5MW瓦斯发电机组余热利用蒸汽系统方案

5MW瓦斯发电机组余热利用蒸汽系统方案

一、镍基钎焊热管技术的工作原理

镍基钎焊管，即将镍铬合金渗入锅炉管或ND钢（耐低温露点腐蚀钢）表面，形成致密光滑涂层，使管片和母管的焊着率为100%，有效的扩展了换热面积，提高了换热系数，同时具有很好的耐高温和耐腐蚀性能。

热管是一种具有很高热传输性能的元件，它集沸腾与凝结于一身，有管壳、管芯和传导液组成。它的工作原理是：当蒸发段遇到高温介质时，管内传导液吸收蒸发潜热后蒸发，传导液蒸汽从管中心绝热段通道流向凝结段，并放出潜热，重新凝结成传导液，凝结后的传导液借助管芯的毛细力作用重新返回蒸发段再进行蒸发，这样形成了一个闭合的循环系统。通过这种途径，热量从加热区到了散热区，对被加热介质进行加热，得到所需温度的介质。

镍基钎焊热管式余热回收装置利用高温烟气和被加热介质传热系数的不同（烟气传热系数小，被加热介质传热系数的高），因而在传热系数小的烟气侧扩展换热面积，将热端—镍基钎焊翅片吸收的热量，与冷端—光管传热系数高的被加热介质所吸收的热量相同，使之产生有效的换热平衡。

二、镍基钎焊热管式余热回收装置的结构特点

1、结构紧凑

单位长度的钎焊热管换热面积是普通光管的七倍左右，同时钎焊热管之间用小半径推制弯头连接。因而相同换热面积的钎焊热管余热回收装置普通光管的设备相比，其体积和占地面积成数倍的减小，并且其重量也有不同幅度的降低。因而，在设备布置安装和吊装等方面为用户提供了很大的空间。

2、维修方便

钎焊热管是采用整根无缝钢管制造完成的，使其具有很高的耐压性能，一般情况很少出现质量方面的问题。如果偶然发现某一根钎焊热管出现泄漏，也可以方便的进行更换，即使不更换也不影响运行。

3、受压元件无热应力

每一根钎焊热管组装时，无任何强制组装现象，因而不会产生组装应力。同时每一端呈自由状态。这样设备在运行过程中，无热应力产生。

4、标准化设计和灵活的尺寸变化

迄今为止，我们已开发设计了多系列的标准产品。广泛应用于大中小型柴油机和天然气发电机组，以及锅炉的高温烟气的余热回收利用，另外，我们可在短时间内按照用户要求，根据用户提供的设计参数，对各种余热回收装置进行灵活设计。

5、可高效连续的运行

根据其传热机理和结构特点，我们不难得知，钎焊热管技术具有较强的防垢、防灰和自除垢、除灰能力。因而其设备可以长时间的保持高效运行，这是普通光管换热设备所不能比拟的。

三、设计目的

本设计利用10台500kW瓦斯发电机组高温烟气余热产生5kgf/cm2饱和蒸汽用于生产。该电站10台500kW瓦斯发电机组，测试结果表明，所燃气体至多36%的热量用来发电，约有38%的热量通过高温烟气排空。为充分利用余热，设计一套余热利用系统，充分利用高温

烟气热量，使所燃气体总热量70%得到应用。

四、系统组成及原理

镍基钎焊热管式余热回收装置是以镍基钎焊热管作为换热元件，将烟气的热量通过扩大

受热面积的热管段传递给压力汽包中的介质。在其中加热介质,采用自然循环的形式，把水变为饱和蒸气。通过水位控制器控制蒸汽空间，提高饱和蒸汽的质量，当水位达到低水位时，控制柜将信号给给水泵，水泵开启送水直到水位达到高水位止，如此反复循环。

