工业行业常用节能技术(一).ppt

工业行业常用节能技术 白磊总工程师南阳市节能监察中心Tel mail bailei2008 南阳节能信息网 2016年4月武汉 工业行业常用节能技术 工业行业主要能源消费种类及耗能设备以煤炭为主的固体化石燃料主要能耗设备为各种电站锅炉 工业锅炉 工业窑炉等 各类加热设备以天然气 各种煤气 沼气等为主的气体燃料主要能耗设备为各类加热炉 燃气轮机 工业窑炉等以蒸汽为主的的二次能源各种蒸汽加热设备 干燥设备等以电力为主的二次能源主要能耗设备为各类电热设备 电解设备 风机 水泵 压缩机 制冷机组 输送设备 粉碎设备等 工业行业常用节能技术 2 工业锅炉的主要节能技术及应用锅炉是一种将燃料燃烧 使其中的化学能转化为热能 并将此热能传递给水 使水变为具有一定压力和温度的蒸汽或热水的设备 1 燃气 油 工业锅炉采用的主要节能技术有 改善燃烧状况 加强保温 减少排烟热损失等 改善燃烧改善燃烧节能技术包括高效燃烧器 燃料添加剂 合理调节送风量 采用二次回风系统等 此类技术是使炉子燃烧过程更加完全 充分 并且尽量减少过剩空气 工业行业常用节能技术 A 高效能燃烧器常用燃烧器有自然引风式扩散燃烧器 鼓风式燃烧器 大气式燃烧器 无焰式燃烧器等 不同燃烧器的特点和应用范围不同 工业行业常用节能技术 自然引风式扩散燃烧器自然引风式扩散燃烧器燃烧稳定 不回火 运行可靠 结构简单 制造方便 操作简单 容易点火 可应用于低压燃气 燃气压力为200 400kPa或更低时 仍能正常工作 但此种燃烧器燃烧热强度低 火焰长 需要较大的燃烧室 容易产生不完全燃烧 为使燃烧完全 必须提供较多的过剩空气 由于过剩空气系数较大 因而燃烧温度低 该燃烧器适合于温度要求不高 但要求温度均匀 火焰稳定的场合 工业行业常用节能技术 鼓风式燃烧器鼓风式燃烧器具有较大的调节比 可以预热空气或预热燃气 预热温度甚至可以接近燃气的着火温度 实现煤粉一燃气 油一燃气联合燃烧 这种燃烧器是目前工业锅炉应用最广的燃烧器 其缺点一是因鼓风需增加电耗 二是不具备燃气与空气成比例变化的自动调节特性 工业行业常用节能技术 大气式燃烧器按照燃烧前部分预混助燃空气方法设计的燃烧器 由喷嘴 引封管和燃烧器头部组成 一次空气系数 为0 45 0 75 一定压力的微气从喷嘴喷出 依靠引射作用将一次空气吸入引射管 燃气和空气混合均匀后经排列在燃烧头部的火孔喷出燃烧 形成本生火焰 常用在中小型锅炉及某些工业加热炉中 优点 比自然引风式扩散燃烧器火焰短 火力强 燃烧温度高 可以燃烧不同性质的燃气 燃烧比较充分 燃烧效率比较高 工业行业常用节能技术 无焰式燃烧器无焰式燃烧器燃烧完全 过剩空气系数小 1 05 1 1 适宜燃烧成分稳定的低热值燃气 由于不需鼓风 因而节省电能及鼓风设备 常用于工业加热炉上 工业行业常用节能技术 B 燃料添加剂在燃料中加入添加剂 可起到助燃作用 是一种新型的节能燃烧技术 它是在不改变锅炉设备现况下 促进锅炉燃烧 提高热效率 减少环境污染的有效措施 一般可使锅炉的热效率提高2 左右 工业行业常用节能技术 C 合理配风燃料在锅炉内燃烧 不同个锅炉燃烧的过程不同 情况也不同 合理的配风有助于燃料的充分燃烧 减少排烟热损失 配风的合理性可通过烟气中的含氧量来判断 工业行业常用节能技术 加强保温加强锅炉保温主要是新型高效保温材料 提高炉体保温效果 减少散热损失 新型高效保温材料主要有 硅酸盐复合保温材料 有机泡沫保温材料等 工业行业常用节能技术 减少排烟损失减少炉膛空气过剩系数和堵塞烟道的漏风量 以降低排烟温度 一般排烟温度每提高10C时排烟热损失约增加1 空气过剩系数控制可按国标 工业锅炉经济运行 执行 增加或选择合适的空气预热器 余热锅炉等有效的节能设备 2 燃煤工业锅炉主要节能技术链条锅炉节能技术改造链条炉为层燃炉 历史悠久 技术成熟 操作容易 负荷调节范围大 压火 升炉快 已被广泛使用 据统计 小于35t h的工业和生活锅炉中 链条炉占70 以上 但是 当设计燃料与使用燃料不一致时 或燃煤质量变化时 链条炉往往出力不足 热效率低 工业行业常用节能技术 现状老式锅炉炉拱通常按选定煤种设计 常采用抛物面前拱和水平后拱的结构 如图1 对不同煤种适应性差 这样的炉拱结构 往往在后拱区温度偏低 着火难的劣质煤或雨淋湿煤因火焰燃程短而难以燃净 因而导致锅炉燃烧不良 效率不高 出力不足等现象 工业行业常用节能技术 对链条锅炉主要采用的节能技术改造主要有 宽煤种节能炉拱和自动分层给煤燃烧技术 宽煤种节能炉拱节能机理该技术是运用前拱辐射传热理论 把前后拱设计成有利于引导炉内高温烟气流向的人字形节能炉拱 见图2 人字形前拱保证了火焰顺利向上流出拱区 并把热量有效地辐射到新煤上 提高煤的烘干和着火能力 压低的前拱 又可以避免火焰灼烧煤闸门和煤斗的情况出现 具有一定反倾度的人字形后拱 可以保持后拱区足够的炉温 让火焰燃程延长 便于煤炭残渣燃尽 同时又能引导后部高温烟气流向前拱区 提高前拱区温度 有利于劣质煤和雨雪淋湿煤的着火燃烧 