锅炉与co2减排俞建洪集美大学ppt - 热能转换与利用中的节能技术
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环或背压式供热机组循环发电 （2）以高温余热作为燃气轮机工质的热源 （3）采用低沸点工质回收中低温余热
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SMD≤40µm)，尺寸
分布均匀(尺寸分布指数N>2)； （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70°E(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
• 对于油炉：由于先进的燃烧器和成熟的本体设计，柴油 燃尽率和排烟温度都可控制到理想程度，故油炉提高热 效率已没有多少余地。但重油还有余地。 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。
• 对于气炉：大量水蒸气携带着可观的汽化潜热离开锅炉。 这部分热量约占天然气低位发热量的14 % 。它等于燃料 高低位发热量之差。 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，回收其热量，就能较大幅度地提高 锅炉热效率。
• 根据陕北天然气的定量计算可得，每凝结10% 的水，锅炉热效率可提高约1.2%。
• 冷凝式锅炉分为接触式和非接触式两种 • 冷凝式锅炉的腐蚀问题及其对策
2.2 余热利用
2.2.1 余热资源 2.2.2 余热利用方式 2.2.3 热管和热泵技术 2.2.4 热能的贮存系统
2.2.1 余热资源
• 余热资源属于二次能源。
重油燃烧技术 目的：提高雾化质量，降低q4和颗粒物排放
• 雾化技术: 转杯雾化和气泡雾化
• 降低黏度: 预热或掺适量轻油
• 掺水燃烧: 合理掺水率可降低q4和烟气黑度
( 见结构图 )
转杯雾化技术
• 6500/min 高速旋转的转杯 ----离心力作用导致油膜越来越薄
• 高压(由高速旋转叶片升压至１000mm H2O 以上，风速达100m/s)的一次风(风 量的10%)把薄油膜粉碎至几十微米颗粒。
• 衡量余热资源不仅要看数量，还要看质量。
• 按余热温度范围可分：高温余热（≥500℃）； 中温余热（250～500℃）；低温余热 （≤250℃）
2.2.2余热利用方式
• 直接利用 （1）预热空气或煤气 （2）预热或干燥物料 （3）生产蒸汽或热水 （3）余热制冷，作为吸收式制冷机的热源 • 余热发电 （1）利用余热锅炉产生蒸汽，按凝汽式机组循
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
天Fra Baidu bibliotek气是优质低碳燃料
a. 天然气主要成分为CH4，氢与炭重量比大约为1:3 ; b. 氢发热量为125 .6MJ/kg，炭发热量为33 .7 MJ/kg
1.1 热能资源
热能是人类使用最为广泛的一种 能量形式，有８５％～９０％的能 源是转换成热能后再加以利用。在 一次能源中，热能资源也占了绝大 部分。最主要的常规能源有化石燃 料，新能源有太阳能、核能、地热 能等。
1.2 热力学第一定律和热力学第二定律
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。
锅炉热效率比煤粉炉低,大约85%;主要原因是飞灰 含碳量高，大约达25%。 * 措施： 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； 保持床层和炉膛950℃以上的高温，以提高飞灰燃 尽率; 要正确设计燃料破碎系统,减少飞灰份额; 选择一个高效的分离器。
2.1.3油、气锅炉
热能转换与利用中的节能技术
俞建洪
集美大学 2005年4月
1.基本概念和基本原理 2. 热能转换与利用中的节能技术 3. 可再生能源 4. 辨别节能技术中的伪科学 5.总结
１. 基本概念和基本原理
１.１热能资源 １.２热力学第一定律和热力学第二定律 １.３节能的基本分析方法—热平衡法 １.４热平衡法简介 １.５设备热平衡—以锅炉热平衡为例
氢的发热量是炭发热量的3 .7倍； 结论： 在CH4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）
例： 陕北天然气成分 （％）
CH4
C2H6 C3H8
C4H10
H2S
N2
95.9494 0.9075 0.1367 2.0062 0.0002 1.0
冷凝式锅炉
• 将排烟温度降到足够低，以使烟气中的水蒸气 凝结下来，凝结水的汽化潜热得以回收利用， 甚可能至达按到低或位超发过热量10Q0%net的，v锅为炉基称准为计冷算凝的式热锅效炉率。
2.1 工业锅炉提高热效率的有效途径
2.1.1 燃煤链条锅炉 • 存在问题：
因q2 和 q4高，热效率低，一般７０％； 污染严重。 • 措施: (燃烧无烟煤链条锅炉) 合理布置前后拱，及时着火，提高燃烬； 合理配风，控制过量空气系数，热风； 二次风 。
２.1.2 循环流化床（CFB）锅炉
* 概述 * 存在问题：
• 热力学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。
• 能量在数量上的守恒性和在质量上的贬值性 （不可逆）是其最重要两个特性。
1.3 节能的基本分析方法— 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）。
1.4. 2.锅炉热效率
(1)正平衡热效率：
η = q1 = Q1 / Qr ×100%
（1-3）
(2)反平衡热效率：从式（1-2）可得
η= Q1 / Qr ×100% =1 -（ q2 + q3 + q4 + q5 + q6 ） （1-4）
2.热能转换与利用中的节能技术
