2024工业余热回收节能技术手册

廢熱回收節能管理手冊廢熱回收節能管理手冊一、废热回收基本原理 (一)废热来 (二)废热特 (三)废热回收硬设备 (四)软件设 二、废热回收节能手法 (一)空气预 (二)锅炉饲水预热 (三)锅炉连续排放显热回 (四)除氧柜排气热回收 (五)冷凝水回收槽闪沸蒸汽热回 (六)压缩机压缩热回收 (七)涂布烘烤热回 (八)聚酯粒干 (九)污泥干燥 (十)浓缩蒸发热回 (十一)蒸馏塔热回 三、废热回收设 (一)蒸汽蓄热 (二)低压蒸汽再压 (三)吸收式热泵(请参阅节约能源中心节能服务网 (四)热交换器之型式与应 四、蒸汽及冷凝水回收 (一)冷凝水量估算 (二)冷凝水回收节约率 (三)袪水 五、热能有效利 (一)热能有效利用管理标 (二)热能有效利用管理测试与记 (三)改善措施 2 廢熱回收節能管理手冊廢熱回收節能管理手冊廢熱回收節能管理手冊廢熱回收節能管理手冊—废热回收基本原理(一)废热来源泛指工厂无回收设备而直接或间接排放称之。直接排放多针对气体而言，包括蒸汽锅炉、热媒锅炉、焚化炉、加热炉、电弧炉、水泥窑等的烟道气体排放，其中多数仍有相当的热能未被有效利用。间接排放主要以制程因操作单元及系统需求，需用水冷或气冷等方式间接移除制程内热能以满足后续程序所需，既使产品或制程排放水亦需进一步冷却，以达到适合贮存及废水处理的要求。(二)废热特性需朝定性、定量两方面来考量。定性者即是否连续性，有很多间歇性的热能排放较无法有效回收，譬如炼钢所需的电弧炉、转炉、精炼炉等都采批次作业，即使有大量热能释出，截至目前尚无较经济有效的热能回收方式，比较可行的是利用电弧炉的高温排放来预热废铁进料，但这往往因位置空间的限制，无法在既有厂区内作有效热回收的改善，需在初始规划设计时即列入考量为宜，目前国内炼钢近二十家业者，仅有一家朝此改善努力。另外，热能载体的流量温度亦相当重要，温度越高，越有利用价值。所谓定量系对热能载体流量而言，流量越稳定，越具有回收价值。实际上在设计废热回收系统时，定性与定量两者需同时考量，方能规划较具经济效益，又能操控稳定较长使用寿命才能符合需求。 (三)废热回收硬设备废热回收硬件设计可分直接回收设备及间接回收设备。直接设备如热交换器可直接将废热载体的热能透过换热器转换给需被加热的流体，或直接将废热载体的热能在干燥机内与需被干燥物体作直接接触，可同时作质量与能量的传递。间接回收设备需透过适当介质来传递热能，不能单以设备称之，而应视为废热回收系统例如吸收式冰水的应用热管(HeatPipe)及卡林那循环(KalinaCycle)等应用，都是透过适当介质来作系统内热能的传输。无论直接或间接设备，除了废热特性考量外，对工安、环保、卫生、整洁等皆需一并纳入考量。(四)软件设计熟悉废热特性，对硬设备的认知，加上足够的工程设计经验，方能规划较具经验效益且安全可靠的热回收系统。这其中免不了需有自动监控系统，一方面确立系统的稳定性，并可作历史记录，以利追踪、保养维护及改善的依据。汽电共生系统可同时产生蒸汽与电力，在一工业区内需大量蒸汽及电力时，可兴建汽电共生厂作为工业区内蒸汽与电力之供应者，其优点主要在于由业者自行筹建，评估工业区内实际蒸汽与电力用量，兴建符合需求之规模，节省建厂支出；就近供应蒸汽与电力予制程厂，免除能源于输送中所造成之损失；直接由蒸汽供应制程厂所需热能，热效率高可达52%以上。 2 废热回收节能手法(一)空气预热蒸汽锅炉、热媒锅炉及加热炉等，利用其排放高温与空气换热，可提升燃烧空气温度，降低排气温度达到回收废热目的。最终排气温度需顾及酸露点，避免腐蚀影响设备使用寿命。