工业行业常用节能技术 对链条锅炉主要采用的节能改造技术主要有 宽煤种节能炉拱和自动分层给煤燃烧技术 自动分层燃烧技术的节能机理自动分层燃烧技术 主要适用于采用闸板式给煤方式的正转链条炉的燃煤锅炉 是利用播煤辊和筛分器相结合 使进入锅炉的原煤达到分层和改善煤层均匀度及通风率的目的 当煤从煤仓下来 进入到播煤辊上 经双辊转动 将煤播到筛分器上 筛分器的分层作用和落煤的重力作用 使进入炉排上的煤层疏松 并按颗粒大小 上下有序排列为二层或多层均匀分布 在炉排上形成下大上小的疏松煤层 这就避免了因煤层密实 粒径无序掺混而带来的很多缺点 分层的目的 使煤层疏松 煤层阻力小 空气与煤混合好 减少了通风阻力 增加了通风面积和通风量 并使煤层均匀 有效地避免了炉排上出现火口和燃烧不匀的现象 显著地提高了火床热强度和煤层燃尽速度 从而提高燃烧效率和并改善煤种的适应性 工业行业常用节能技术 对链条锅炉主要采用的节能改造技术主要有 宽煤种节能炉拱和自动分层给煤燃烧技术 宽煤种节能炉拱和自动分层燃烧综合节能技术改造的优点 1 燃烧热效率一般可以提高6 20 2 炉渣含炭量可以降至国家锅炉节能监测标准以下 3 降低空气过剩系数 4 改造后锅炉实际出力可提高5 以上 5 升温升压快 点火方便 6 故障率低 使原来烧损挡渣器 侧密封 烧煤斗的现象从根本上消除 7 消除因重力作用造成的炉排煤层密实 无序的缺陷 达到均匀 疏松布煤并分层 8 能高效燃用普通烟煤或贫煤 工业行业常用节能技术 对链条锅炉主要采用的节能改造技术主要有 链条炉 煤粉 复合燃烧技术 链条锅炉加煤粉复合燃烧技术 是一项成熟的高效节能新技术 其原理是将炉排层状燃烧和煤粉悬浮燃烧优化组合 并使其在燃烧过程中互为辅助 扬长避短 具有对负荷变化和煤种变化的双重适应性 应用该技术改造链条锅炉 能强化炉内燃烧过程 大幅度提高现有锅炉出力及热效率 复合燃烧技术主机为风扇磨煤机及多级风扇磨煤机 辅机为皮带 刮板 螺旋给煤机 工业行业常用节能技术 对链条锅炉主要采用的节能改造技术主要有 链条炉 煤粉 复合燃烧技术改造方法有两种 一种是小改造 即锅炉加煤粉复合燃烧时 原锅炉本体及辅助设备基本不动或部分改动 另一种是大改造 即锅炉加煤粉复合燃烧时 需对锅炉本体及辅助设备进行较大改动 炉体加高 增加辅射及对流受热面 增大鼓引风机等 改造后 蒸汽锅炉实际出力提高0 4 1倍 热水锅炉实际出力提高0 5 1 5倍 热效率提高15 20 烟气黑度林格曼1级 选用适合除尘设备 环保可达到国家要求 节煤15 20 改造范围 蒸汽锅炉4 75t h 热水锅炉2 8 58mw 改造费用 仅为新增锅炉费用的20 50 运行费用节省15 30 改造资金回收期 小改造项目不超过半年 加高炉体大改造项目不超过二年 工业行业常用节能技术 对链条锅炉主要采用的节能改造技术主要有 快装链条锅炉改成组装循环流化床锅炉循环流化床锅炉技术是国家推广应用的一项洁净煤燃烧技术 有利于改善劣质煤的燃烧问题和减轻硫化物排放 其基本原理是 将破碎成一定大小的颗粒煤送入炉膛 在高压风力的吹送下煤颗粒在炉膛一定高度内呈现翻腾 其煤层表面如液面沸腾燃烧 该项技术可使锅炉的布风系统均匀 炉膛密相区煤粒流化燃烧完全 稀相区粉煤接触面积大 悬浮燃烧充分 高温烟气中的可燃颗粒经高温分离器 中温分离器循环回到炉膛中充分燃烧 燃烧效率高达99 从而改变了煤在锅炉中的燃烧方式 使锅炉热效率得到提高 工业行业常用节能技术 对链条锅炉主要采用的节能改造技术主要有 快装链条锅炉改成组装循环流化床锅炉采用循环流化床技术改造链条炉有两种方案 采用组装 快装 循环流化床锅炉 替代快装链条锅炉 即拆去原链条锅炉 在原锅炉房安装相同吨位的组装 快装 循环流化床锅炉 与普通循环流化床锅炉改造相比 投资省 工期短 节能效益好 在原快装锅炉前墙 增加前置组装 快装 循环流化床炉膛及系统设施 改造后 锅炉由原来的出力不足可以有10 超负荷能力 节能25 以上 工业行业常用节能技术 对链条锅炉主要采用的节能改造技术主要有 低效循环流化床锅炉节能改造循环流化床 CFB 燃烧技术是一项近二十年发展起来的清洁煤燃烧技术 它具有燃料适应性广 燃烧效率高 氮氧化物排放低 低成本石灰石炉内脱硫 负荷调节比大 负荷调节快等突出优点 技术发展历程 以分离器的性能来划分 第一代 应用绝热旋风筒作为分离器 第二代 应用水 汽 冷圆形旋风筒分离器 第三代 采用方型水冷式旋风分离器 工业行业常用节能技术 主要问题 热效率低 有效容积低 分离器效率不高 渣灰可燃物含量高 排烟温度高等 磨损问题 对高速床 水冷壁管磨损严重 对低速床 密相区的磨损明显严重 工业行业常用节能技术 流化床锅炉节能改造途径 降低飞灰含碳量 减少机械不完全燃烧热损失采用第三代方型水冷式旋风分离器 H阀新型返料器改造主循环系统 应用高温红外节能环保涂料 降低排烟温度 减少排烟热损失采用复合相变换热技术对锅炉尾部换热器进行改造 安装自动控制声波吹灰器 锅炉余热回收除渣器进行改造 将冷却水换热后作为锅炉补充水 