常用节能技术及合同能源管理

设备能源部设备能源部04:22§1.1概述余热是指在目前条件下有可能回收和重复利用而尚未回收利用的那部分能量余热资源被认为是继煤、石油、天然气和水力之后的第五大常规能源我国工业企业的余热利用潜力很大，余热利用在当前节约能源中占重要地位余热资源的回收利用，要求工艺上需要、技术上可行、经济上合理和保护环境，因此并非轻而易举的事情如何应用当代最新科学技术，充分利用余热资源是摆在我们面前的重要任务§1.2常见的余热资源高温烟气的余热约占余热资源总量的50%高温产品和炉渣的余热约占余热资源总量的4%～6%冷却介质的余热约占余热资源总量的15%～23%可燃废气、废液和废料的余热约占余热资源总量的8%废水的余热约占余热资源的10%～16%化学反应余热约占余热总量的10%§1.3按温度划分的余热资源高温余热中温余热低温余热来源温度/℃来源温度/℃来源温度/℃熔炼反射炉1000~1300工业锅炉排烟230~480工厂蒸汽凝结水55~90精炼反射炉650~1650燃气轮机排气37~540轴承冷却水30~90沸腾焙烧炉850~1000往复式发动机排气320~600成型模冷却水25~90钢锭加热炉930~1035热处理炉排烟420~650内燃机冷却水66~120干法水泥窑620~735干燥/烘干机排气230~600泵冷却水25~90玻璃熔窑980~1540催化裂化装置430~650空调/制冷冷凝器32~45垃圾焚烧炉845~1100退火炉冷却系统430~650工厂热流体/热固体30~230§1.4按行业划分的余热资源行业余热资源来源占燃料消耗量的比例冶金轧钢加热炉、均热炉、平炉、高炉、转炉、焙烧炉、热处理炉、炼焦炉、烧结炉等33%以上化工化学反应热，如造气、变换气、合成气等的物理显热；可燃化学热，如炭黑尾气、电石气等的燃料热15%以上建材高温烟气、炉顶冷却、高温产品等约40%玻搪玻璃熔窑、搪瓷窑、坩锅窑等约20%造纸烘缸、蒸锅、废气、黑液等约15%纺织烘干机、浆纱机、蒸煮锅等约15%机械锻造加热炉、冲天炉、热处理炉、汽锤乏汽等约15%§1.5按种类分布的余热资源§1.6余热资源等级（GB/T1028-2000）余热资源等级余热利用投资回收期（a）常见余热资源举例一等余热资源3可燃性废气、废液、废料供热系统中的冷凝水400℃以上温度的烟气砖瓦窑炉中干燥坯体的低温烟气二等余热资源3～6250-400'C温度的烟气80℃以上的冷却水可利用的高温排渣三等余热资源6250℃以下温度的烟气可利用的中温排渣把重点放在提高现有设备的效率上，尽量减少能量损失余热优先由本设备或本系统加以利用，如预热助燃空气、预热燃料或被加热物体（工质、工件）生产蒸汽或热水，以及产生动力进行详细的经济、技术和环境可行性分析§1.7余热回收原则111减少余热产生（1）改进前的热网络§1.8余热回收利用实例（2）改进后的热网络2、蓄热式燃烧技术（1）早期的工业炉窑（2）安装空气预热器的工业炉窑（3）蓄热式燃烧技术3、余热制冷合成氨工艺余热制冷技术系统图3、余热制冷氯碱化工工艺HRC技术HCL装置32℃38℃工艺应用80℃90℃8℃13℃4余热锅炉04:22195、余热发电5、余热发电干熄焦节能效果干法熄焦可以回收红焦显热的80%（红焦显热占炼焦热耗的35%～40%），吨焦可产生3.9MPa的蒸汽0.45t干熄焦使焦炭质量得到提高，抗碎强度M40提高3%～4%，耐磨强度M10提高0.3%～0.8%，热反应性降低10%～13%；在焦炭质量不变的条件下，可多配10%～20%弱黏结性煤，节水0.38t／t焦高炉使用干熄焦的焦炭可增产1%，降焦比2%04:22225、余热发电6、热管技术热管的工作原理热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成1.3×10-1～1.3×10-4Pa的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段（加热段），另一端为冷凝段（冷却段）。