高溫煙氣余熱利用熱水系統(tǒng)設(shè)計方案

二臺600Kw煤層氣發(fā)電機組高溫煙氣余熱利用熱水系統(tǒng)銷釘管換熱技術(shù)原理設(shè)備特點設(shè)計目的系統(tǒng)原理及組成熱工計算施工說明經(jīng)濟效益分析青島xx公司2012年3月銷釘管技術(shù)的應(yīng)用原理強化換熱表面的對流傳熱是提高換熱設(shè)備傳熱系數(shù)最有效的方法。一般強化換熱表面的措施雖然使傳熱系數(shù)有一定提高，但幅度不大，并且經(jīng)過強化的傳熱管外表面容易腐蝕結(jié)灰，因而使用壽命較短，傳熱效果也因結(jié)灰、結(jié)垢而大幅度降低。而銷釘管技術(shù)徹底改變了這些致命弱點。經(jīng)過特殊焊接工藝制作的銷釘管，其單位長度的傳熱面積是相同規(guī)格的普通光管的七倍左右。這樣，即使在傳熱系數(shù)相同的條件下，銷釘管的吸熱量也是普通光管的七倍左右。另外在熱源介質(zhì)橫向沖刷鋼針的同時，在鋼針的圓柱北面形成對稱的穩(wěn)態(tài)旋流和回流區(qū)，熱邊界不斷的被破壞和再重新形成，從而使整個換熱面邊界層減薄，這樣就減小了熱阻而大大提高了換熱系數(shù)，而且強烈的回流和旋流使銷釘管表面具有較強的防灰防垢和較高的自除灰能力。銷釘管余熱回收裝置的結(jié)構(gòu)特點①結(jié)構(gòu)緊湊單位長度的銷釘管換熱面積是普通光管的七倍左右，同時銷釘管之間用小半徑推制彎頭連接。因而相同換熱面積的銷釘管余熱回收裝置普通光管的設(shè)備相比，其體積和占地面積成數(shù)倍的減小，并且其重量也有不同幅度的降低。因而，在設(shè)備布置安裝和吊裝等方面為用戶提供了很大的空間。②維修方便銷釘管是采用整根無縫鋼管制造完成的，各銷釘管之間用彎頭連接，使其具有很高的耐壓性能，一般情況很少出現(xiàn)質(zhì)量方面的問題。如果偶然發(fā)現(xiàn)某一根銷釘管出現(xiàn)泄漏，也可以方便的進行更換。③受壓元件熱應(yīng)力小每一件受壓元件在整體組裝時，無任何強制組裝現(xiàn)象，因而不會產(chǎn)生組裝應(yīng)力。同時每一銷釘管組，只有一端焊接在鋼結(jié)構(gòu)上，而另一端呈自由狀態(tài)。這樣設(shè)備在運行過程中，無熱應(yīng)力產(chǎn)生。④標準化設(shè)計和靈活的尺寸變化迄今為止，我們已開發(fā)設(shè)計了多系列的標準產(chǎn)品。廣泛應(yīng)用于大中小型柴油機和天然氣發(fā)電機組，以及鍋爐的高溫煙氣的余熱回收利用，另外，我們可在短時間內(nèi)按照用戶要求，根據(jù)用戶提供的設(shè)計參數(shù)，對各種余熱回收裝置進行靈活設(shè)計。⑤可高效連續(xù)的運行根據(jù)其傳熱機理和結(jié)構(gòu)特點，我們不難得知，銷釘管技術(shù)具有較強的防垢、防灰和自除垢、除灰能力。因而其設(shè)備可以長時間的保持高效運行，這是普通光管換熱設(shè)備所不能比擬的。三、設(shè)計目的本設(shè)計利用某煤礦二臺600Kwa瓦斯發(fā)電機組的余熱，每小時將70℃、20040千克的熱水加熱成95℃熱水供冬季取暖應(yīng)用，供暖面積約為8300平方米。該電站二臺600Kwa發(fā)電機組，每臺發(fā)電功率約為450Kw/h，根據(jù)勝利油田動力機械廠的測試結(jié)果表明，所燃氣體只有36%的熱量用來發(fā)電，約有38%的熱量通過高溫煙氣排空。為充分利用余熱，設(shè)計一套余熱利用系統(tǒng)，充分利用高溫煙氣熱量，使所燃氣體總熱量65%得到應(yīng)用。四、系統(tǒng)組成及原理系統(tǒng)主要由煙氣——水熱交換器、給水泵或熱水循環(huán)泵、閥門儀表、保溫輸水管線組成。由以上部分組成一個循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由給水泵或熱水循環(huán)泵作為動力源，采用煙氣——水熱交換器，加熱水介質(zhì)，產(chǎn)生熱水，供生產(chǎn)生活應(yīng)用。