2.1 工业锅炉提高热效率的有效途径 2.2 余热利用 2.3 热电联产和集中供热 2.4 燃气—蒸汽联合循环 2.5 分布式能源利用系统 2.6 建筑节能 2.7 清洁、高效新型燃料
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SMD≤40µm)，尺寸
分布均匀(尺寸分布指数N>2)； （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70°E(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
• 对于油炉：由于先进的燃烧器和成熟的本体设计，柴油 燃尽率和排烟温度都可控制到理想程度，故油炉提高热 效率已没有多少余地。但重油还有余地。 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。
• 对于气炉：大量水蒸气携带着可观的汽化潜热离开锅炉。 这部分热量约占天然气低位发热量的14 % 。它等于燃料 高低位发热量之差。 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，回收其热量，就能较大幅度地提高 锅炉热效率。
• 根据陕北天然气的定量计算可得，每凝结10% 的水，锅炉热效率可提高约1.2%。
• 冷凝式锅炉分为接触式和非接触式两种 • 冷凝式锅炉的腐蚀问题及其对策
2.2 余热利用
2.2.1 余热资源 2.2.2 余热利用方式 2.2.3 热管和热泵技术 2.2.4 热能的贮存系统
2.2.1 余热资源
• 余热资源属于二次能源。
重油燃烧技术 目的：提高雾化质量，降低q4和颗粒物排放
• 雾化技术: 转杯雾化和气泡雾化
• 降低黏度: 预热或掺适量轻油
• 掺水燃烧: 合理掺水率可降低q4和烟气黑度
( 见结构图 )
转杯雾化技术
• 6500/min 高速旋转的转杯 ----离心力作用导致油膜越来越薄
• 高压(由高速旋转叶片升压至１000mm H2O 以上，风速达100m/s)的一次风(风 量的10%)把薄油膜粉碎至几十微米颗粒。
• 衡量余热资源不仅要看数量，还要看质量。
• 按余热温度范围可分：高温余热（≥500℃）； 中温余热（250～500℃）；低温余热 （≤250℃）
2.2.2余热利用方式
• 直接利用 （1）预热空气或煤气 （2）预热或干燥物料 （3）生产蒸汽或热水 （3）余热制冷，作为吸收式制冷机的热源 • 余热发电 （1）利用余热锅炉产生蒸汽，按凝汽式机组循
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
天Fra Baidu bibliotek气是优质低碳燃料
a. 天然气主要成分为CH4，氢与炭重量比大约为1:3 ; b. 氢发热量为125 .6MJ/kg，炭发热量为33 .7 MJ/kg
1.1 热能资源
热能是人类使用最为广泛的一种 能量形式，有８５％～９０％的能 源是转换成热能后再加以利用。在 一次能源中，热能资源也占了绝大 部分。最主要的常规能源有化石燃 料，新能源有太阳能、核能、地热 能等。
1.2 热力学第一定律和热力学第二定律
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。
锅炉热效率比煤粉炉低,大约85%;主要原因是飞灰 含碳量高，大约达25%。 * 措施： 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； 保持床层和炉膛950℃以上的高温，以提高飞灰燃 尽率; 要正确设计燃料破碎系统,减少飞灰份额; 选择一个高效的分离器。
2.1.3油、气锅炉
热能转换与利用中的节能技术
俞建洪
集美大学 2005年4月
1.基本概念和基本原理 2. 热能转换与利用中的节能技术 3. 可再生能源 4. 辨别节能技术中的伪科学 5.总结
１. 基本概念和基本原理
１.１热能资源 １.２热力学第一定律和热力学第二定律 １.３节能的基本分析方法—热平衡法 １.４热平衡法简介 １.５设备热平衡—以锅炉热平衡为例
氢的发热量是炭发热量的3 .7倍； 结论： 在CH4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）
例： 陕北天然气成分 （％）
CH4
C2H6 C3H8
C4H10
H2S
N2
95.9494 0.9075 0.1367 2.0062 0.0002 1.0
冷凝式锅炉
• 将排烟温度降到足够低，以使烟气中的水蒸气 凝结下来，凝结水的汽化潜热得以回收利用， 甚可能至达按到低或位超发过热量10Q0%net的，v锅为炉基称准为计冷算凝的式热锅效炉率。
2.1 工业锅炉提高热效率的有效途径
2.1.1 燃煤链条锅炉 • 存在问题：
因q2 和 q4高，热效率低，一般７０％； 污染严重。 • 措施: (燃烧无烟煤链条锅炉) 合理布置前后拱，及时着火，提高燃烬； 合理配风，控制过量空气系数，热风； 二次风 。
２.1.2 循环流化床（CFB）锅炉
* 概述 * 存在问题：
• 热力学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。
• 能量在数量上的守恒性和在质量上的贬值性 （不可逆）是其最重要两个特性。
1.3 节能的基本分析方法— 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）。
1.4. 2.锅炉热效率
(1)正平衡热效率：
η = q1 = Q1 / Qr ×100%
（1-3）
(2)反平衡热效率：从式（1-2）可得
η= Q1 / Qr ×100% =1 -（ q2 + q3 + q4 + q5 + q6 ） （1-4）
2.热能转换与利用中的节能技术
2.1 工业锅炉提高热效率的有效途径 2.2 余热利用 2.3 热电联产和集中供热 2.4 燃气—蒸汽联合循环 2.5 分布式能源利用系统 2.6 建筑节能 2.7 清洁、高效新型燃料