以燃油1%硫份而言，换热器(预热器)冷端管壁温度不得低于110℃；硫份0.5%，管壁温度不得低于80℃。此处需强调的是管壁温度非排气温度。(二)锅炉饲水预热蒸汽锅炉及其他加热炉的高温排气可用来预热锅炉饲水，因气水热传较气气热传高，相对其热传面积可较小，比空气预热器来的经济些。其他较高温的排气如加热炉或水泥窑等，甚至可设置废热锅炉来产生蒸汽。 换热 风 某水管式锅炉10T/H@15K，排气温度245℃，效率82%，除氧柜饲水温度℃，尾气含氧量5%，0.5%S燃油LHV=9,700Kcal/L，节煤器尾气出口温度燃油量：(666.7Kcal/Kg－105Kcal/Kg)×10,000Kg/h÷0.82÷9,700＝706l/hr706×0.95×19.5×0.24×(245-145)＝313,890Kcal/hr饲水温度提升313,890＝(T-105)→燃油节约313,890÷9700＝32l/hr→4.6%全年节约燃料费用32×8,000hr×12元/l＝3,072,000元投资费用约150万元，6个月即可回收。(三)锅炉连续排放显热回收一般低压锅炉采用间歇性排放不利于回收饲水泵浦采高低液位补充进水，不仅造成大量炉水挟带影响蒸汽质量，且炉水水质变化差异大，不当的间歇性排放造成无谓热损失及水资源流失。采用连续进水及排放，不仅水质控制稳定，减少排放量，亦可减少化学品添加量。 4

排放至FGDor图 锅炉连续排放热回某汽电锅炉操作65T/H@63K278℃hl=293Kcal/Kg，连续排放量6.6T/H，回收13K闪沸蒸汽(hs=665.7)供应除氧柜，冷凝水则排放至水沟。闪沸蒸汽回收量=6,600×(293－197.3)÷468.4=1348剩余热能回收(预热补充水)(6,600－1,348)×(197.3－50)=773,620Kcal/H全年燃油节省773,620×8,000hr÷9,700÷1,000=638全年燃费节省12,000元×638=7,656,000 (四)除氧柜排气热回收除氧柜利用蒸汽吹驱锅炉饲水中氧气。除氧柜蒸汽排放量0.5~1.0%利用此排气温度，可预热进除氧柜的补充水，可相对减少吹驱蒸汽用量，到节能效果。除氧柜流量平衡热量平衡除氧柜质量平衡50℃补充水＋水蒸汽=1%排气＋110℃锅炉饲水20,000＋Ws=0.01热能平衡20,000×50＋650.6×Ws=0.01Ws=2242V=22.4Kg/Hr(排气)λ=533Kcal/Kg22.4×533×8,000hr÷9,700÷1,000=9.85KL12,000元×9.85KL=118,200此回收热可用来预热部份补充水。(五)冷凝水回收槽闪沸蒸汽热回收一般而言，冷凝水回收是提高锅炉效率最显著，且回收报酬率最大的方式。不仅热量回收，且水资源及化学品皆可相对节约。高压冷凝水经却水器降压后即形成闪沸蒸汽，经回收管至贮槽排气口排放，不仅热能浪费，亦造成水资源的流失。可在进回收槽前装设热交换器来预热补充水，或在排气口装预热冷凝器回收热能及水资源。冷凝水回收需考量制程污染，轻微污染可藉由活性碳及过滤等方式处理。污染严重则需找出污染源尽速修复。 6 制程蒸汽释放潜热后，最少仍有3K压力，其热焓Hl=143Kcal/制程冷凝水需经活性碳及混床树脂净化，其温度需低于50℃以10T/H冷凝水回收计算10,000×(143–50)×8,000hr÷9,700÷1000=767全年节约燃油费用12,000元×767=9,204,000冷凝 回收

