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能源节约

余热余冷的回收利用

2015-02-05 14:59:52来源:网络浏览:评论:0
  火力发电厂生产中都含有大量余热,这些余热存在于锅炉排污、除氧器排气、电厂循环冷却水等过程中。这些热量在生产过程中被排放到大气中,不仅降低了电厂的热能效率,还对环境造成一定的污染。本文主要探讨余热余冷的回收利用。   由于热网用户众多,参数不一,凝水回收问题解决不当时,会使整个供热系统供热不均匀,供热效果不良。为了节约燃料并经济而满意地供热,必须重视凝水的回收管理,进行合理的设计。凝水回收系统应尽量回收合乎质量的凝水;应充分利用凝水的热量,减少汽水冲击;应能防止管道系统渗入空气,保证凝水质量,减少系统的腐蚀,延长管道设备的寿命。   一、蒸汽冷凝水的回收利用   蒸汽冷凝水具有含低温、热量高、水质好的特点,具有较高的利用价值,回收后可以有多种利用途径,每种用途都具有较好的经济效益[1]。   (一)蒸汽冷凝水的分布状况   根据各级蒸汽的使用和消耗情况,蒸汽冷凝水分布的大体情况是:全公司可回收的冷凝水量约为 45- 60t/h,其中,常减压为 1- 2t/h;二催化为 5- 15t/h;气分及 MTBE 为 15- 20t/h;四万吨聚丙烯为 3- 4t/h;油品罐区为 10- 15t/h,对于整体1.0MPa 级蒸汽消耗中,冬季全公司四百多条伴热线及装置区内的蒸汽采暖消耗的蒸汽量也是很大的。这些蒸汽的冷凝水比较集中,提供了将其回收利用的便利条件。   (二)蒸汽冷凝水的利用   1.冷凝水用于锅炉上水   将蒸汽冷凝水集中送入水质处理系统处理。水质处理系统主要为除油设备:油水分离器和焦碳吸附塔;除铁设备;电磁除铁器。经过水质处理达到锅炉上水标准后,送入锅炉除盐水罐作为锅炉上水。   2.用于电脱盐注水   前郭公司常减压装置的电脱盐注水目前使用的是新鲜水。由于新鲜水的水质对脱盐效果具有一定的影响,而使用蒸汽冷凝水代替新鲜水,可以起到深度脱盐效果,同样具有较高的经济价值。根据电脱盐装置位置和用水量的实际情况,可从蒸汽冷凝水去换热站的管线上引出一条管线直接并入电脱盐补水。   3.用于空冷喷淋   根据气分装置蒸汽冷凝水回收现状,蒸汽冷凝水量为冬季 16 吨/小时,夏季 12 吨/小时,再加上 MTBE 装置的 3 吨/ 小时左右,总可回收量为 15- 19 吨/小时。蒸汽冷凝水经冷却器冷却后进入冷凝水回收罐,然后用热水泵从罐底抽出送去气分空冷喷淋集水箱和二催化空冷喷淋回水罐抽出泵的出口,用于气分装置和二催化装置空冷喷淋用水。而冬季空冷喷淋停用后,停掉冷却器,将这部分回收的蒸汽冷凝水送去换热站作为采暖用水的补水[2]。   蒸汽冷凝水回收项目完成投运后,虽然经济效益较好,但实际上还在有一定的问题。蒸汽冷凝水用作空冷喷淋用水,浪费了这部分热水所含有的大量热能,同时消耗的大量冷却用循环水;由于气分和二催化的空冷喷淋采用循环使用工艺,所以补水用量很小,未将气分装置回收和冷却的水全部利用,造成水资源的严重浪费;蒸汽冷凝水用作采暖用水,虽然好处较多,但这部分水的水质远高于采暖水要求的水质标准,远没有达到充分利用其实际价值的目的。   二、余冷的回收利用   辐射供冷最早起源于北欧,在夏季相对湿度低的地区应用较多。美国人建立了地板辐射换热器的瞬态拉普拉斯传热模型,丹麦人利用控制容积法建立了地板辐射换热器的二维简化模型。在国内,南京师范大学首先开展了地板辐射供暖与供冷技术的研究,目前已有多所工科院校相继展开研究。但将地板辐射供冷技术与地埋管蓄能系统结合起来进行研究的现阶段并不多见。