計(jì)算，可節(jié)約資金 917 萬元。 八、熱管式余熱回收裝置與針管式余熱回收裝置性能比較 具

13、有以下優(yōu)點(diǎn)： 1、設(shè)備投資省 因?yàn)獒樄苁讲荒懿捎脷獍蛽Q熱器連為一體的結(jié)構(gòu)， 需要單獨(dú)的汽水分離器， 同時(shí)需要 熱水循環(huán)泵兩臺(tái)，設(shè)備造價(jià)相比較要高出 10%左右； 2、運(yùn)行費(fèi)用低 因?yàn)獒樄苁接酂峄厥昭b置要產(chǎn)蒸汽需采用強(qiáng)制循環(huán)，這樣僅熱水循環(huán)泵的運(yùn)行費(fèi)用一 項(xiàng)，按循環(huán)泵揚(yáng)程 50米，流量 50立方米，電機(jī)功率 20千瓦計(jì)算，每年耗電量為 15萬千瓦 時(shí)，折合人民幣 7.5萬元。 3、換熱效果好 同樣面積的兩種換熱器， 熱管的換熱效果明顯優(yōu)于針管， 吸收熱量相對(duì)要多一些， 如同 樣 60 平方米的換熱器，同樣產(chǎn) 0.6MPa 飽和蒸汽，熱管換熱器煙氣出口溫度比針管的低 15 C。 5