图 冷凝水显热回收 (六)压缩机压缩热回收空气压缩机的压缩热可用来再生仪表空气用的干燥机内干燥剂。经过压缩后的空气，压缩比愈大温度愈高，以往直接用冷却水将空气冷却，未能有效利用此压缩热。目前国外许多空气干燥机厂商纷纷推出压缩热回收干燥机(HeatofCompressionDryer)。事实上，将现有管路加以修改即能达到相同的功能。其优点：回收压缩热再生干燥剂。取消或节省再生加热器所需电能或热能。(3无吹驱损失。其缺点：压缩机♛载变化时，压力露点温度改变。压力露点温度-18℃~4℃，可能无法满足需求。(3仅适用于无油式压缩机。图 压缩热回收干燥机(HeatofCompression 8 (七)涂布烘烤热回收涂布烘烤作业在车体、彩钢、有色钢板等应用广泛，一般用热风(空气)将溶剂或水份(水性涂料)蒸发，由于环保问题，其废气VOC排放需再处理，有效利用VOC焚化炉燃烧排气废热加热烘箱所需热风，可节省焚化炉及烘箱能源使用。

~300C

烘箱(八)聚酯粒干燥聚酯粒经切粒及离心脱水后，尚需经结晶及干燥制程以达到所需质量。结晶干燥用160℃热风(空气逆向流经干燥塔及结晶塔经袋式除尘后温度仍有120由冷却器降温至50℃以下进干燥机(吸附式)再用加热器升温至160℃循环使用。应可回收120℃热风余热用来预热除湿的循环风，可节省加热器及冷却器之♛荷。目前国内业者几乎皆无此节能措失。

预 加 (九)污泥干燥各工厂废水处理产生之污泥含水份60~70，往往增加委外处理费用，若将水份脱除至25%，可使污泥减重一半。利用锅炉，加热炉，焚化炉等高温排放气体直接干燥，此方式干燥机成本最低，唯需顾及有机气体排放及臭味，另外因热源与污泥位置需谨慎评估。利用高温废热加热媒介物(水)，以间接干燥污泥，间接加热热传面积较大，设备投资成本较高，但输送成本较低，亦较洁净，排放废气量少等优点。(十)浓缩蒸发热回收将几个蒸发器串联运行的蒸发操作，使蒸汽热能得到多次利用，从而提高热能的利用率，多用于水溶液的处理。在三效蒸发操作的流程(见图4并流三效蒸发流程)中，第一个蒸发器(称为第一效)以生蒸汽作为加热蒸汽，其余两个(称为第二效、第三效)均以其前一效的二次蒸汽作为加热蒸汽，从而可大幅度减少生蒸汽的用量。每一效的二次蒸汽温度总是低于其加热蒸汽，故多效蒸发时各效的操作压力及溶液沸腾温度沿蒸汽流动方向依次降低。依据二次蒸汽和溶液的流向，多效蒸发的流程可分为﹕并流流程。溶液和二次蒸汽同向依次通过各效。由于前效压力高于后效，料液可藉压差流动。但末效溶液浓度高而温度低，溶液黏度大，因此传热系数低。逆流流程。溶液与二次蒸汽流动方向相反。需用泵将溶液送至压力较高的前一效，各效溶液的浓度和温度对黏度的影响大致抵消，各效传热条件基本相同。错流流程。二次蒸汽依次通过各效，但料液则每效单独进出，这种流程适用于有晶体析出的料液。再生蒸汽温度与末效冷凝器温度相同(即总温度差相同)将单效蒸发改为多效蒸发时，蒸发器效数增加，生蒸汽用量减少，但总蒸发量不仅不增加，反而因温度差损失增加而有所下降。多效蒸发节省能耗，但降低设备的生产强度，因而增加设备投资。在实际生产中，应综合考虑能耗和设备投资，选定最佳的效数。烧碱等电解质溶液的蒸发因其温度差损失大，通常只采用2~3效﹔食糖等非电解质溶液，温度差损失小，可用到4~6效﹔海水淡化所蒸发的水量大，在采取了各种减少温度差损失的措施后，可采用20~30效。 10