安装连排疏水扩容器 对锅炉连续排污水的余热进行回收等 工业行业常用节能技术 流化床锅炉节能改造途径 CFB燃烧过程优化控制系统实现蒸汽压力 负荷的自动调节 实现燃烧过程的主汽温度 一次风量 二次风量 引风和氧量的自动控制等 降低排烟温度 减少排烟热损失采用复合相变换热技术对锅炉尾部换热器进行改造 安装自动控制声波吹灰器 锅炉余热回收除渣器进行改造 将冷却水换热后作为锅炉补充水 安装连排疏水扩容器 对锅炉连续排污水的余热进行回收等 工业行业常用节能技术 流化床锅炉节能改造途径 多元循环流化床锅炉技术现状 现有的循环流化床锅炉多为高速床 采用高倍率燃烧方式 锅炉磨损严重 造成经常停炉维修 技术原理 循环流化床锅炉的物料循环是由内循环和外循环组成的 增加内循环量 就可减少外循环量 燃烧和脱硫的效率不变 而磨损却可减轻 提高密相区内循环倍率能有效的消除密相区内碳粒和温度场的分布差异 其次是消除大颗粒杂物难以排出的缺陷 工业行业常用节能技术 流化床锅炉节能改造途径 措施 根据燃烧原理与循环流化床锅炉燃烧机理特性 对于密相区内的循环燃烧宜采用碟形布风板与多风室风箱 鸭嘴形定向风帽 圆柱直风帽 导流板圆柱直风帽等共计5种规格的风帽组成一种风室之间有压差 四周倾斜布风板与中间平布风板风帽布置不同 开孔率不同 风速不同的特殊流化床 工业行业常用节能技术 流化床锅炉节能改造途径 节能高效烘炉器技术现状 传统的木材加投主油枪或蒸汽加热投主油枪的烘炉方法 不仅耗时耗能 而且存在很多弊端很难达到烘炉的理想效果 为日后生产留下诸多不安全隐患 改进 在锅炉各个部位均布置烘炉器 每台烘炉器配有一台风机将热烟气均匀送入锅炉各个部位 大量节省燃油 在烘炉器出口设有烟温监控设施 整个烘炉过程有效控制 并能满足耐火材料厂家提供的烘炉曲线要求 达到烘干温度 使各部位耐火 耐磨材料在最短时间内得到烘干 工业行业常用节能技术 工业行业常用节能技术 控制系统改造按照锅炉负荷要求 实时调节给煤量 给水量 鼓风量和引风量 使锅炉处在良好的运行状态下 这类改造一般将原有手工或半自动控制改造成全自动控制 对于负荷变化幅度较大 变化频繁的锅炉节能效果较好 一般可达到10 左右 对于供暖锅炉 控制系统改造的内容是在保持足够室温的前提下 根据户外温度的变化 适时调节锅炉的输入热量 达到舒适 节能 环保的目的 实现这种控制 可使锅炉节约20 左右的煤 2 工业加热炉节能技术各类工业加热炉的余热主要是排出高温烟气 提高加热炉热效率的主要途径就是降低排烟温度 以降低排烟热损失 主要方法有 利用自身烟气或其他炉外工艺热源预热燃烧用空气 如蓄热式烧嘴 在既定工艺条件下 排烟温度 不变的情况下 利用低温介质与烟气换热 如采用省煤器 空气预热器 工业行业常用节能技术 3 余热回收节能技术余热的分类高温排气余热 主要是各种冶炼炉 加热炉 石油化工装置 燃气轮机 内燃机和锅炉的排气 一般温度高 数量多 回收容易 通常占设备输入热量的10 60 约占工业余热资源的一半 高温产品和炉渣的余热 经高温加热过程生产出来的产品 如焦炭 钢水和钢锭 水泥 陶瓷 砖瓦等以及其炉渣废料 温度都很高 达到几百甚至1000 以上 通常产品又都要冷却以后才能使用 在冷却时散发的潜热就是余热 现在炼钢工业中采用的干法熄焦 连铸 热装连轧等新工艺 就是回收这部分余热 工业行业常用节能技术 3 余热回收节能技术余热的分类冷却介质的余热 为了保护高温生产设备或生产工业的需要 都需要大量的冷却介质 通用的介质是水 空气和油 温度受设备要求的限制通常都很低 如电厂汽轮机冷凝器的冷却水 不能超过25 30 内燃动力机械的冷却水大约50 60 温度最高的冶金炉窑炉冷却水 也只有80 90 化学反应余热 在化学工艺过程中 有些反应是放热反应 这些放出的热量温度较高 可加以利用 工业行业常用节能技术 3 余热回收节能技术余热的分类可燃废气 废液和废料的余热 在化学工艺过程中 有些反应是放热反应 这些放出的热量温度较高 可加以利用 废汽 废水余热 这部分余热包括各种用汽设备的排汽 余热占其总热量的70 80 如蒸发 浓缩和干燥工艺过程生产的二次蒸汽 蒸汽凝结水和锅炉排污水以及生产和生活的废热水等 废汽 废水的余热约占余热资源的10 16 工业行业常用节能技术 3 余热回收节能技术余热回收的原则要根据余热的种类 排出的情况 介质的温度 数量及利用的可能性 进行企业综合热效率及经济可行性分析 决定设置余热回收利用设备的类型及规模 应对必须回收余热的冷凝水 高 低温液体 固态高温物体 可燃物和具有余压的气体 液体等的温度 数量和范围制定利用的具体管理标准 工业行业常用节能技术 3 余热回收节能技术余热回收的原则对于排出高温烟气的设备 其余热应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 以提高本设备的热效率和降低燃料消耗为目的 在余热余能无法回收用于加热设备本身 或用后仍有部分可回收时 应用来生产蒸汽 热水 以及生产动力等 工业行业常用节能技术 