工业采暖系统的节能设计与节能改造

1、工业采暖系统的节能设计与节能改造(渤海船舶重工有限责任公司基建处,大连125004孙艳枝中图分类号:TK284文献标识码:B文章编号:1004-7948(200207-0041-031前言我国北方的工业企业,冬季采暖是个比较大的问题。因为供热不好,不仅影响到劳动生产率,而且有些加工场所还会影响到零部件的加工质量。很多企业的领导,每年都为这个问题犯愁,因为这是一项不小的开资。新建或扩建企业的供热如何进行设计?不合理的供热系统怎样进行改造?其实准则只有一个:在保证生产正常运行的基础上,优化设计,降低消耗。2工业采暖系统的节能设计新建企业的供热系统的设计,看起来好像比较简单,其实不然。因为首先需要确

2、定的是供热的基本方式。设计人员必须根据生产工艺对生产环境的具体要求及企业的具体自然情况来确定。比如都是机械加工,粗加与精加对环境温度的要求就有区别。同样都是一个地域的电子企业,规模大与规模小也有不同。因此,必须根据具体情况来确定。而且,实际情况又复杂得很,所以方案的确定必须全面考虑。例如开设在热电厂附近的某厂,从环保的角度上讲完全没有必要再建锅炉房。但是,采用老式的换热器加热供暖水,使用热电厂的蒸汽成本又较高,而且排出的高温脱盐水又没有其他用途,这种情况日趋普遍。北方的许多大城市搞的集中供热,与此例也很相类似。又如我国北方的某个大厂,蒸汽供热面积可达几十万m2,锅炉完全为供热服务,每小时几百蒸

3、吨都很紧张,但是在用汽的尾端却热汽腾腾,凝结水也未作回收白白扔掉。对于第一种情况,有几种设计方案:方案1:采用老式的换热器加热供暖水,蒸汽转换成的高品位的凝结水连热量带质量一起扔掉,图1就是这种设计方法的原理图。方案2:将蒸汽转换成的凝结水的热量设法利用,质量扔掉。回收中主要采用混合加热器,见图2。方案3:将凝结水的热量与质量统通回收。其 中主要采用高温凝结水密闭回收装置,见图3 。图1 传统供热设计原理图图2采用混合加热器的供热系统图3采用高温凝结水密闭回收装置的供热系统三种方案中,方案3无疑是最理想的。在方案3无法实现的情况下,方案2是首选方案。因为从火用值的角度上看,方案3的热火用值最高

4、,方案2次之,方案1最低。照理说来,我们应该大力推广方案3,这样既节约了能源,又节省了开资,但是实际上并非如此。例如现在很多城市已实行集中供热,如果用汽单位距离热电厂较近,而且热电厂同意接收用户送回的凝结水,采用方案3具有综合经济效益。所以说,优化设计就是将所有的设计方案罗列出来,逐一品评后142002年第7期节能(总第240期E NERGY C ONSER VATI ON从可行的方案中择优。但是,可怕的是设计者对新的设计方法与新技术的不了解与无知,如果真是如此,那末也只能从过时的设计方法中去觅优。因此,设计人员知识的不断更新是很重要的。3采暖供热系统的节能改造近年来采暖供热系统诞生了许多新技

5、术与新设备,都有很好的节能效果,而且这些技术与设备已经经过实践的考验。因此,无论从哪个角度上讲,节能改造都是应该实行的。笔者仅介绍几种节能效果较显著的新技术与新设备。3.1高温凝结水密闭回收系统与传统设计有本质区别的高温凝结水密闭回收系统(见图3,可以将大部分高温凝结水收回(直接用汽的不做回收。这一技术最初由日本T LV 公司推出,我国有个别厂家直接使用该公司的产品。由于价格较高,加之国内已有仿制厂家,于是绝大多数使用的是仿制品或改制品。高温凝结水的回收,能源节约量可按下式计算:Q =m h -(Cp t 0式中Q 节能量,kcal h ;m 蒸汽凝结为水的量,kg h ;h 饱和水的比焓,k

6、 J kg ;C p 、t 环境温度下水的比热(k J kg K 与温度。认真说,这部分热量并不很大,但是在回收它的同时,凝结水得到回收,可以节省不少费用或资源,其效益就非常可观了。另外,密闭回收改善了厂区环境,应该说是一举多得的好事。目前的回收装置大部都是分离件,需要较多的现场设计,因此改造起来比较麻烦。据悉,已有这种装置的模块诞生,回收模块具有体积小、安装方便和无需现场设计等特点。总之,高温凝结水密闭回收应该是个方向。3.2热泵热泵的种类较多,本文只介绍工业中经常能够用到的蒸汽热力压缩泵与喷射混合加热器。只要有使用蒸汽的工业企业,难免会遇到用汽设备末端排出的闪蒸汽,尤其是以蒸汽作为主要动力

7、的企业,这种现象的发生更是司空见惯。只要有一点知识的人都知道这是一种浪费,但是,怎样将这部分浪费掉的能源利用起来,确实需要费一番脑筋。好在能源工作者为解决这一类问题已做了大量的工作,而且较好地解决了这类问题。蒸汽热力压缩泵(如图4就是利用压力较高的蒸汽作为引射源,在其由喷嘴喷射流入混合喉的过程中,将低压闪蒸汽吸人,当然热力压缩泵的末端的压力要低于引射源,但是,它却将白白扔掉的能源收了回来 。图4蒸汽热力压缩泵另外一种回收方法就是采用喷射混合加热器(图5。从外观上看,喷射混合加热器与蒸汽热力压缩泵确实没有多大区别,其区别在于内部,诸如喷嘴与混和喉的形状及引射源等。蒸汽热力压缩泵的引射源是蒸汽,而