图 并流三效蒸发流(十一)蒸馏塔热回收工厂内为分馏及精致制产品皆有设置蒸馏塔，亦为耗能重要设备。底部有蒸汽再沸器，加热塔底温度，顶部往往用水冷却器或空气冷却器将汽化产品冷凝为液体，几乎底部所加之热量完全由顶部冷却器移除，实为一大浪费。最有效可行方式为预热本塔进料，或其他流体之预热，唯需注意进料位置之调整，以免影响整体之平衡操作。塔顶余热应先予以回收至某一程度后再用水冷却器或空气冷却器冷凝至所须温度。回流温度应以饱和温度为佳以减少热能无谓消耗。 三废热回收设备(一)蒸汽蓄热器蓄热器概述现代锅炉的设计都着重在性能高、蒸发量大、体积小的特点上，锅炉内水室的保留容积相对减少，因此容纳的高压饱和水减少，同时由于锅炉汽室的保留容积也相对缩小，使储存蒸汽的容量不足。当需求♛荷变动大时，锅炉无法瞬间有效地蒸发或利用锅炉所储存的蒸汽，以供应现埸制程的需求。有很多典型工厂，因为生产程序的安排及因应机器操作的要求，经常会发生尖峰♛载，因而使锅炉的♛荷变动极大，当♛荷突然增大时，蒸汽供应量不足，锅炉内压力下降，引起严重的汽水共腾。为了解决上述问题，国内工厂经常购置远超过蒸汽平均需求量1~3倍的锅炉以避免瞬间蒸汽需求量所造成的问题锅炉大部份都在低燃烧的操作状况下，燃油的燃烧效率低，过剩空气量增多，由于锅炉大♛荷小，炉体的散热损失也比例增加，导致锅炉效率降低，能源大量浪费。汽压、水位上下波动，使锅炉运行操作困难，还会导致锅炉燃烧效率降低。在这在工业锅炉供汽系统中储存多余热量并在需要时将所蓄热量释放出来的设备。在工业锅炉供汽系统中如果用汽量经常发生大幅度的波动，不仅会引起锅炉种情况下应用蓄热器能有效地稳定锅炉♛荷，改善锅炉运行条件，不使锅炉效率降低。锅炉蓄热器有变压式和定压式两类，变压式蓄热器的工作压力随所储热量的增减而变化，其中最典型的是蒸汽蓄热器。定压式蓄热器的工作压力恒定，其中以给水蓄热器最为常用。蒸汽蓄热器一种应用最广泛的变压式蓄热器(见图5)。当锅炉蒸发量大于用汽量时多余的蒸汽进入蓄热器加热其中的储水(饱和水蒸汽本身也凝结于其中，蓄热器中的压力随之上升。当用汽量大于锅炉的蒸发量时，蓄热器中的储水(饱和水)因降压而沸腾，提供蒸汽以保持锅炉♛荷不变。整个工作过程由一组自动调节 12 阀门自行控制。阀V1用以保持锅炉压力不变，阀V2用以保持用汽压力不变，而蓄热器压力则在二者之间变化。锅炉压力与用汽压力之间的压差越大，蓄热器可储蓄的热量也越大，并可按不同的情况来选择其容积。蒸汽蓄热器特别适用于工业锅炉系统。给水蓄热器一种定压式蓄热器蓄热器压力锅炉压力与用汽压力都基本相当用汽量低于锅炉蒸发量时多余的蒸汽(或热量)用以加热给水使给水成为饱和水并储存于蓄热器中。当用汽量增大时则用蓄热器中温度较高的饱和水代替温度较低的给水送入锅炉，使锅炉的蒸发量增大以满足需要。给水蓄热器工作压力恒定，故也适于小型蒸汽动力装置，但其储蓄热量不大。锅炉给水温度越高，其蓄热能力越低。图 蓄热器构造原理及操作说明蓄热器系利用锅炉产生的高压蒸汽注入及贮存高压饱和水，当制程尖峰需求扩增时，即由自动减压阀释出低压闪沸再生蒸汽，由于容积较大，可弥补锅炉内水室不是的缺点。蓄热器蒸汽发生量可由高压饱和水热焓及低压饱和水热焓差与低压蒸汽蒸发热计算而得。实际产出量及蒸发速度如下表： 表 蒸汽蓄热器蒸汽发生热水每1m3的蒸汽发生量kg/cm2kg/cm2(往工厂的压力蓄槽內壓力蓄蓄槽內壓力蓄內力 水平面每1m2蒸發速度

水平面每1m2蒸发速度

图 蓄热器之蒸发速 14再生蒸汽产生量量％ ((

