供热设备及其节能技术PPT讲稿.ppt
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1、供热设备及其节能技术第1页,共50页,编辑于2022年,星期四1.基本概念和基本概念和基本原理基本原理 2.供热设备及节能技术供热设备及节能技术3.向管理要能效向管理要能效4.总结总结 第2页,共50页,编辑于2022年,星期四.基本概念和基本原理基本概念和基本原理.供热设备供热设备.热力学第一、二定律和传热学基本热力学第一、二定律和传热学基本 公式公式.节能的基本分析方法节能的基本分析方法热平衡法热平衡法.热平衡法简介热平衡法简介.设备热平衡设备热平衡以锅炉热平衡为例以锅炉热平衡为例第3页,共50页,编辑于2022年,星期四1.1 热力学第一定律和热力学第二定律热力学第一定律和热力学第二定律
2、自然界基本定律:能量守恒与转换定律自然界基本定律:能量守恒与转换定律热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒与转换定律在热现象上的应用,它揭示了能量在量上的特性。其能量方程式:Q=U+Aw 上式表明:加给工质的热量一部分用于增加工上式表明:加给工质的热量一部分用于增加工质的内能,余下的部分以作功方式传递给外界。质的内能,余下的部分以作功方式传递给外界。其中热功当量w=4.1868 kj/kgm第4页,共50页,编辑于2022年,星期四热力学第二定律:热力学第二定律:(有多种表述有多种表述)热不可能自发地、不付代价地从低温热不可能自发地、不付代价地从低温物体传到另一个高温物体。物体传到另一个高温物
3、体。第二定律第二定律涉及能量传递的方向和深度的问题,是能量在质上的特性。所谓能的质量是指能的品位或能的可用性。能量在其传递或转换过程中,品质是逐渐降低的,即能量贬值。第5页,共50页,编辑于2022年,星期四热力学第一、二定律分别揭示了热力学第一、二定律分别揭示了能量在数量上的守恒性和在质量能量在数量上的守恒性和在质量上的贬值性(不可逆)是其最重上的贬值性(不可逆)是其最重要两个特性要两个特性。第6页,共50页,编辑于2022年,星期四1.2传热学基本公式传热学基本公式 传热三种形式:辐射、对流和传导传热学基本公式:Q=KHt=KH(tg-td)传热系数(以炉膛水冷壁管传热为例)第7页,共50
4、页,编辑于2022年,星期四1.2 节能的基本分析方法节能的基本分析方法 热平衡法热平衡法 热平衡法热平衡法是建立在热力学第一定律基础上的能量分析方法,主要考察系统热量的平衡关系,揭示能在数量上的转换和利用情况,从而确定系统的能利用率或能效率(热效率)。第8页,共50页,编辑于2022年,星期四1.4 供热设备热平衡供热设备热平衡以锅炉热平衡为例以锅炉热平衡为例 1.4.1固体燃料的热平衡方程式:固体燃料的热平衡方程式:Qydw=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 (kJ/kg)(1-1)热平衡方程的百分比表示式:热平衡方程的百分比表示式:100%=q1+q2+q3+q4+q5+q6 (%)(
5、1-2)对于固体燃料,对于固体燃料,q2 和和 q4高;高;对于液体燃料,对于液体燃料,q2 高,高,q很小,很小,q60;对于气体燃料,对于气体燃料,q2 高,高,q40,q60;第9页,共50页,编辑于2022年,星期四1.4.2.锅炉热效率锅炉热效率(1)正平衡热效率:正平衡热效率:=q1=Q1/Qydw100%(1-3)(2)反平衡热效率:反平衡热效率:从式(从式(1-2)可得)可得 =Q1/Qydw 100%=1-(q2+q3+q4+q5+q6)(1-4)第10页,共50页,编辑于2022年,星期四2.供热设备及其节能技术供热设备及其节能技术2.1 工业锅炉提高热效率的有效途径工业锅