根据应用需要在两段中间可布置绝热段。1—管壳；2—管芯；3—蒸汽腔；4—工作液6、热管技术热管的工作过程1）通过热管管壁和充满工作液体的吸液芯热量从热源传递到液－汽分界面；2）液体在蒸发段内的液－汽分界面上蒸发；3）蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段；4）蒸汽在冷凝段内的汽－液分界面上凝结；5）热量从汽－液分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源；6）在吸液芯内由于毛细作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发段。饱和蒸汽工作液体吸液芯8、热管技术热管的基本特性1）超强的导热性导热速度快、强度大、效率高。2）良好的等温性良好的等温性使热管在很小的温差下，传递很大的热通量，传热阻力小。3）热流密度可变性以较小的加热面积输入热量，而以较大的冷却面积输出热量；或反之。4）热流方向可逆性此任意一端受热就可作为蒸发段，而另一端向外散热就成为冷凝段。5）安全可靠性不存在管内超压，不怕干烧。6）环境的适应性不受环境的限制，可根据环境的需要而单独设计。7）应用领域广超导热管形状具有更大的灵活性，能适应各种恶劣的工作环境。应用范围广。俗话说，工业企业开工四件事：水、电、汽、气。蒸汽作为应用最广泛的热量载体，广泛应用于石油、石化、化工、造纸、包装、食品、酿造、烟草、医药等领域，占工业用能的50%以上。主要用途有：换热伴热机械驱动力工艺混合加湿干燥采暖吹扫等§2.1蒸汽的主要用途蒸汽作为传热介质的主要优点蒸汽热容量高，输送同样热量时，管道费用低蒸汽是最适合长距离传递的热量载体蒸汽管道中，只要有压力降就有流动，省去了昂贵的循环泵系统蒸汽系统弹性大，在一定范围内负载调节简便蒸汽使用二通控制阀就能控制，避免使用三通阀温位容易控制，控制了压力就控制了温度传热量容易计算和控制，控制了流量就控制了热量蒸汽无色无味，不污染环境蒸汽到介质的传热系数通常是从水到介质的2倍，传热设备更紧凑蒸汽传热表面不存在温度梯度，蒸汽充满的空间温度是相同的04:2229高温凝结水锅炉低压分汽缸汽轮机自动排空气阀凝结水自动泵凝结水自动泵凝结水自动泵软化水伴热管线锅炉补给水高压换热器低压换热器夹套换热器疏水阀疏水阀疏水阀疏水阀锅炉给水泵减温减压减压阀高压蒸汽管线低压蒸汽管线凝结水回收总管凝结水管线凝结水管线凝结水管线凝结水管线二次蒸汽二次蒸汽储油罐储油罐高压分汽缸疏水阀疏水阀闪蒸罐闪蒸罐除铁设备除氧箱除油设备§2.2蒸汽热力系统的组成我国蒸汽热力系统年耗煤量5亿tce，约占全国燃煤总耗量的1/3整个蒸汽热力系统的热能利用率仅为30%左右，比发达国家低15%每年由于热效率低下而浪费的煤资源高达12000万tce输送效率低于92%的蒸汽管网约占全部蒸汽管网的30%以上，由此每年损失标煤2000万tce凝结水回收率仅30%，浪费大量水资源和余热我国蒸汽管网上使用的疏水阀达100万只以上，60%处于超标准的漏汽状态，30%处于严重漏汽状态，正常工作的只有10%不符合要求的疏水阀加上未装疏水阀导致的泄漏，每年损失蒸汽总量约1亿吨，折合2000tce§2.3蒸汽热力系统能耗现状饱和蒸汽释放潜热后即凝结成对应压力的饱和水蒸汽管网并非人们想象的只是气体管网，而是由蒸汽、凝结水、不凝性气体和污物等组成的多相流衡量蒸汽品质的参数有：压力及温度、干燥度、干净、不含空气凝结水流动过程中，只要有压降，就有闪蒸（二次蒸汽）；所以，凝结水管网也非人们想象的只是水管网，而是充满闪蒸汽的两相流用汽压力并非越高越好，而是在满足用户要求的情况下，越低越好；用汽压力越低，可用热（汽化潜热）越多，排放热（凝结水显热）越少；§2.4蒸汽及凝结水系统的特点（一）锅炉排污量未有效控制，排污水余热未充分利用（二）蒸汽主管疏水和保温不良，压降和散热损失大（三）除氧器设计不合理，耗汽量大、除氧效果差（四）疏水阀