P[kg/cmG热焓计算说明：例如：10kg/cm2G饱和水热焓为若需产生3kg/cm2G再生蒸汽时3kg/cm2G饱和水热焓为143.7kcal/kg3kg/cm2G蒸发热为510kcal/kg饱和水热焓差可释放热量=185.6-143.7=41.9kcal/kg3K再生蒸汽产生量(%)=41.9/510100%=8.2% (二)低压蒸汽再压缩有热压缩方式，有THERMORECOMPRESSION及MECHANICALRECOMPRESSION(MVR)两种。前者利用较高压蒸汽作驱动，可提升低压蒸汽等级，后者则利用压缩机来提升。低压过剩蒸汽可利用高压蒸汽喷射器升压或利用机械压缩机升压。蒸汽喷射器设备简单，利用高压蒸汽的高速动能抽取低压蒸汽，可得中压蒸汽。此种升压方式优点是初设成本低，但缺点是低压蒸汽抽取量变化较大时，较不易获得稳定控制，主要原因系喷射器喷嘴设计有流量范围限制。机械压缩机升压乃利用鼓风机或缩缩机来提升蒸汽压力。鼓风机压缩比较低，较适于浓缩蒸发水汽再压缩利用，压缩机可提升较高压缩比的蒸汽，相对初设成本亦较高，需藉经济效益评估分析其可行性。(三)吸收式热泵(请参阅节约能源中心节能服务网吸收式热泵介绍很多人可能不了解什么是吸收式热泵？如图7所示，其不使用CFC冷媒，而以水为冷媒，利用其近乎真空之压力制造低温冰水，主要以热能驱动热泵，且可用的热源不侷限于蒸汽，还包括热水、天然气、燃料油、锅炉油及废热等。 16 图 吸收式热泵系统示意单效应系统双效应系统直燃系统性能系数 85~95℃热水140~200℃高温热水以燃料直接燃烧于高温再生器140~160℃高温热水5.0~8.0kg/cm2G低压蒸汽1.0~2.0kg/cm2G低压蒸汽400℃以上废气燃料为燃油及天然气400℃以下废气 单筒型双筒型双筒型双筒型三筒型三筒型 吸收式热泵适用场合由于吸收式热泵的能源输入方式，系以热能方式供应，因此在有热源可供利用的地方或热源取得价格相对低廉的地方，都十分适合使用吸收式热泵。热源的形式，亦说明了何种机型的吸收式热泵较适用，如表2所述。表 不同型式吸收式热泵的适用场适用场合吸收式热泵种类单效式双效式直燃式1.无法申请足够电力或电力供应不稳定场所2.全年空调时数很短的场所减少基本电费支出3.尖峰移转，紧急备用空调机组可降低紧急发电机容量4.在工作现场有废热源时，可利用废热锅炉产生蒸汽或热水，驱动吸收式热泵产制冷能5.有现成锅炉容量过大时，可将多余的热能供应至吸收式热泵产制冷能6.有天然气管线的区域7.原始燃料(油、气)费用低的场所8.高电价的场所9.原使用CFC冷媒热泵在汰换时有困难者10.在有振动、噪音管制要求的场所由于操作费用为使用者关心，因此有许多种机型的吸收式热泵可供设计者配合个案使用以找出最低操作费用的机型一般而言在高电价油气价格低廉、有废热回收、汽电共生或需要紧急空调的场所，皆适合利用吸收式热泵来当空调主机。但由于吸收式热泵的内部结构复杂及热传材料要求严格，同时在制造上要达到较高的真空度，因此主机的价格较一般的压缩式热泵要来得高。吸收式热泵主要靠热能驱动，因此使用吸收式热泵将可大幅降低用电契约容量。由于空调系统耗电量占所有用电量的相当大部份，而空调♛载又大多集中于某一时段，因此若使用吸收式热泵作为空调主机，将可削减尖峰♛载的耗电量。往往这些节省的电费，将可使较高的初设投资成本在很短时间内回收。 18 另外，吸收式热泵耗电量极低，对于医院或某些制程空调不可中断的地方，如半导体制造(82年顺德工业导线架、87年茂德科技等)及GMP药厂等，如果使用吸收式空调，将可降低备载发电机的容量。而对于原本就有蒸汽系统或有多余废热的场所，如医院、饭店或工厂(纺织厂及染整厂等)，使用吸收式热泵，更能有效利用、平衡冬夏的蒸汽用量，提升设备使用率。在汽电共生系统中，通常将废热藉由废热锅炉产生蒸汽，导入吸收式热泵，成为一个完整的供电与冷暖空调系统，使整体效益大为提高，以下有几种模式可供参考：吸收式热泵＋燃油发电机(如图燃油引擎排气约为300〜380℃，引擎缸套水约为85〜90℃，利用这二个废热源产生热水驱动吸收式热泵。