余热回收技术 PPT课件

余热锅炉是回收和利用各种工业炉窑和石油化工 工艺气余热的主要设备
余热锅炉利用废气为热源，因此无需燃烧系统(除 非有补燃要求)
余热锅炉可在多压状态下产生蒸汽以提高热回收 效率
热传导靠对流而不是靠辐射 余热锅炉不采用膜式水冷壁结构 余热锅炉采用翅片管最大限度地强化传热
1、使用场合分类，如烧结余热锅炉、加热炉余热锅炉、合 成氨余热锅炉、 硫酸余热锅炉等。
四、单管作业性 由热管组成的换热设备单根热管损坏对设备的换热影响 不大，即使部分热管损坏也不会影响的政正常运行；
五、热源分汇 在设计可以随意调整热管冷却段和蒸汽段的换热长度，以 控制热管的壁温，因此可以使热管换热器避开露点。这样就可避开露点 腐蚀、不易积灰；
六、热管与换热器单支点焊接，避免由热涨冷缩造成的应力。
2 余热发电厂的汽水流程简述
电厂的汽水系统由锅炉、汽轮机、凝汽器、凝结水泵、除 氧器、给水泵等组成。炉水在锅炉中被加热成蒸汽，经过 过热器进一部加热后变成过热蒸汽，过热蒸汽通过主蒸汽 管道进入汽轮机，过热蒸汽在汽轮机中不断膨胀加速，高 速流动的蒸汽冲动汽轮机动叶片,使汽轮机后的蒸汽排入 凝汽器并被冷却水冷却成凝结水，凝结水通过凝结水泵打 入除氧器中与脱氧后的补充水一起由给水泵打入锅炉。这 样就完成了一个周期循环。
在冷轧热处理炉常用的余热回收技术有三 种，即纯热交换器型低压热回收系统、余 热锅炉系统、过热水回收系统。热处理炉 产生的高温烟气经过余热回收后，热回收 率基本为10%～14%。
三炉段综合利用 产低压饱和蒸汽 烟气温度高 热管式余热锅炉系统
明火段烟气 过热水系统 蒸汽补充加热 稳压增压系统
15）传热面积A = Qy*1000/(K*Δtm) 16）需要管根数n=A/Ay0
技术协议编写 项目商务模式沟通和合同招投标 商务合同编写、谈判和签订
低压热交换器加热过滤水温度过高，管壁结垢；
换热器处排烟温度过低，含SO2烟气在管壁结露， 造成换热器管壁泄漏；
热泵是利用逆卡诺循环的原理，使载热工质从低温余热中吸取热量，并 在温度较高处放出热量的热回收装置。热泵的制造与制冷机相同，只 是目的不同而已。由于热泵能将低温位热能转换成高温位热能，从而 提高能源的有效利用率，因而是回收低温位余热的重要途径之一，近 年来得到了迅速的发展。
蓄热器是锅炉与使用蒸汽侧两者之间必要的储存能量的 “热库”，这就是蓄热器所起的作用。当负荷波动剧烈， 尖峰负荷与最低负荷反复出现时，对于生产蒸汽与使用蒸 汽两方面都是不经济的。有了蓄热器，在锅炉产生蒸汽富 裕的时候，把蒸汽储存起来，蒸汽不足的时候，在取出来 使用。蓄热器的这种作用，对锅炉经济运行和有效的使用 蒸汽两方面来说，都是极其重要的。
（2）调速系统：使汽轮机在负荷变化时，自动增大和减小蒸汽的进汽 量，保持汽轮机在额定转速（3000r/min)下稳定运行。
（3）危急保安器：当汽轮机调速系统失灵，转速超过3300r/min，危急 保安器动作，将主汽门关闭，防止汽轮机损坏。
（4）油系统：它是供给汽轮机和发电机各处轴承的润滑油和调速系统 用油。
3 余热发电系统工艺流程图
基于公司在冷轧热处理炉方面大量业绩和技术 实力，客户也主动邀请我们对多个镀锌、硅钢连退 炉烟气余热回收提供技术方案。
1）联合铁钢镀锌线退火炉烟气余热回收； 2) 华菱涟钢镀锌线退火炉烟气余热回收； 3）武钢二硅中高牌号硅钢连退线退火炉烟气余热 回收；
4）中冶新材硅钢退火炉及涂层烘烤炉烟气余热回 收；
1)烟气放出热量Qy=Vy*1.295*(ty1*Cy1ty2*Cy2)/3600
2)额定压力下蒸汽流量Q汽=Qy*0.95/(h汽-h软 水)*3600