蒸汽泄漏（五）烘缸类换热器疏水阀汽锁，安全生产和节能之间的矛盾无法调和（六）间歇式工作换热器真空破坏、换热器腐蚀、换热效率低（七）凝结水管网存在逆向流和非同程流（八）合并疏水（九）凝结水回收系统设计不合理，输送效率低，闪蒸汽浪费惊人（十）高热低用现象普遍（十一）人工手动温控（十二）凝结水含油含铁，冷却循环水含油（十三）低压蒸汽冬夏季汽量不平衡§2.5蒸汽热力系统常见问题控制排污排污水余热利用正确设计除氧器充分利用除氧器热阱资源锅炉出口安装汽水分离器以提升蒸汽品质分汽缸正确疏水锅炉压力（Bar）减少1％的排污可节约的燃料70.19%100.21%170.25%260.28%35正确疏水及时排除空气超低流速段汽水混排加压回收高压过热输送，低压饱和使用经济流速和管径保温良好及时过滤污物和残渣兵站式蒸汽分配系统蒸汽输配系统全局优化排凝管无论在“跨距”和“宽度”上都不能使凝结水全部“陷落”并排出，大量的凝结水被送往下游，降低了管网的传输能力和蒸汽品质冷凝水在任何管道下垂的低点积聚，形成水块（流速约2m/s）；当水块随蒸汽运动时被加速到蒸汽的流速（约30m/s）；若水块突然改变方向，则水中的动能被释放出来，引发强烈的类似管道被敲击的噪声和振动，称之为水击。发生水击时局部压力可达到蒸汽压力的900倍！确保换热器的高能效减压使用蒸汽主要设备前安装汽水分离器加热过程自动温度控制正确设计疏水系统真空破除及排除空气捋顺凝结水余压次序加强日常巡检和维护1）实际的传热过程物质类型厚度（mm）空气0.2凝结水0.2蒸汽侧污垢0.2钢管6.0水0.05水侧污垢0.1导热系数W/（m•℃）热阻（mm•℃）/W0.0250.0080.40.00050.50.0004500.000120.60.000080.50.002计算所得总传热系数为：U1＝108W/（mm•℃）排除凝结水和空气后计算所得总传热系数为：U2＝1250W/（mm•℃）再除掉两侧污垢后计算所得总传热系数为：U2＝5000W/（mm•℃）物质类型厚度（mm）空气0.2凝结水0.2蒸汽侧污垢0.2铜管6.0水0.05水侧污垢0.1导热系数W/（m•℃）热阻（m2•℃）/W0.0250.0080.40.00050.50.00044000.0000150.60.000080.50.002空气、水和污垢对传热的影响占主导地位消除空气、水膜和污垢对改善传热，效果十分显著疏水阀嘴尺寸每月蒸汽泄漏量（公斤）每月损失价值（人民币元）每年损失价值（人民币元）英寸毫米1/212.7037,9097,68692,2363/89.5321,3384,20748,4081/46.359,5341,93022,1621/83.182,3854575,4931）惊人的蒸汽泄漏损失$购置及维护成本泄漏损失2）哪个更费钱？？3）疏水阀的分类及其工作原理倒吊桶式机械式自由浮球热静力式浮球（+热静力）式杠杆浮球热静力式膜盒式疏水器热静力式波纹管式双金属片式圆盘式热动力式喷管式B、浮球热静力疏水阀工作原理C、倒置桶疏水阀工作原理倒吊桶式疏水阀内部是一个倒吊桶为液位敏感件，吊桶开口向下，倒吊桶连接杠杆带动阀心开闭阀门。倒吊桶式疏水阀能排空气，不怕水击，抗污性能好。过冷度小，漏汽率小于3%，最大背压率为75%，连接件比较多，灵敏度不如自由浮球式疏水阀。因倒吊桶式疏水阀是靠蒸汽向上浮力关闭阀门，工作压差小于0.1MPA时，不适合选用。不变成本1、购买成本2、安装成本3、日常维护成本可变成本——运行成本4、频繁更换成本5、更换失效阀门之前的蒸汽损失6、查找失效阀门的工时成本维持稳定持续改进4）舍得不变成本、控制可变成本捋顺凝结水余压次序，避免相互干扰前沿分散加压回收凝结水喷射加压回收闪蒸汽定压闪蒸回收闪蒸汽凝结水自动泵取代电泵输送高温凝结水正确保温及时消除水击2.5MPa蒸汽1.0MPa蒸汽0.3MPa蒸汽凝结水逆向流动背压高背压中背压低逆向流动非同程回路2.5MPa蒸汽1.0MPa蒸汽0.3MPa蒸汽凝结水（1）高温凝结水净化处理的技术背景经