图 吸收式热泵＋燃油发电机运转模式 吸收式热泵＋燃气涡轮发电机(如图燃气涡轮机排气约为450〜600℃，利用该废热源经由废热锅炉产生蒸汽驱动吸收式热泵。图 吸收式热泵＋燃气涡轮发电机运转模式吸收式热泵＋燃气涡轮发电机＋蒸汽涡轮发电机(如图回收燃气涡轮机排气的热源经由废热锅炉产制蒸汽驱动蒸汽涡轮机发电及驱动吸收式热泵造冷。图 吸收式热泵＋燃气涡轮发电机＋蒸汽涡轮发电机运转模 20 吸收式热泵＋燃气涡轮发电机＋电动离心式热泵(如图除原燃气涡轮机排气经由废热锅炉产生蒸汽驱动吸收式热泵造冷外，另将气涡轮机所发的电再带动离心式热泵产制冰水。图 吸收式热泵＋燃气涡轮发电机＋电动离心式热泵运转模上述应用大多以单纯制造冰水的第一类吸收式热泵为主，而对于中低温热能需求，第二类吸收式热泵应用的技术已商品化，以下有几种模式可供参考：纸浆工厂制程低温热水排放应用纸浆工厂始自木材纤维溶解至最后的排水，各制程需投入巨大的热能。若能藉排热之便来达成热能回收，如图12所见，排烟脱硫装置之吸收式热泵，该吸收式热泵可将此热水作为锅炉饲水，减少锅炉燃油消耗。图 纸浆工厂制程低温热水排放应用运转模 食品工厂制程低温热水排放应用食品工业制程中有许多加热冷却反覆进行之步骤，如图13所见，生产制程中的冷却用水塔可作为第二类吸收式热泵热源，在第二类吸收式热泵热源前端部份装置热交换器之作用下，该吸收式热泵可将此热水作为锅炉饲水，以减少锅炉燃油消耗。图 食品工厂制程低温热水排放应用运转模(四)热交换器之型式与应用热交换器依热输送装置目及流体变化特性就实际应用分成预热器加热器、过热器、冷却器、冷凝器、急冷器、蒸发器、重沸器及热交换器等。其中热交换器为利用加热或冷却之相对发生以回收热能或排除废热事实上按输送原理，无论何种热输送装置应用，不外乎如何迅速而有效地加热或冷却。 22 常用的热交换器使用特性种类使用特性壳管型热交换器固定管板式形式中最简单，制造费低廉，但只适于壳内流体污染性较少的流体硫体所导致壳与传热管的温度差距较小，或是膨胀热差距较小情况下，才适合的构造。可充竖形管式反应器，用途极广。浮动头式设计及操作条件上，融通性大，但其构造复杂，成本过高。污染性较高的流体可在其管侧流动，清除比较容易，腐蚀性的流体亦可流通于管侧。U字管式构造较比浮动头形热交换器简单，价格也便宜。管内侧是U形管，清除管垢相当困难，所以管内流通之流体务须采用污染度低的流体为原则。因为无法避免弯曲加工而引起之管厚度变薄现象普通U型弯管的弯曲最小半径应有传热管外径的二倍是它的缺点。双套管式热交换器构造比较简单，价格也比较便宜，为了要增加传热面积，可容易地以直列或是并列之方式将同一尺寸的予以组合。为了内管和外管的清除与检验，多半都装设压盖接头(GlandJoint)构造，以便装卸传热管。因此常受热膨胀、振动或其他原因，从接头部份漏出壳侧流体因此壳侧流体最好流通如泠水等无危险性的流验或是低压流体较为理想。单管式热交换器此种型式热交换器可分为数种有的由直管再装配分配弯头而组成蛇管状的瀑布形(Cascade)的泠却器，有的横浸于槽底板上作槽形加热器，以及将传热管卷成线圈状装置于容器内的蛇状(Coi1)式热交换器等。处理高温、高压或具有腐蚀性流体，注意传热管的衔接方法及材质的选择，可采用的管材包括钢管、铸铁管、铜管等金属管以及玻璃管、胸瓷器管非浸透性石墨管(Graphitepipe合成树脂管等非金属类，范围甚广。空气冷式热交换器空气冷式热交换器不须用冷水，无须顾虑水源问题。但装设所需的面积需要广阔，建造费用也高，再加上管束泄漏不易发觉，传热管更换困难等为它的主要缺点。