6、炉提高热效率的有效途径2.2 热电联产和集中供热热电联产和集中供热2.3分布式能源利用系统分布式能源利用系统第11页,共50页,编辑于2022年,星期四2.1 工业锅炉提高热效率的有效途径工业锅炉提高热效率的有效途径2.1.1 燃煤链条锅炉燃煤链条锅炉存在问题:存在问题:因因q2 和和 q4高,热效率低,一般;高,热效率低,一般;污染严重。污染严重。措施措施:(燃烧无烟煤链条锅炉燃烧无烟煤链条锅炉)合理布置前后拱、及时着火、提高燃烬;合理布置前后拱、及时着火、提高燃烬;合理配风、控制过量空气系数、二次风;合理配风、控制过量空气系数、二次风;一二次风预热;一二次风预热;采用节能炉排片。(已制定行
7、业标准)采用节能炉排片。(已制定行业标准)第12页,共50页,编辑于2022年,星期四措施措施:(以燃烧无烟煤链条锅炉为例以燃烧无烟煤链条锅炉为例)1)合理布置前后拱(中拱)为了及时着火、合理布置前后拱(中拱)为了及时着火、提高燃烬率;降低提高燃烬率;降低q4。2)一次风预热,并采用二次风加强混合,降一次风预热,并采用二次风加强混合,降低低q4 和和q3;3)合理配风、控制过量空气系数;为了降低排合理配风、控制过量空气系数;为了降低排烟热损失烟热损失q2。4)采用省煤器和空气预热器,降低排烟温度,采用省煤器和空气预热器,降低排烟温度,为了降低为了降低q2。5)用节能炉排片。(已制定行业标准)用
8、节能炉排片。(已制定行业标准)第13页,共50页,编辑于2022年,星期四.1.2 循环流化床(循环流化床(CFB)锅炉)锅炉概述概述 35t/h、75t/h、220t/h(20t/h流化床锅炉流化床锅炉)130t/h、600t/h;主要用于供热和发电。;主要用于供热和发电。CFB锅炉优势锅炉优势 低温燃烧,低温燃烧,NOx低;可廉价脱硫;可燃烧无低;可廉价脱硫;可燃烧无烟煤。烟煤。存在问题:存在问题:CFB锅炉热效率比煤粉炉低锅炉热效率比煤粉炉低,大约大约80-88%;部件磨损比较严重。部件磨损比较严重。第14页,共50页,编辑于2022年,星期四CFB锅炉热效率偏低的主要锅炉热效率偏低的主
9、要原因是飞灰含碳量高,大约达原因是飞灰含碳量高,大约达15-25%;而且飞灰量大(超过;而且飞灰量大(超过50%)。)。第15页,共50页,编辑于2022年,星期四 降低飞灰可燃物措施:降低飞灰可燃物措施:1)设计时选择合适的流化气速,炉膛高度,保设计时选择合适的流化气速,炉膛高度,保 证煤颗粒在炉内获得充足的停留时间;证煤颗粒在炉内获得充足的停留时间;2)保持床层和炉膛保持床层和炉膛950以上以上的高温,以提高飞的高温,以提高飞 灰燃尽率灰燃尽率;3)要正确设计燃料破碎系统要正确设计燃料破碎系统,防止重复破碎,减防止重复破碎,减 少飞灰份额少飞灰份额;4)选择个高效的分离器选择个高效的分离器
10、。5)优化返料器配风调节,防止料腿串风。优化返料器配风调节,防止料腿串风。第16页,共50页,编辑于2022年,星期四2.1.3 油、气锅炉油、气锅炉 传统的油、气炉为三回程湿背炉。传统的油、气炉为三回程湿背炉。对于油炉:由于先进的燃烧器和成熟的本对于油炉:由于先进的燃烧器和成熟的本体设计,柴油燃尽率可控制到理想程度体设计,柴油燃尽率可控制到理想程度(99%以上以上),故油炉提高燃烧效率已没有多少余,故油炉提高燃烧效率已没有多少余地。但重油还有一些余地。地。但重油还有一些余地。如果本体设计有缺陷,排烟温度过高,如果本体设计有缺陷,排烟温度过高,可根据燃烧器背压余量布置热管省煤器。可根据燃烧器背
11、压余量布置热管省煤器。第17页,共50页,编辑于2022年,星期四对于气炉:大量水蒸气携带着可观对于气炉:大量水蒸气携带着可观的汽化潜热离开锅炉。这部分热量约占天的汽化潜热离开锅炉。这部分热量约占天然气低位发热量的然气低位发热量的14%。它等于燃料高。它等于燃料高低位发热量之差。低位发热量之差。尽可能多地通过锅炉受热面或特殊换尽可能多地通过锅炉受热面或特殊换热器把排烟中的水蒸气凝结下来,回收其热器把排烟中的水蒸气凝结下来,回收其热量,就能较大幅度地提高锅炉热效率。热量,就能较大幅度地提高锅炉热效率。第18页,共50页,编辑于2022年,星期四重油燃烧技术重油燃烧技术目的:提高雾化质量,降低目的