目前,地埋管地源热泵系统已在我国得到广泛应用,其供热制冷效果也得到了众多用户的认可。   利用竖直地埋管群冬季的蓄冷为夏季地板辐射房间供冷时,地板辐射供冷表面温度的高低,除了与地埋管供回水温差、管间距、地板辐射管埋层厚度有关外,还与供冷的初始温度和供冷过程地埋管循环水的温升速率有关。   地埋管区域余冷负荷大小与地埋管区域蓄冷量、过度期和使用期间的蓄冷耗散以及余冷利用系统工况有关。如室内冷负荷不变时,夏季室内空调设计温度高,地板辐射供水温度随之升高,可利用余冷增大,向地下回灌的热量增加。与常规冷水机组供冷不同,地埋管余冷利用系统,随着供冷时间延长,地板辐射供回水温差(地埋管供回水温差)减少,供回水平均温度不断升高,供冷能力随之降低。与此同时,冷水循环水泵的耗电输冷比(EHR)升高,即 HER 与供回水温度差成反比。地埋管余冷利用系统的能效比等于冷水循环水泵的耗电输冷比的倒数,即冷水循环水泵的耗电输冷比(EHR)越高,地埋管余冷利用系统的能效比越低。因为该系统循环水泵直接将地埋管低温水输送至地板辐射盘管,循环水泵是该系统的主要能耗。因此,系统能效比随着地埋管供回水温差的减少而降低。   (1)数值计算结果表明,在同样的供水温度下,管间距越小,地板表面平均温度较低,换热量较大,室内温度易达到设计要求。管间距较大,或管道埋层越厚,将导致夏季工况由于供水温度的限制无法达到所要求的供冷能力。   (2)基于地板辐射方式利用地埋管换热器地下余冷,可有效改善夏季室内舒适度,提升系统能效比,同时在一定程度上减弱地下冷热负荷的不平衡程度。地板辐射供冷系统在排管间距一定的情况下,适当提高夏季工况空调供水温度,可利用更多的地埋管区域余冷,同时增加夏季向地下的释放热量。   (3)地埋管区域蓄冷量及其供冷能力大小,除与蓄冷体体积、比热容有关外,还与地埋管区域供冷初始温度和供冷结束时的温度有关,同时还受地埋管区域过渡期和供冷期间的冷耗散影响。   地源热泵系统利用浅层地热能对建筑物进行供热或空调,因其具有良好的节能及环境效益,近年来在国内得到大力推广。该系统适用的条件之一是地下冷热负荷基本平衡。这就在一定程度上限制了其在我国北方寒冷地区的应用。热负荷大于冷负荷时,土壤温度场得不到有效恢复,导致地源热泵的效率降低甚至停止运行。供暖期结束后系统便进入过渡期,虽然在过渡期地下温度会有一定的提高,但是夏季系统运行时,地下土壤的温度场很难恢复到初始状态,即不大于或远小于供暖前的初始状态。这种状态下,也就相当于地下储存了多余的冷量,故可以考虑夏季空调过程中不再利用热泵机组做功而直接将地下蓄存的冷量引到末端冷却室内空气的方案,这样,既可以充分利用供暖季储存在地下的多余冷量,又节约了夏季空调用热泵机组的耗电量,同时又可以使地下土壤衰减的温度场得到有效的恢复,为下一供暖季热泵机组的高效运行提供保障。   若是从夏季开始运行,由于寒冷地区空调期远小于供暖期,因而夏季释放到地下的热量也远小于冬季从地下提取的热量,空调期结束后,埋管区地下土壤的温度也得不到明显的提升。寒冷地区有些地方在空调季结束至供暖季开始前的过渡期都要长于夏季空调期,故在这一过渡期内,地下土壤的温度场已完全有可能得到有效恢复,夏季空调蓄存的这部分热量已在过渡期内大部分或全部散失到周围的土壤中去了,对冬季供暖已无多大意义。   结论   总之,蒸汽作为一种载热体,从锅炉里产生出来,经管网输送至用热设备(蒸汽间接加热设备),把大部分热量释放出来,气态的水蒸气变成液态的凝结水,由于凝结水水质较好,而且还含有近20%的热量,因此要设法回收。抓好凝结水回收,是抓好供热系统节能的重要一环。
 

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