各种热交换器设备一览表 废热来源回收能源媒体 检讨要点 气体或液体气体或水U(热传系数尘埃、腐蚀玻璃被覆钢管腐蚀性气体气体或水用于加工问题、耐久性细沟管气体气体传热较佳细沟管蓄热回转式气体气体最高操作温度450℃、U=29.1漏气2%、需回转动力 气体气体安置容易、最高操作温度850℃、U=23.3尘埃热管式气体或液体气体或液体密封性良好、中低温操作、U=58.2W/m2K尘埃、腐蚀复热式燃烧后排气预热燃烧用空气图 管壳-U字管式热交换器装置图 管板式热交换器装 24 四蒸汽及冷凝水回收(一)冷凝水量估算如何估计冷凝水之产生量(EstimateorCalculateMaximumCondensate)根据制造厂家提供机器的最大♛荷量(蒸汽需求量)，计换算出凝结水的最大生成量。如果资料不全，可以用下列方法求出。参考下列公式，求出最大蒸汽(凝结水)需求量制程热♛荷QMCpTM

kg/T：被加热流体温度变化或QMh2h1)

kcal/kcal/蒸汽需求量可由制程热♛荷计算Q=WsWs：蒸汽需求量kg/：饱和蒸汽潜热例：蒸汽间接加热水温，由30℃至80℃，水量100kg/h，蒸汽压力3kg/cm2G，其潜热为，510kcal/kg。Q=(100kg/h)(1kcal/kg℃)(80℃-30℃)=5,000Ws=Q/=(5000kcal/h)/(510kcal/kg)=9.8例：蒸汽间接加热空气，由30℃至80℃，空气量100kg/h，比热0.24 ℃3kg/cm2G饱和蒸汽潜热510kcal/kg。Q=10000.24(80-30)=12,000kcal/hWs=12000/510=23.5保温蒸汽输送管路，每小时凝结水生成量保温热流失Q=(15kcal/m2h℃AA=保温表面积mT=保温表面温度与大气温差℃例：8”管路外加工保温，其外径等于12”(350mm)，则50m长之保温外表面积 (0.305)50=47.9m实测保温表面温度40℃，大气温度25℃，则热流失Q=1547.9(40-25)=10,777.5 假设管路内为7kg/cm2G饱和蒸汽，其潜热为489.5kcal/kg，则凝结水生成量=10,777.5/489.5=22kg/h用水桶或其它容器，测量袪水器末端所排出的实际凝结水量，加入再生蒸汽量，即可换算出每小时测凝结水量。(二)冷凝水回收节约率一般锅炉蒸汽蒸发设计基准乃是以100℃饲水计算，其热焓为100kcal/kg，若产生7kg/cm2G饱和蒸汽热焓为660.8kcal/kg，5T/h蒸汽量所需热能为Qs=5,000kg/h(660.8-100)=2,804,000若饲水温度为30℃，其热焓为30kcal/kg，则Qs=5,000(660.8-30)=3,154,000kcal/h其所代表意义一是锅炉容量不足以产生5T/h蒸汽(30℃饲水)一是热能需求增加即燃料增加热能需求增加率=(3,154,000-2,804,000)/2,804,000若以温度换算，则(100-即饲水温度每5.6℃相当1%能耗。因此，冷凝水回收系节能的不二法门 26 爐爐量 冷凝水回收率图 冷凝水回收率与锅炉容量之关燃料燃料約率 给水温度℃图 给水温度与燃料节约之关 的效率的效率 冷凝水回收率图 冷凝水回收率与锅炉效率的关(三)袪水器种类与特性倒筒式蒸汽袪水器倒筒式蒸汽袪水器(InvertedBucketSteam 28 操作原理：基本操作原理与浮球式袪水器相同，应用蒸汽及凝结水在袪水器本体的比重不同，将一个开口向下的钢制空心筒插入本体内的水面下，蒸汽由下进入筒内将筒内的水排出体积增加筒子比重减少因而上浮当筒浮力增加，渐渐向本体上端出口阀座接近，由筒子经连杆带动阀口，关闭阀座，当冷凝水进入筒子内，筒内蒸汽冷凝，蒸汽体积缩小，筒子浮力减小而下沉，将关闭的阀口打开，使凝结水排出，如此筒子上下，反覆动作。