1)烟气放出热量Qy=Vy*1.295*(ty1*Cy1-ty2*Cy2)/3600 2)额定压力下蒸汽流量Q汽=Qy*0.95/(h汽-h软水)*3600 3）热管工质的选择：(ty1+5tk2)/6 4）加热段单根光管换热面积Ay0=3.14*d0*Ly/1000 5）冷却段单根光管换热面积AkO=3.14*d0*Lk/1000 6）烟气流通截面积S=B*Ly/1000-d0*Ly*n/1000 7）烟气流速ω=Vy/3600/S 8) 烟气平均温度tp =(ty1+ty2)/2 9）烟气侧阻力ΔP=ξ*ω2*ρ（1+ tp/273）/2 10)对流换热系数αy =0.33*((λ*1000)/ d0)*( Re0.6)*( Pr 0.3)
1 余热发电厂的主要设备
（三）电气部分
电气部分由发电机、变压器、高低压配电装置、输电线路及 厂用电和综合自动化系统系统组成，它们的作用如下：
（1）发电机：将机械能转换为电能。 （2）变压器：将发电机输送出的电能的电压升高或降低。
余热发电不需要。厂用变压器供辅助设备用电。 （3）高低压配电装置：它是按主接线的要求，由开关设备、
11）管壁热阻R管=d0/(2λw)*Ln(d0/di) 12）污垢热阻R污=0.002
13）传热系数K=1/(1/αy+R管+ R管*( Ly / Lk)+1/α2 *( Ly / Lk)+ R污)
14）对数平均温差Δtm=((ty1-ts1)-(ty2-ts1))/Ln((ty1ts1)/(ty2-ts1))
1 余热发电厂的主要设备
(一)余热锅炉组成部分
余热锅炉部分是由锅炉本体、过热器、省煤器、汽包等组成，它 们的作用如下：
（1）锅炉本体：吸收炉膛中的热量，产生饱和蒸汽。 （2）过热器：将饱和蒸汽进一步加热，提高蒸汽温度为过热蒸汽。
（3）省煤器：利用烟气的余热提高给水温度。降低排烟温度， 提高锅炉热效率。
□汽包及其内部装置 □蒸发器、过热器及省煤器 □炉墙、钢架、吹灰器
汽包的作用与构造
汽包又叫锅筒，是锅炉最重要的受压元件，其作用为：
（1）接受锅炉给水，同时向蒸汽过热器输送饱和蒸
汽，连接上升管和下降管构成循环回路，是加热、蒸汽与
过热三个过程的连接枢纽。
（2）锅筒中储存一定量的饱和水，具有一定的蒸发
保护测量电器、母线和必要的辅助建筑构成的总体，其作 用是在正常时用来接受和分配电能，在系统故障时迅速切 断故障部分,恢复正常运行。
1 余热发电厂的主要设备
（4）输电线路：向用户输送电能与系统联络，以保证供电 的可靠性。
（5）厂用电系统：供给发电厂生产用电、照明、机修等自 用电。
（6）综合自动化系统: 由DCS自动化控制系统、二次仪表、 综合保护装置、电气测量系统、电气计量系统、电站自动 统计报表系统等组成。完成遥控、遥测、遥信、遥脉、综 合保护功能。
现场调查和数据采集-1（基本信息）
余热来源（简要工艺描述） 余热的品质和数量（温度、流量、污染物
成分、腐蚀性介质） 余热的用途 要求我公司服务内容 项目进展情况
现场调查和数据采集-2（工程设计）
燃料消耗量 年运行时间，负荷变动情况 设备布置方式 设备安装地点（平立面布置图） 电气及自控要求 土建资料
目录
一、余热利用技术和产品简介 二、热处理炉余热回收典型案例 三、技术方案编写及项目实施
§1 换热器 §2 热管换热器 §3 热泵 §4 蓄热器 §5 余热锅炉 §6 余热发电
换热器在动力、化工、石油、原子能等许多工业部门均有广 泛的应用。按工质类型，换热器可分成气体对气体、气体 对液体、液体对液体等换热器，以及有相变的蒸发器、冷 凝器等。按工作原理，可以分成三种类型：
一、极高的传热性能 随管内工质的不同，传热系数达107W/m2.℃,是普 通碳钢的数万倍。
二、低温差下高传输热量能力 一根直径12.7mm，长1000mm的紫铜棒， 两端温差100℃时传输30W的热量；而一根直径、长度的热管传输100W 的热量，两端温差只需几度；
三、换热两流体均走管外，可以翅片化以强化传热；
能力，储存的水量愈多，适应负荷变化的能力就愈大。
（3）锅筒内部安装有给水、加药、排污和蒸汽净化