系统主要由烟气——水热交换器、给水泵、阀门仪表、输水输汽管线、输气管线等组成。 系统的设计压力为1.2Mpa，蒸汽介质工作温度在152℃，蒸汽量为4246kg/h，热交换量为2675400k cal/h。

五、热工计算

瓦斯在空气中完全燃烧公式：

2222248282N CO O H N O CH ++⎯⎯→⎯++燃烧

瓦斯在空气中不完全燃烧公式：

2222412241232N CO O H N O CH ++⎯⎯→⎯++燃烧

瓦斯发电机组正常运转时，发电功率为450kW、排烟温度为550℃左右，当镍基钎焊热管热交换器出水温度为152℃左右时，它排出的烟气温度为150℃，瓦斯完全燃烧时和空气的体积比为1:10，为使燃料充分燃烧，一般燃气与空气的混合比例为1:13，（按1m 3

纯瓦斯发3度电计算）

500kW 机组的耗气总量为：450/3×（1+13）＝2100m 3

/h。 平均重量按1.25kg/m 3

计算，总重：2100×1.25＝2625kg

排烟的比热容按烟道气体计算

（烟道气体的成分 CO:13% H 2O:11% N 2:76%，在100℃～600℃的平均定压比热容为0.26kcal/kg ·℃）

数据列表

定压比热容（kcal/kg ·℃）

烟道气体 空气 100℃ 0.255 0.241 200℃ 0.262 0.245 300℃ 0.268 0.250 400℃ 0.275 0.255 500℃ 0.283 0.261 600℃

0.290

0.266

10台发电机组可利用排烟余热产生5kgf/cm 2

蒸汽为：

（550-150）×0.26×2625×0.98×10＝2675400kcal/h

按进水温度20℃计算，蒸汽温度152℃，蒸汽的热含650kcal/kg则每小时可产生总蒸汽量为：

2675400÷（650-20）=4246kg

方案1 用于夏季制冷

根据国内制冷设备厂提供样本参数来看，4246kg的蒸汽能够带动3957kw的溴化锂机组。根据以往经验值来看按每平方米制冷量100瓦计算，则可供制冷面积为；

3957kw×1000w÷100w/m2=39570m2

方案2 用于冬季供暖：

按进水温度20℃计算，加热成95℃热水计算，每小时可产生热水量为：

2675400kcal/h÷（95℃-20℃）=35672kg/h；

按每平方米取暖热量80瓦计算，则可供暖面积为：

自热工手册中查得：每千瓦热量合860千卡：

2675400kcal/h÷860Kcal/kw=3110kw

3110kw×1000w/kw ÷80w/m2=38886m2

注：瓦斯实际在缸内燃烧不完全，产生一定量的一氧化碳，并在排气管中继续燃烧；实际烟气排出的热能比计算值要多。

六、施工说明

1、系统中的管线分别采用以下具体规格DN80（给水主管线）、DN100（蒸汽主管线）。

2、镍基钎焊热管式热交换器：安装在现有发电机组的上部外端，尽量靠近发动机排气口，将消声器改装在换热器的尾部上。

3、排气口到换热器、消声器管线采取保温措施，保温材料选用厚100mm硅酸铝，用钢丝捆扎，外包镀锌铁皮，用铆钉固紧。

4、给水和蒸汽输送管线采用架空铺设或埋地铺设，首先在管线表面涂刷防锈漆两道，然后采用60mm岩棉管包扎保温，用钢丝捆扎，外包油毡玻璃丝布防雨层，最外层刷绿色面漆，并用红箭头标示水流方向。

5、系统安装完毕后，进行管线冲洗和水压试验，试验压力1.5MPa，冲洗试压后方可开泵试运行。

七、经济效益综合分析及报价

REQ-50型镍基钎焊热管式余热回收装置

蒸汽型—汽水分离器和设备合为一体

每套报价：6.5万元.，10套合计价格为：65万元

（1） 设备型号及参数

型号：REQ-50

设计压力：1.0MPa;