3 余热回收节能技术余热利用方式 工业行业常用节能技术 余热锅炉回收高温排气和可燃性废气余热的常用方法是利用余热锅炉生产蒸汽 余热锅炉的原理和普通锅炉相似 也包括省煤器 蒸发受热面和过热器等部分 但由于余热锅炉的热源多样且分散 各处热源温度水平有高也有低 往往不能像普通锅炉那样组成一个整体 其布置必须满足生产工艺的要求 故采用分散布置 又因为不用炉膛 所以有时外形更类似于换热器 工业行业常用节能技术 热管及热管换热技术热管的工作原理热管 是一种传热性极好的人工构件 常用的热管由三部分组成 主体为一根封闭的金属管 内部有少量工作介质和毛细结构 管内的空气及其他杂物必须排除在外 热管工作时利用了三种物理学原理 在真空状态下 液体的沸点降低 同种物质的汽化潜热比显热高的多 多孔毛细结构对液体的抽吸力可使液体流动 工业行业常用节能技术 热管换热器类型热管可以按各种标准来分类 按其工作温度范围 热管可分为以下几种 1 低温热管工作温度范围为0 122k 热管工质可选用如氢 氖 氮及甲烷等他们的正常沸点全低于122k 2 中温热管工作温度范围为122 628k 热管工质可选用普通制冷剂和液体 如氟利昂 甲醇 氨和水等 在一个标准大气压下 这些工质全都在122 628k之间沸腾 3 高温热管工作温度范围高于628k 热管工质可选用贡 铯 钾 钠 锂及银等液态金属 他们的正常沸点全都在628k以上 工业行业常用节能技术 热管换热器类型按冷凝液的回流方式 热管可分为 1 普通热管冷凝液靠吸液芯的毛细力作用返回蒸发端 2 重力辅助热管冷凝液靠重力作用返回蒸发端 这是目前在工业界应用最广的两种管 按冷凝液的回流方式有旋转热换 点流体动力热管 磁流体动力热管及渗透热管等多种形式 工业行业常用节能技术 复合相变技术复合相变换热技术是一个全新的换热技术 它采用了热管的原理 提出了 相变段 这一概念 开创了以 壁面温度 作为换热器最基本的设计参数这一新理念 相变段 的概念将原来热管换热器中一根根相互独立的热管 构造成整体热管 保证 相变段 受热面最低壁面温度只有微小的梯度温降 同时 利用 相变段 将被加热介质 如空气 水 的温度适当地提高 被预热了的空气可以保证下级空预器的安全 解决了低温腐蚀问题 被加热的水回收了烟气中的余热 实现了节能的目的 工业行业常用节能技术 玻璃管低温换热技术现状 在实际运行过程中 当烟气温度低于130 时 烟气中的SO2 NOX等成份易形成亚硫酸 硝酸 对金属热换器进行腐蚀 因此金属材料的换热器的换热温度受到限制 通常为170 大量低品位余热资源难以回收利用 采用BLGDW型玻璃管低温换热器后 玻璃具有很强的耐酸腐蚀性 排烟温度大大降低 可降到80 原理 BLGDW型玻璃管低温换热器安装在锅炉尾部的烟道中 锅炉排出的高温烟气横向冲刷换热器内玻璃外管 玻璃管内的工质 循环水通过热传递 吸收来自烟气的热量 再经过循环水泵进入水箱 同时低温水不断进入换热器 与烟气换热 从而达到降低烟气温度 提高锅炉效率的目的 工业行业常用节能技术 热泵节能技术概念热泵的基本功能是制热 其工作原理与制冷机相同 只是目的不同而已 用于供冷的称制冷机 用来供热的则称热泵 二者均按逆卡诺循环方式工作 相对于制热功能 制冷功能是热泵的 副 产品 工业行业常用节能技术 热泵节能技术热泵的分类热泵按其工作原理还可分为蒸汽压缩式热泵 吸收式热泵 化学式热泵三大类 压缩式热泵按其介质的循环方式可分为开式热泵和闭式热泵 不同类型热泵的工作原理是不相同的 蒸汽压缩式热泵按其工作原理又可分为机械压缩式和蒸汽喷射压缩式两种 化学式热泵目前还处于探索 研究阶段 工业行业常用节能技术 热泵节能技术热泵在生产上的应用蒸发 利用热泵蒸发原理 用于各种稀溶液的浓缩 低温的稀溶液经换热器预热后进入蒸发器被浓缩 二次蒸汽经压缩机压缩 提高了压力 温度和焓值 然后将压缩后的蒸汽送回蒸发器加热室中 作为加热蒸汽用于蒸发料液 被加热料液吸收其潜热后又变成二次蒸汽 后者再进入压缩机压缩 如此不断循环 以少量高质能机械功 电能等 通过热泵蒸发装置把大量的低温位热能转化为有用的高温位热能加以利用 从而节省了大量生蒸汽 达到节能目的 工业行业常用节能技术 热泵在生产上的应用蒸发 热泵蒸发示意图 工业行业常用节能技术 热泵在生产上的应用蒸馏 在蒸馏的常规流程中 在同一塔内 塔顶冷凝器需外部提供冷却水进行冷凝和冷却 热量不但不能利用 还要消耗大量冷却水 而塔底再沸器又要求外部提供蒸汽进行加热 故常规蒸馏装置中能量消耗极大 热效率很低 在带热泵的蒸馏系统中 通过压缩机将塔顶出来的产品蒸汽直接压缩 提高温度后再进入塔底再沸器 蒸汽冷凝时放出潜热去加热物料 而本身冷凝后即成馏液产品 加热不足部分热量可由外部蒸汽补充 采用热泵蒸馏可比蒸汽耗量比常规流程减少一半以上 还可节约大量冷却水 装置的操作费用也大为降低 工业行业常用节能技术 热泵在生产上的应用蒸馏 热泵蒸馏示意图 a 常规蒸馏流程 b 热泵蒸馏流程 工业行业常用节能技术 热泵在生产上的应用干燥 热泵干燥的过程如下 