能源工程管理节能技术PPT课件.ppt

1 第三章节能技术 第一节余能的利用一 余能资源种类输人系统的总能量在利用过程中可分为已利用的有效能和未能利用的损失能 对有效能的重复利用和损失能的部分回收利用总称为可回收的能量 简称余能 一 可燃性余能可燃性余能指可以作为燃料利用的可燃物 包括排放的可燃废气 废液 废料等可燃气体的余能量可按下式计算Qg Vg 12636 CO 10798 H2 3818 CH4 式中Vg一每小时产生的可燃气体量 2 第一节余能的利用 二 载热性余能载热性余能就是余热 包括各种排汽 产品 物料 废物 工质 冷却水等所带出的高温热 高温烟气余热可按下式计算 Qex BVextexCexB 单位时间燃料平均耗量Vex 单位燃料燃烧产生的烟气量tex 烟气排出时的平均温度 Cex tex温度对应的烟气平均比热 3 高温产品余热可按下式计算Qp GpCp tP t0 Gp 高温产品产量Cp 高温产品平均比热tP 高温产品的温度 t0 环境温度 第一节余能的利用 4 第一节节能技术 三 有压性余能有压性余能通常又称为余压 它是指某些排气 排水等有压力或有落差流体的能量 利用有压流体可以驱动机械作功或发电 利用有压流体的低位能发电的功率可按下式计算 W rGH 102 1000GH 102 9 81GH G r 通过水轮机水的流量及比重H 水轮机工作水头 水轮机的效率 5 二 余能的利用方式余能的利用方式有两种 一是当热源使用 如通过燃烧器换热器等设备来预热空气 烘干产品 产生热水或蒸汽 进行供热或制冷等 另一种是动力利用 即把余能通过动力机械转换为机械功 带动转动机械或带动发电机转换为电力 各种余能利用的基本方式见表3 1 第一节节能技术 6 三余能利用的系统 一 干法熄焦余热利用系统焦炭是由煤在炼焦炉中经高温加热释放出挥发份而生成的产品 炼焦炉排出的焦炭 其温度高达1000 左右 常规采用湿法熄焦 将冷水喷淋赤焦进行冷却 不但赤焦显热全部浪费 而且造成大气热污染 7 一 干法熄焦余热利用系统 干法熄焦则是用惰性气体经密封的熄焦室 对赤焦进行冷却 被加热的高温气体送入余热锅炉作热源 产生蒸汽用于工艺需要或发电 干法熄焦余热利用的生产流程如图3 1所示 8 温度约1000 的赤焦出炼焦炉后 由盛焦桶1吊至干熄焦室2内 被循环气体冷却到200 后 由排料装置3送至带式运输机4运往贮焦槽 一 干法熄焦余热利用系统 9 作为熄焦用的惰性气体由循环风机5将冷风从干法熄焦室底部鼓入 流过赤焦层被加热到800一850 进入沉降室6 除去大粒焦粉后送入余热锅炉7作热源 一 干法熄焦余热利用系统 10 从余热锅炉尾部排出的气体降温至200 左右 经除尘器8除去焦粉后 用循环风机打入熄焦室继续循环使用 一 干法熄焦余热利用系统 11 给水预热后用给水泵10打入余热锅炉 用循环水泵11进行炉水的强迫循环 从汽包12产生的饱和蒸汽 经继续加热后变成过热蒸汽 可供发电使用 沉降室及除尘器排出的焦粉 由焦粉输送机9送至粉槽 一 干法熄焦余热利用系统 12 二 工业炉冷却水热量利用系统 对于一般工业炉 冶金炉 其冷却水套1的水温可达80一90 这些热水可直接供给热用户2 也可经余热加热器3提高温度后供给热用户4 用户排出的水集中在贮水箱5 然后由泵6将冷水供给工业炉的冷却水套1使用 13 为了保护工业炉的冷却要求 配有辅助冷却系统 它将部分高温水在散热水池7中冷却降温 然后用泵8将低温水供给工业炉冷却用 二 工业炉冷却水热量利用系统 14 第二节多种能源联产联供技术 一 热电联产技术在研究热能转换与利用的系统中 是以提高能量转换和利用效率来达到节能的目的 