等装置，以改善蒸汽品质。
锅筒内部装置示意图
余热锅炉吹灰器
为了确保锅炉各受热面能够长期、高效、 安全、可靠地运行，必须正确设置和使用 吹灰器。
蒸汽吹灰器 声波吹灰器 燃气脉冲吹灰器（激波吹灰器） 机械振打吹灰器
1）烟气侧热流量 Q烟= V 烟* C 烟（t1’－t1”） 2）管程出口水温度t2” = Q 烟/( V 水* ρ水* C
水)+ t2’
3）对数平均温差△tm= [（t1’- t2”）-（t1”t2’） ]/ln[（t1’- t2”）-（t1”- t2’） ]
4）换热面积A = Q 烟/ (K*△tm)
材质要求 介质成分 设备寿命 交货期 整体安装还是组装
关键技术点（吹灰方式、阻力要求、设计 保证值）
1）烟气热焓、排烟温度、产汽量（热水量及温升）； 2）最大热负荷，平均热负荷，最小热负荷核算； 3）管道和系统压损范围，排烟系统抽力（包括炉压控制）
能力核算；
4）工艺流程描述（流程图）； 5）余热回收系统现场布置（布置图）； 6）自控方式和能介接点条件； 7）经济性分析；
热处理炉烟气余热特点
1）烟气余热总量较少； 2）烟气含尘量少，有利于回收； 3）机组有利于余热的工艺条件，利于就近使用； 冷轧热处理线主要的余热利用点：
1）产循环过热水，加热清洗段碱液； 2）产循环过热水，加热热风干燥用热风； 3）预热过滤水，用于清洗段热漂洗用水； 4）产蒸汽，补充至蒸汽管网，降低外购蒸汽；
退火炉烟气余热回收系统，从过滤水管道 改造20~30m3/h的常温过滤水，输送PH排烟
管道附近设置的气水换热器，经过 320℃~420℃烟气加热，过滤水被加热到 41~75℃，并输送到清洗段热水槽内，热水 槽内根据温度设定补充少量或完全无需补 充蒸汽加热。
1）现场调查和数据采集 2）基本方案编写和方案沟通 3）技术协议和商务合同签订 4）实施计划书和项目管理 5）工程验收后项目分成期
（4）汽包：汽包是锅炉蒸发设备中的主要部件，是汇集炉水和饱 和蒸汽的圆筒形容器。是加热、蒸发、过热三个过程的分界点
1 余统、危急保安器及油系统组成，它们的 作用如下：
（1）汽轮机本体：由锅炉输出的高温高压蒸汽吹动叶轮转动，将热能 变换为机械能。
2、按余热锅炉的操作条件分类，如高温高压余热锅炉、中 压或低压余热锅炉。
3、按照余热锅炉汽水循环的特性分类，分为自然循环余热 锅炉、强制循环余热锅炉、直流式余热锅炉。
4、按照传热管内流通的介质是烟气或水可分，烟管式和水 管式余热锅炉。
5、按照布置形式分，可以分管壳式余热锅炉与烟道式余热 锅炉
6、按照安装方式分，可分为立式余热锅炉和卧式余热锅炉
冷
冷
热
流
流
管
体
体
工
作
原
热
热
理
流
流
图
体
体
镍基钎焊翅片管
项目
合金钎焊
高频绕焊
焊接率
100%
80%
耐腐蚀
表面烧接渗透一层镍铬合金,具 有不锈钢性能
无
表面硬度 高
HRC55~60
低
HRC12.5
焊接应力 无 碰撞冷热不脱焊
积灰
管片焊接面光滑,无焊瘤,不易 挂灰
有 容易脱焊
焊接面粗糙,有焊瘤,易粘 污挂灰
气—气换热器
气—气换热器在余热利用中用得最多的是用烟气余热 来加热燃烧用空气。也有的用烟气余热加热燃烧用煤气。 管式空气预热器和回转式空气预热器
气—液和液—液换热器
气—液换热器通常是利用烟气的余热来生产热水供采 暖和生活用，或用来加热锅炉给水。也有用来加热有机流 体作中间载热介质或供热介质。
换热器按传热方式分类 ，可分为以下三类 直接接触式（混合式） 蓄热式 间壁式
冷却塔 旋风预热器 澡堂蒸汽加热器
回转式空气预热器 各种蓄热室
管壳式（管板式、浮头式、填料函式、U型 管式）
板式（板翅式、螺旋板式、波纹板式） 管式（管箱式、套管式、喷淋管式） 板壳式
热管是60年代中期出现的一种高效传热元件。由热管组成的换热器具 有体积小、重量轻、传热功率大、流阻低等优点，在余热回收利用中 得到越来越广泛的应用。