经冷凝器加热的干燥空气 送入干燥器中用于湿物料干燥 经干燥后 干空气吸收了物料中的水份而成为湿空气 然后用引风机抽到蒸发器中 湿空气在蒸发器中降温 使湿空气中水份冷凝下来并排出 再将排除了水的干空气送到冷凝器中加热 提高温度 恢复其吸湿能力 重新作为干燥介质 再进入干燥器中进行下一个循环 与常规干燥方法相比 可节约燃料50 左右 工业行业常用节能技术 热泵在生产上的应用低温余热回收 在工业生产过程中 往往产生大量低温排水 常指30 70 但因温度低而难以利用 采用热泵技术则可进行低温余热回收 工业行业常用节能技术 热泵在生产上的应用 工业行业常用节能技术 XX企业冷水机组改造如图 节能效果6个月回收27324 25GJ 折合标准煤932 57吨 价值69 88万元 节约电力35 42万kWh 价值20万元 合计价值75 6万元 年合计节约金额165 31万 蒸汽冷凝水回收技术开式冷凝水回收系统概述 所谓的开式系统 即从用汽设备来的冷凝水经过疏水器 或蒸汽动力设备的排汽经冷凝器冷凝后 由冷凝水本身的重力 或凝结水泵 排至凝水箱中 工业行业常用节能技术 蒸汽冷凝水回收技术开式蒸汽冷凝水回收系统图 工业行业常用节能技术 蒸汽冷凝水回收技术开式冷凝水回收系统的缺陷 1 大量的疏水阀漏汽和闪蒸二次汽对空排放 这部分浪费约占凝结水总量的5 20 总热量的20 60 2 闪蒸汽的排放 对环境造成严重的热污染 3 潮湿的环境加重了金属设备的腐蚀 电气设备老化 4 回收系统为动态两相流 经常形成水击 使设备和管道产生剧烈的震动 存在安全隐患 5 回收的凝结水再次被溶解空气中的氧气 二氧化碳等杂质 增加后处理费用 工业行业常用节能技术 蒸汽冷凝水回收技术闭式冷凝水回收闭式冷凝水回收系统包括背压闭式冷凝水回收系统 闭式满管冷凝水回收系统 密闭式蒸汽冷凝水回收系统等 工业行业常用节能技术 蒸汽冷凝水回收技术闭式冷凝水回收 工业行业常用节能技术 工业行业常用节能技术 蒸汽冷凝水回收技术背压闭式冷凝水回收系统蒸汽用户排出的冷凝水经疏水阀后 利用疏水阀的背压 将冷凝水直接排入冷凝水箱进行回收 或经疏水阀后 排入二次闪蒸发水箱 排出二次蒸汽 再经疏水阀 利用背压将冷凝水直接排入冷凝水箱 此系统适宜蒸汽压力在0 1 0 3MPa 工业行业常用节能技术 蒸汽冷凝水回收技术闭式满管冷凝水回收系统闭式满管冷凝水回收系统是背压 重力混合系统 是将用户的各种压力等级的高温冷凝水依靠背压先引入专门的二次蒸发箱 在箱内分离出二次蒸汽并利用 剩余的冷凝水变成低温 低压的冷凝水经过水封或疏水阀 依靠背压或重力作用送至冷凝水箱 二次蒸发箱到冷凝水箱之间的冷凝水管内为满流液体 闭式满管冷凝水回收系统对二次蒸发箱的高度有要求 受地形限制 工业行业常用节能技术 蒸汽冷凝水回收技术密闭式冷凝水回收系统一般地 密闭式蒸汽冷凝水回收系统由用汽设备 疏水阀 高温冷凝水回收装置 管线和自控电气系统组成 在此系统中 冷凝水回收是连续的 密闭的 回收装置运行是间歇的 全自动的 工业行业常用节能技术 蒸汽冷凝水回收技术无疏水阀热泵式凝结水回收装置 采用蒸汽喷射式热泵抽吸高温凝结水的闪蒸汽并使其压力提高再利用 从而使可用蒸汽量大于锅炉的供汽量 提高锅炉热效率 工业行业常用节能技术 蒸汽冷凝水回收技术蒸汽喷射式热泵热回收装置 原理是利用高压蒸汽喷射所产生的高速汽流 将低压蒸汽或凝结水的闪蒸汽压力和温度提高 输出可供使用压力的蒸汽 提高低品位热能的品位 从而减少低压蒸汽的消耗 达到显著的节能效果 工业行业常用节能技术 密闭式冷凝水回收系统节能效益以XX企业蒸汽烘干设备为例 蒸汽疏水约为108540吨 年 存在于疏水器内的凝结水温度约在110 130 闪蒸汽约占20 其汽化潜热为2047kJ kg 以锅炉补水常温为基准 20 1 节约燃料价值 节能量 108540 120 20 4 1868 2047 20 103 89879 8GJ 折标准煤3066 84吨 考虑80 的锅炉效率 0 6854的折标系数 折合原煤5593吨 按原煤单价648元 吨计算 价值人民币362 4万元 工业行业常用节能技术 密闭式冷凝水回收系统节能效益 2 回收冷凝水量价值 90 120 的冷凝水价格一般在18 20元 t 则 收冷凝水量价值 108540 18 104 195 4 万元 3 减少蒸汽泄漏节约价值一般疏水阀蒸汽泄漏率为5 蒸汽单价为150元 吨 则 减少蒸汽泄漏节约价值 108540 5 150 104 81 4 万元 节能效益 362 4 195 4 81 4 639 2 万元 工业行业常用节能技术 密闭式冷凝水回收系统节能效益 2 回收冷凝水量价值 90 120 的冷凝水价格一般在18 20元 t 则 收冷凝水量价值 108540 18 104 195 4 万元 3 减少蒸汽泄漏节约价值一般疏水阀蒸汽泄漏率为5 蒸汽单价为150元 吨 则 减少蒸汽泄漏节约价值 108540 5 150 104 81 4 万元 节能效益 362 4 195 4 81 4 