8、喷射混合加热器的引射源是水 。图5喷射混合加热器喷射混合加热器与蒸汽热力压缩泵都有非常可观的节能效益,而且还具有工作稳定、操作简单与体积小等优点,缺点则是:一种工况只有一种最佳设计,而且设计比较麻烦;设计不当则会发生激烈的振动、水击,达不到预期的使用效果。工况不同,绝对不能将其随便挪用等。3.3蒸汽疏水阀以前提起疏水阀,人们都感到头疼,原因很简单:好用的太少。近10余年,情况有了很大变化,品种型号多了,质量一流的也不缺乏了。但是,仍然听到人们抱怨购不到理想的疏水器。这种现象的发生有几种原因:一是仍然有已被淘汰的产品充斥市场,而且价格较低;二是部分设计人员知识陈旧,对新产品也了解甚少;三是对疏水

9、阀的选择缺乏基本常识等等。由于疏水阀在蒸汽动力管网中起到比较重要的作用,而且疏水阀的品种又非常之多,因此关于疏水阀的主要知识,诸如分类与选型等,有必要作一介绍。疏水阀可分为三大类(1热静力型。常见的产品有:双金属式、双钢片式、膜盒式与波纹管式等;24节能2002年第7期E NERGY C ONSER VATI ON (总第240期(2热动力型。常见的产品有:热动力式、脉冲式、蒸汽保温圆盘式等;(3机械型。这种类型的产品最多:浮筒式、倒吊桶式、杠杆浮球式、自由浮球式、自由半浮球、双金属活塞、波纹管活塞与浮球活塞等。疏水阀的选择是很重要的,选择不当,要么泄漏严重,要么疏水不畅,这些都会给热交换器的

10、正常运行带来影响。如何选型才算正确呢?如下几点经验可供大家参考:疏水阀有三大类型,三大类型的性能有较大的区别,热静力型的疏水阀在不泄漏新鲜蒸汽的情况下,疏水肯定有一定的过冷度。一般说来,双金属疏水阀的过冷度不小于10(悬臂梁型的大于简支梁型的,波纹管疏水阀的过冷度不小于15;机械型的疏水阀过冷度一般很小,大多都能够排放饱和水;热动力型的有的可排饱和水,有的疏水还有过冷度。正因为不同类型的疏水阀有不同的表现,我们可以根据加热的具体要求来选择:对加热要求比较严格的,无论凝结水的量有多少,首先应该确定疏水阀的基本类型,这种情况下,机械型应该放在首选之列;在加热要求不是很严格的场合,使用机械型当然不会

11、错,但是由于疏水温度较高,耗汽自然会多一些,这种情况下选择热静力型比较理想。由于热动力型中既有疏水过冷度小的,又有过冷度大的,过冷度小的可应用于第一种场合,过冷度大的可应用于第二种场合。各种疏水阀都有自己的具体技术参数,诸如最高使用压力、最高使用温度、最低起动压力、连接尽寸与单位时间的疏水量等。关于连接尺寸、最高使用温度与最低起动压力选择时没有什么太多的讲究;对于最高使用压力的确定,应该使其等于或略大于实际工况,没有必要留什么安全系数;对于单位时间的疏水量却是个值得引起足够注意的参数,选择时不仅要有足够的安全系数,而且不同类型疏水阀的安全系数有较大的差异,有的设计手册与教课书提到这一问题时有比

12、较具体的安全系数,但都没有具体提到疏水阀的类型,手册与书中的安全系数只适用于机械型,而对于热静力型,系数还要放大许多。值得一提的是,在为某些特殊设备选用疏水阀时,普通疏水阀肯定是不好用的,这类设备有一个共同的特点,那就是疏水阀的安装位置高于凝结水流经的最低位置,图6便是这种安装方式的几种常见的加热设备,我们通常称其为“虹吸加热设备” 。图6常见的虹吸加热设备这类加热设备会发生同一种问题:如果疏水阀阻汽效果特别好,那末其疏水是间断的,如果疏水阀是热静力型的话,前部的加热效果将会很差。这种现象产生的原因很简单:因为疏水阀位置较高,当将水疏净后,新鲜蒸汽会很快充满由低向高爬升的输水管,疏水阀遇汽关闭

13、,直到这部分汽全部变成凝结水后,疏水阀才重新开启,此时的加热设备中憋满了水,导至温度下降得很多,加热效果当然不会好。这就是疏水阀遇到的“汽阻”。这类容易发生汽阻的加热设备不少,如滚筒干燥机、硫化机等等。解决汽阻并不难,因为已有为消除汽阻而研制的专业疏水阀。4结束语工业采暖的设计应该根据本单位的具体情况进行优化设计,几种方案必须进行对比分析,从中择优;工业采暖的节能改造,也须根据本单位的具体情况确定理想可行的改造方案。无论是设计还是改造,第一不能脱离实际;第二必须考虑到节能,并进行综合经济效益分析;第三,工程技术人员应该不断地更新知识,对新产品、新技术有足够的了解,只有这样才能够将所有的项目做得比较完美。参考文献1冯霄,李勤凌.化工节能原理与技术M.化学工业出版社,1998.1.2赵伯英.供热工程M.冶金工业出版社,1988.11.3夏敏文.热能工程设计手册M.化学工业出版社,1998.6.4汤惠芬,范季贤.热能工程设计手册M.机械工业出版社,1999.3.5PM迈尔.能源规划概论M.能源出版社,1984.11.6崔峨,尹洪超.热能系统分析与最优综