其中不但注重构成系统的各个热设备的效率 而且在此基础上研究整个系统中各设备的最优组合 做到能源匹配 按质逐级利用 15 一 热电联产技术 在工业的供热系统中 工业锅炉可生产过热蒸汽或饱和蒸汽 它们可用来发电或带动动力机械 还可用于生产工艺与生活的供热需要 根据水蒸气特性 生产高温高压蒸汽比生产低压蒸汽虽热量增加不多 但高温高压蒸汽的作功能力大大提高 16 如果能使锅炉生产的高温高压蒸汽首先推动汽轮发电机发电 待温度和压力降到工艺所需的范围时 再向生产工艺供热 蒸汽或热水 则就可使能源按梯级匹配利用 达到节能的目的 实现这种最优组合的方式就是背压式热电联产系统或抽汽式热电联产系统 一 热电联产技术 17 在背压式热电联产系统中 既将热力循环的冷源损失和汽轮机中不可逆膨胀过程的损失用来供热 又将高效率的大锅炉取代低效分散的供热锅炉 大大提高了热能利用率 在背压式热电联产系统中 其发电量是由热用户的热负荷来决定的 即严格按照以热定电的原则运行 而在热负荷变化幅度较大的地区 则采用调整抽汽式汽轮发电机组的热电联产系统更为有利 一 热电联产技术 18 一 热电联产技术 19 二燃气轮机热电联产系统 燃气轮机发电机组的排气温度高 约400 600度 流量大 干净 因而是优质的余热资源 其余热能量比较大 利用比较方便 如果在燃气轮机的排气管路上加一台余热锅炉 将燃气轮机的排气通入余热锅炉 产生工艺过程用蒸汽或供暖蒸汽 便构成燃气轮机热电联产系统 如图3 4所示 20 燃气轮机热电联产系统国外常称为 总能系统 所谓 总能系统 即从单一的原动机产生一个地区或一种工艺流程所需要的全部能量 也就是原动机可以按照比例同时提供电力和热量 二燃气轮机热电联产系统 21 燃气轮机发电机组的排气全部通过余热锅炉所能提供的热能约为输出电力的两倍 当热负荷比较低时 可以旁通掉一部分燃气轮机的排气 以减少供热量 当热负荷为零时 可以使燃气轮机的排气全部旁通掉 仍能保持正常供电 发电效率可以维持不变 这是一般汽轮机热电联产系统不能实现的 22 第三节热泵的利用 一 热泵的工作原理热力学第二定律揭示了热量只能自发地从高温物体传递到低温物体 即指出了只有通过消耗功 才能使热量从低温物体转移到高温物体中去 依靠消耗一定量的功 使热量从低温的周围环境转移到高温介质中的热回收装置 称作热泵 恰当地运用热泵 就可以把大气 海洋 江河 大地蕴藏着的取之不尽的不能被直接利用的低品位热能利用起来 造福人类 这是热泵装置的特有功能 23 热泵的工作原理与制冷装置相同 都是按热机的逆循环工作 不同的只是选择的工作温度范围各异 热泵是从周围环境中吸取热量传递给高温介质 实现供热的目的 而制冷装置则是从低温介质中吸取热量传递给周围环境 实现制冷的目的 第三节热泵的利用 24 第三节热泵的利用 按逆卡诺循环运行的热泵 其制热系数可表达为 25 热泵主要分压缩式和吸收式两大类 压缩式热泵系统图如图3 10所示 它主要由压缩机 冷凝器 节流阀和蒸发器四部分组成 第三节热泵的利用 26 汽态工质在压缩机中被压缩 工质压力和温度升高后从压缩机排出 进入冷凝器 经冷却介质冷却降温 放出热量Q 冷凝成液态 冷却介质吸收了工质放出的热量Q 温度升高供热能用户使用 降温后的液态工质经节流阀膨胀至汽化压力以后 进入蒸发器从低温热源吸取热量并汽化成汽态 再进入压缩机进行第二次循环 第三节热泵的利用 27 工作介质是两种流体的混合物 一种是挥发性的冷冻剂 另一种是液态吸收剂 冷冻剂在蒸发器中吸热蒸发 经过中间冷却器进入吸收器 在吸收器中冷冻剂蒸气被吸收剂吸收成为浓溶液 并放出溶解热Q 然后该溶液经泵升压后 通过换热器进入发生器 向发生器中加入热量Q