12、:提高雾化质量,降低q4和颗粒物排放和颗粒物排放雾化技术雾化技术:转杯雾化和气泡雾化转杯雾化和气泡雾化降低黏度降低黏度:预热或掺适量轻油预热或掺适量轻油掺水燃烧掺水燃烧:合理掺水率可降低合理掺水率可降低q4和烟气黑度和烟气黑度 (见结构图见结构图)第19页,共50页,编辑于2022年,星期四转杯雾化技术转杯雾化技术6500/min 高速旋转的转杯高速旋转的转杯 -离心力作用导致油膜越来越薄离心力作用导致油膜越来越薄高压高压(由高速旋转叶片升压至由高速旋转叶片升压至000mmH2O 以上,风速达以上,风速达100m/s)的一次风的一次风(风风量的量的10%)把薄油膜粉碎至几十微米颗粒。把薄油膜粉
13、碎至几十微米颗粒。第20页,共50页,编辑于2022年,星期四气泡雾化喷嘴技术气泡雾化喷嘴技术 气泡雾化喷嘴技术是用气泡作为雾化的动力,利用气泡 的产生、运动、变形直到出口爆破来产非常细小的液雾。主要特点为:(1)液雾颗粒粒度小(索太尔平均直径SMD40m),尺寸 分布均匀(尺寸分布指数N2);(2)雾化效果基本不受燃油粘度大小的影响,粘度使用范围 宽,为70E(即燃油需具有流动性);(3)燃烧完全,不冒黑烟,燃烧效率达99.5%以上,燃烧产物 中污染物低于国家环保局规定的各项指标;(4)火焰长度、火焰锥角、火焰形状及喷油量可按用户要求 设 计;(5)燃烧器不结焦、不堵塞;(6)火焰刚性强,喷
14、射速度高;(7)雾化效果不随流量大小影响,流量调节比大,可达1:5第21页,共50页,编辑于2022年,星期四天然气是优质低碳燃料天然气是优质低碳燃料a.天然气主要成分为天然气主要成分为CH4,氢与炭重量比大约为氢与炭重量比大约为1:3;b.氢发热量为氢发热量为125.6MJ/kg,炭发热量为,炭发热量为33.7 MJ/kg 氢的发热量是炭发热量的氢的发热量是炭发热量的3.7倍;倍;结论:结论:在在CH4中,氢对天然气热值的贡献大于炭。中,氢对天然气热值的贡献大于炭。天然气是低炭燃料。(见下表)天然气是低炭燃料。(见下表)第22页,共50页,编辑于2022年,星期四例:例:陕北天然气成分陕北天
15、然气成分()()CH4 C2H6 C3H8 C4H10 H2S N2 9595.9494 9494 0.9075 0.13670.1367 2.0062 2.0062 0.0002 1.0第23页,共50页,编辑于2022年,星期四2.2.4 载热体加热炉载热体加热炉优势优势:高温低压,不用水处理;高温低压,不用水处理;载热体介质:液态(矿物油),气相(苯和载热体介质:液态(矿物油),气相(苯和联苯混合物),盐;联苯混合物),盐;运行注意点:介质析碳,受热面结焦(例)运行注意点:介质析碳,受热面结焦(例)运行时要监控盘管进出口压差和温度运行时要监控盘管进出口压差和温度.此此外,矿物油要过滤和补
16、充外,矿物油要过滤和补充第24页,共50页,编辑于2022年,星期四2.2.5 电热锅炉电热锅炉第25页,共50页,编辑于2022年,星期四电热锅炉应用场合电热锅炉应用场合一般不提倡使用。因为电能是高品位能源,热能转换成电能的效率一般在40%以下,现在再由电热锅炉转成热能太不合算了。在特殊条件下使用:对环保要求严格;小容量和其他特定条件。由于LNG将引入厦门,今后采用燃气锅炉更合理。第26页,共50页,编辑于2022年,星期四2.5 煤粉工业锅炉煤粉工业锅炉概述 德国1999年已开发出类似技术,适用于超细干燥褐煤煤粉。我国已纳入国家科委973计划。类型(见下图德国steimueller公司开发
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