639 2 万元 4 无功补偿技术无功补偿概念电网中的电力负荷如电动机 变压器等 大部分属于感性负荷 在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率 在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后 可以提供感性负载所消耗的无功功率 减少了电网电源向感性负荷提供 由线路输送的无功功率 由于减少了无功功率在电网中的流动 因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗 这就是无功补偿 工业行业常用节能技术 4 无功补偿技术无功补偿的基本原理把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路 能量在两种负荷之间相互交换 这样 感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿 工业行业常用节能技术 4 无功补偿技术无功补偿方式 集中补偿 在高低压配电线路中安装并联电容器组 分组补偿 在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器 单台电动机就地补偿 在单台电动机处安装并联电容器等 加装无功补偿设备 不仅可使功率消耗小 功率因数提高 还可以充分挖掘设备输送功率的潜力 工业行业常用节能技术 无功补偿现状 大部分企业已集中补偿的方式为主 以纯电容器补偿形式为主 采用纯电容器形式对系统进行无功功率补偿时 谐波电流经常被放大 造成用电设备 补偿电容器 投切开关及相关元件的损坏 以接触器作为投切开关的方式为主 采用接触器作为投切电容器的开关时 响应速度较慢 在用电设备无功变化较快且有冲击性负载的系统中 不能实施有效地跟踪补偿 电容器投入时 会产生较大的涌流 电容器切除时 会产生较高的过电压 电容器再次投入之前需要充分的放电 工业行业常用节能技术 无功补偿现状 以等容循环投切的控制策略为主 采用等容循环投切的控制策略时 分组较粗 补偿精度较差 用电系统长期处于欠补偿状态 平均功率因数低 一般采用普通型控制器普通型控制器的抗干扰能力差 经常出现误动作或死机现象 不适合 或不能够 在有谐波的系统中工作 控制器的功能比较简单 不能满足先进 需要多种保护功能 的补偿系统的控制要求 工业行业常用节能技术 无功补偿现状 以三相共补的补偿形式为主 在三相不平衡的负载系统中 不能实施有效地分相补偿 元器件整体质量水平不高由于元器件分别在不同的生产厂家购买 而元器件质量水平参差不齐 各种元器件之间的参数配合 匹配 不准确或不合理 造成补偿设备运行不可靠 故障率高 工业行业常用节能技术 无功补偿原则 总体平衡与局部平衡相结合 以局部为主 电力部门补偿与用户补偿相结合分散补偿与集中补偿相结合 以分散为主集中补偿 是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器 分散补偿 指在配电网络中分散的负荷区 如配电线路 配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿 降损与调压相结合 以降损为主 工业行业常用节能技术 无功补偿经济容量的确定 最佳功率因数的确定 系统输送的有功功率为P1 无功功率为Q1及相应的视在功率为S1其功率三角形如图所示 工业行业常用节能技术 安装无功补偿容量Qc后 输送的无功功率降为Q2 在维持有功功率不变时 无功补偿经济容量的确定 最佳功率因数的确定 对应于每一cos 1值 以cos 2为纵座标 为横座标 可绘出一组cos 2 曲线 如图所示 如cos 1 0 cos 2 1时 则P Qc 工业行业常用节能技术 无功补偿经济容量的确定 最佳功率因数的确定 由上图可见 当cos 20 96时 曲线趋于平缓 即随Qc容量增加 cos 2增加缓慢 如从cos 1 0 7曲线中可查得 由cos 2 0 7提高到cos 2 0 96时 相对提高37 值为0 70 而cos 2再从0 96提高到1时 相对提高4 16 值需相应增大0 3 因此cos 2越接近于1 无功补偿容量Qc越大 投资高 但效益愈小 工业行业常用节能技术 无功补偿经济容量的确定 最佳补偿容量的确定 最大负荷补偿计算法计算最大负荷时的有功功率 无功功率和视在功率 补偿前最大功率因数和补偿后最大功率因数 选定补偿设备 计算公式如下 Qc P1 tg 1 tg 2 平均负荷补偿计算法在实际中 所采用的是补偿前平均功率因数 自然平均功率因数 和补偿后平均功率因数来选择移相电容器 具体计算公式如下 Qc Pj tg 1 tg 2 工业行业常用节能技术 4 无功补偿技术无功补偿的节电量计算无功补偿后 供用电系统形成的节电量主要包括 降低的线损 降低的变损 电动机有功功率的降低及电机综合运行效率提高 同时应减去 补偿装置本身的有功损耗 即 节电量 P 线损的降低 