优点：水鎚现象对钢筒的影响较少。可设计用于高压蒸汽系统的排水装置。缺点：♛荷变化大造成压力骤降时，本体内水封因急速蒸发而消失，易造成泄漏。可暴露于寒冷的环境中，但必需保温。热动式蒸汽袪水器热动式蒸汽袪水器(ThermodynamicSteam 操作原理：这种型式的袪水器是构造最简单但操作原理最复杂的一种。当凝结水由袪水器高压进口端流到低压出口端，由于压力的不同，不仅速度会增加，同时能量也改变。因为有部份凝结水，瞬间产生再生蒸汽，高速通过控制开关的圆盘(Disc)下端，因为动压及静压的差异，作用在圆盘表面上端的静压大于圆盘下端，圆盘被推动下压将阀闭，同时造成圆盘上端形成一个密封的空间，又称为变压室，当变压室的蒸汽因散热而冷凝，使控制圆盘下压的压力消失，冷凝水重新向上顶开圆盘，开启阀门排水，如此上下开关循环，故又称为冲动式蒸汽袪水器。优点：立体结构简单扎实，不受水鎚作用的影响，能抵抗剧烈振动及过热蒸汽。操作压力范围大，不需调整或更换阀口尺寸。可在任何方位上操作。缺点：浮球式蒸汽袪水器浮球式蒸汽袪水器(Float 30 操作原理：在袪水器本体内，设计一个中空的钢制浮球并焊接一条连杆，由连杆控制一主阀口。主阀口的开关完全经连杆由球的上下移动控制，当凝结水流入本体内，本体内的液面升高，由于中空钢球的比重较水轻，因而随着液面而升高，带动连杆上的主阀口张开排芔凝结水，凝结水排出后，本体内液面自然下降，浮球因本身的重量随水面的移动而下降，同样作动原理将阀口关闭。优点：在♛荷大小变动大时能随着浮球上升的高低自动调整阀口的大小，以适应排水量的变化。附设自动空气排除阀，在起机及运转时能将空气自动排除，提高机器效率。能随机器运转而连续自动排水，没有断续排水的缺点，尤其适用于排水量大的情况。附设汽锁解除阀(SteamLockRelease)，能避免因机器及袪水器间的管路充满蒸汽，无法将凝结水排出的问题。缺点：不适用于经常有严重水鎚现象的蒸汽系统。本体的体积较大，辐射热损失较多。双金属式蒸汽袪水器双金属式蒸汽袪水器(Bimetallicsteam 操作原理：将对温度感应有显著不同膨胀系数的两种金属，重叠焊接在一起，于袪水器本体。当蒸汽进入本体，因温度升高，金属自然膨胀而伸张，因种金属的膨胀系数不同，而将双金属面弯曲，拉动连杆上的阀门使之关闭当凝结水进入，温度逐渐下降，双全属冷却收缩，关闭阀门的连杆松动，阀门打开排出凝结水。优点：全钢材料，内附 钢过滤网，可抵抗水鎚作用可以调整排放温度，操作时可抗背压。同时具有逆止阀的作用。对某些特别的地方，如蒸汽主管中的冷凝水，必须收回至高架回收时，使用此种袪水器，特别有效。为了使操作良好，应在袪水器前加装一条足够长的冷却水管。可在任何方位操作，以水平装置最理想，缺点：温度感应需较长的时间，故开关反应较慢。不适用于要求能迅速排水的机器。靠近袪水器的排水管要有一段不能保温的冷却管，否则阀口因凝结温度降低，阀口无法全开，排水量因而减少。排水管路上经常可能有水聚集。选用时之安全系数因为蒸汽系统中各种不同的环境改变及操作的影响，凝结水生成及排出量经常有很大的变化。最实际的例子是机器起机时的♛荷(StartingLoad)经常较正常操作♛荷(RunningLoad)有数倍的差异袪水器的大小必须能满足机器最大凝结水量 32 为准，不能以正常机器运转的凝结水量为标准。一般所称的安全系数，即是最大可能排水量和正常排水量的倍数为依据。袪水器的型式安全系数恒温式(Thermostatic浮球式(Float&Thermost