系統(tǒng)的設(shè)計壓力為1.0Mpa，水介質(zhì)工作溫度在95℃，循環(huán)水流量為20040千克/小時，熱交換量約為50萬大卡/小時，五、設(shè)計中的有關(guān)數(shù)據(jù)計算瓦斯在空氣中完全燃燒公式：瓦斯在空氣中不完全燃燒公式：目前國內(nèi)產(chǎn)的600kW瓦斯發(fā)電機組正常運轉(zhuǎn)時，發(fā)電功率為450KW、排煙溫度為530℃左右，當煙氣—水熱交換器出水溫度為95℃左右時，它排出的煙氣溫度為120℃，瓦斯完全燃燒時瓦斯和空氣的體積比為1：10，為使燃料充分燃燒，一般燃氣與空氣的混合比例為1:12，（按1m3純瓦斯發(fā)3度電計算）600kW機組的耗氣總量為：450/3×（1+12）＝1950m3/h；平均重量按1.25kg/m3計算，煙氣總重量為：1950×1.25＝2400kg/h;換熱器熱效率按95%計算;排煙的比熱容按煙道氣體計算（煙道氣體的成分CO13%H2O11%N276%，在100℃～600℃的平均定壓比熱容為0.268kcal/kg·℃）數(shù)據(jù)列表定壓比熱容（kkcal//kg.℃）煙道氣體空氣100℃0.2550.241200℃0.2620.245300℃0.2680.250400℃0.2750.255500℃0.2830.261600℃0.2900.266如果將水自70℃加熱到95℃用來冬季供暖，則二臺發(fā)電機組可利用排煙余熱為：（530-120）m3/h×0.268kcal/kg·℃×2400kg/h×95%×2＝501000kcal/h按進水溫度70℃計算，加熱成95℃熱水計算，每小時可產(chǎn)生熱水量為501000kcal/h÷（95-70）℃=20040kg/h;按每平米冬季取暖需要熱量70w計算，根據(jù)熱量換算1Kw合860Kcal/h，則供暖面積為：回收熱量合千瓦數(shù)為：501000kcal/h÷860Kcal/h=583Kw;供暖面積為：583Kw×1000w/Kw÷70w/m2=8300m2;注：瓦斯實際在缸內(nèi)燃燒不完全，產(chǎn)生一定量的一氧化碳，并在排氣管中繼續(xù)燃燒；實際煙氣排出的熱能比計算值要多。六、施工說明1、系統(tǒng)中的管線采用以下具體規(guī)格DN80（循環(huán)水管線）。2、煙氣—水熱交換器：安裝在現(xiàn)有發(fā)電機組的上部外端，盡量靠近發(fā)動機排氣口，將消聲器改裝在旁通支路上。3、排氣口到換熱器、消聲器管線采取保溫措施，保溫材料選用厚100mm硅酸鋁，用鋼絲捆扎，外包鍍鋅鐵皮，用鉚釘固緊。4、給水和蒸汽輸送管線采用架空鋪設(shè)和埋地鋪設(shè)相結(jié)合，首先在管線表面涂刷防銹漆兩道，然后采用60mm巖棉管包扎保溫，用鋼絲捆扎，外包油氈玻璃絲布防雨層，最外層刷綠色面漆，并用紅箭頭標示水流方向。5、系統(tǒng)安裝完畢后，進行管線沖洗和水壓試驗，試驗壓力1.5MPa，沖洗試壓后方可開泵試運行。七、經(jīng)濟效益綜合分析1、投資預(yù)算600千瓦機組高溫煙氣余熱回收:設(shè)備價格:4.3萬元/臺,2臺小計:8.6萬元;ZG-35型銷釘管式煙氣—水銷釘管熱交換器設(shè)計壓力:1.0MPa;工作壓力:<0.9MPa;（泵壓）換熱面積:60m2;換熱量:350Kw;供貨范圍:設(shè)備主體;設(shè)備保溫;設(shè)備用閥門儀表:安全閥、壓力表、放空閥、雙金屬溫度計;煙氣進出口配對法蘭DN250；(2)煙氣旁通系統(tǒng):耐高溫煙氣三通閥DN250:0.25萬元/臺,兩臺小計0.5萬元;(3)熱水循環(huán)泵：IRG50-200(I)A,流量25m3,揚程50m,電機功率7.5Kw，耐溫100℃；(上海華通集團)設(shè)備價格:3800元/臺，一用一備,兩臺0.76萬元；以上設(shè)備總計：9.86萬元，其中第3項甲方可以自行購買。2、按每噸蒸汽的價值為12