P1 变压器损耗的降低 P2 电动机有功功率的降低 P3 电机综合运行效率提高所产生的节电量 P4 补偿装置本身的有功损耗 PC 工业行业常用节能技术 工业行业常用节能技术 4 无功补偿技术无功补偿的节电量计算线损 P1为 变压器损耗P2一般在其容量的2 3 之间 而减少的损耗 P2一般仅为损耗的10 左右 亦即在变压器容量的0 2 0 3 之间 则 P2 0 002 0 003 S 工业行业常用节能技术 4 无功补偿技术无功补偿的节电量计算电动机有功功率的降低 P3为 P3 V0I0cos 0 V1I1cos 1 式中 V0 I0 cos 0 V1 I1 cos 1分别为补偿前后电动机端电压 电流和功率因数 工业行业常用节能技术 4 无功补偿技术无功补偿的节电量计算电动机运行效率提高 P4为 P4 P0 c0 1 c0 1 c1 式中 P0 0 1分别为补偿前后电动机负载功率及效率补偿装置本身的有功损耗 PC 一般取 PC 0 003QQ 补偿容量 工业行业常用节能技术 5 变频调速技术变频调速技术节能原理风机 泵类负载与转速的关系风机 泵类负载为流体力学负载 由流体力学的基本定律可知 风机 泵类类设备属平方转矩负载 其转速n与风量 或流量 Q 风压 或扬程 H以及轴功率P具有如下关系 Q2 Q1 n2 n1 H2 H1 n2 n1 2P2 P1 n2 n1 3式中 Q1 H1 P1 风机在n1 额定 转速时的风量 压力 轴功率 Q2 H2 P2 风机在n2转速工况条件下的风量 压力 轴功率 工业行业常用节能技术 5 变频调速技术变频器的工作原理交流电动机的同步转速表达式为 n 60f 1 s p 1 式中 n 异步电机的转速 f 异步电机的频率 s 电机转差率 p 电机极对数 由式 1 可知 转速n与频率f成正比 只要改变频率f即可改变电动机的转速 当频率f在0 50Hz的范围内变化时 电动机转速调节范围非常宽 变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的 是一种理想的高效率 高性能的调速手段 工业行业常用节能技术 5 变频调速技术变频调速的节电效果风机 泵类的运行特性 如下图 风机 泵类工作曲线图 工业行业常用节能技术 5 变频调速技术变频调速的节电效果在理想情况下 风机 泵类的流量 压力及轴功率有如下关系 工业行业常用节能技术 5 变频调速技术变频调速的节电效果由上表可见 当需求流量下降时 调节转速可以节约大量能源 例如 当流量需求减少一半时 如通过变频调速 则理论上讲 仅需额定功率的12 5 即可节约87 5 的能源 如采用传统的挡板方式调节风量 虽然也可相应降低能源消耗 但与变频相比 节约效果则有天壤之别 风机 水泵类的效率计算公式为 PQ NZ 工业行业常用节能技术 5 变频调速技术变频调速的节电效果变频调速的节电量计算 1 按效率提高计算 P P0 1 1 1 1 2 或 P 3 U1I1COS 1 U2I2COS 2 注 上式计算 应确保输送介质一致 2 按单位产品耗电下降计算 E 改造前产品产量 改造前单耗 改造后单耗 6 空压机节能技术 1 传统空压机的问题 电能浪费严重加载时的电能消耗卸载时电能的消耗工频启动冲击电流大压力不稳 自动化程度底设备维护量大 工业行业常用节能技术 6 空压机节能技术 2 常用节能技术 选择节能型空压机 如螺杆式空压机 涡旋式空气压缩机 变频调速技术改造采用空压机热泵技术无线遥控配风装置 工业行业常用节能技术 6 空压机节能技术空压机热泵技术螺杆空气压缩机长期连续的运行过程中 由于空气得到强烈的高压压缩 使之温度骤升 空压机螺杆的高速旋转产生的高温热量 由空压机润滑油的加入混合成油 气蒸汽排出机体 这部分高温油 气流的热量相当于空压机输入功率的3 4 它的温度通常在80 冬季 100 夏秋季 螺杆空气压缩机热泵采用同程截流式反串使冷热交换效果大增到1 8 2 0倍 热泵产出的热水 严冬也可加热到 55 夏秋季节 65 可为企业员工提供福利生活热水 工业行业常用节能技术 6 空压机节能技术无线遥控配风装置无线遥控配风装置由主机 分机 终端 和电控风动截止阀组成 主机和远程散离分布的多点终端 即分机 用电子技术 无线电技术和单片机 或计算机 配以专用软件 形成智能化的双向即时无线遥控遥测系统 实现对各用风车间的远程控制 将不用风点阀门及时关闭 避免了这些部分风的泄堀 这样可根据各用风点所需风量及时调整风站的空压机组的使用容量 实现空压机的经济运行 工业行业常用节能技术 7 风机 水泵节能措施 1 改造或更换老旧设备 采用高效风机 水泵 2 合理选择风机 水泵的流量 风压 扬程 3 优化控制方式 4 采用调速调节流量方式 减少节流损失 如变频调速 内反馈斩波调速 液力耦合调速 串级调速等 工业行业常用节能技术 第二部分项目节能量的计算 92 根据国家发改委 财政部制定的 节能项目节能量审核指南 及 节能量确定和监测方法 项目节能量的计算方法可分为 按产品单耗变化计算 按单位产值能耗变化计算 按设备效率变化计算 按节能率及按余热回收利用量计算等 一 按产品单耗变化计算当改造项目边界能耗占产品能耗80 以上时 可扩大项目边界到整个产品耗能 以单位产品单耗变化计算项目节能量 若节能技改涉及多台设备或多个单元过程 则系统范围须包括所有节能技改涉及的设备或单元过程 以及所有能耗传递所涉及的设备或单元过程 第二部分项目节能量的计算 93 当能源系统范围不够清晰时 或能耗计量存在困难时 可以适当扩大系统范围 使之包括一些节能技改没有涉及的设备或单元过程 但是可以确保所有节能技改涉及的设备和单元过程都被包括在系统之内 或使能耗计量成为可能 一般条件下 只要使系统范围足够大 则总能将节能技改涉及的范围都包括进去 但这样做带来的负面影响是 系统的能耗关系不够清晰 多台设备或多个工序的能耗数据集中到一个数据上 各种不确定的因素也增加 因而使节能量的测量更加困难 第二部分项目节能量的计算 94 1 确定单个产品 工序 装置 的范围与此产品 工序 装置 直接相关的所有用能环节 即是单个产品 工序 装置 节能量计算的边界 2 确定技改项目实施前后第i个产品 工序 装置 综合能耗项目实施前 后的综合能耗 是指在规定的且与产品生产同步的可比时间段内 第i个产品 工序 装置 边界范围内的所有用能环节消耗的全部能源按规定方法折算为标准煤的总和用Eio 改造前 Ei1 改造后 来表示 综合能耗的确定采用财务帐表及原始单据凭证 生产报表 各种计量记录 化验记录 仓储盘存等相关资料相互验证的方法核定 第二部分项目节能量的计算 95 3 确定节能技术改造前后第i个产品 工序 装置 产量节能技改项目实施前 后第i个产品 工序 装置 产量 是指在规定的可比时间段内第i个产品 工序 装置 边界范围内相关生产系统产出的合格产品与服务 用Pi0 改造前 Pi1 改造后 来表示 产量的确定采用财务帐表及原始单据凭证 生产记录及报表 仓储盘存等相关资料相互验证并进行物料平衡分析的方法核定 全部产成品 半成品和在制品均应依据国家统计局 行业 规定的产品产量统计计算方法 折算为合格的标准产品并进行分类汇总 第二部分项目节能量的计算 96 4 计算节能技术改造前 后第i个产品 工序 装置 单位产量综合能耗Ni0 Ni1 产品 工序 装置 单位产量综合能耗的计算 除国家或行业有标准规定的按标准规定计算外 一般情况下 按以下公式计算 改造前第i个产品 工序 装置 单位产量能综合耗Ni0计算公式为 koj 改造前各工序单位综合能耗修正系数 根据最终产品使用各工序产品的比例等因素确定 n 生产第i个产品需n道生产工序 第二部分项目节能量的计算 97 5 改造后第i个产品 工序 装置 单位产量能综合耗Ni1计算公式为 节能技改项目实施前 后第i个产品 工序 装置 产量 是指在规定的可比时间段内第i个产品 工序 装置 边界范围内相关生产系统产出的合格产品与服务 用Pi0 改造前 Pi1 改造后 来表示 产量的确定采用财务帐表及原始单据凭证 生产记录及报表 仓储盘存等相关资料相互验证并进行物料平衡分析的方法核定 全部产成品 半成品和在制品均应依据国家统计局 行业 规定的产品产量统计计算方法 折算为合格的标准产品并进行分类汇总 k1j 改造后各工序单位综合能耗修正系数 根据最终产品使用各工序产品的比例等因素确定 第二部分项目节能量的计算 98 6 第i个产品 工序 装置 节能量 Ei以改造后第i个产品 工序 装置 产量为基准 将改造前后第i个产品 工序 单位产量综合能耗的差值与改造后产量的乘积 定义为第i个产品 工序 装置 节能量 Ei Ei Ni0 Ni1 Pi1 3 7 项目节能量 E估算能耗泄漏El能耗泄漏是在项目范围内进行的节能活动对项目边界以外的影响 在项目节能计算中应当包括能耗泄漏影响 扣减或增加 第二部分项目节能量的计算 99 计算项目节能量 E 二 以产值为基准的节能量计算方法在节能技改项目范围内因产品种类繁多 各产品消耗的能源无法分清的情况下 节能量的确定可以产值为基准进行确定 1 确定技改造项目实施前后产品 工序 装置 的综合能耗技术改造项目实施前后产品的综合能耗用Ego 改造前 Eg1 改造后 来表示 综合能耗的确定采用财务帐表及原始单据凭证 生产报表 各种计量记录 化验记录 仓储盘存等相关资料相互验证的方法核定 第二部分项目节能量的计算 100 2 确定节能技术改造前后产品 工序 装置 的产值节能技改项目实施产品 工序 装置 产值 是指改造前 后在规定的可比时间段内产品 工序 装置 边界范围内相关生产系统产出的合格产品以相同的不变价计算出的产值 用G0 改造前 G1 改造后 来表示 产值的确定参照产品产量的核定办法 3 计算节能技术改造前 后产品 工序 装置 单位产值综合能耗Ng0 Ng1 产品 工序 装置 单位产值综合能耗的计算 除国家或行业有标准规定的按标准规定计算外 一般情况下 按以下公式计算 改造前产品 工序 装置 单位产值能综合耗Ng0计算公式为 第二部分项目节能量的计算 101 改造后