发电厂生水加热及乏汽回收节能

    序

    针对发电企业在生水、除盐水加热，除氧器乏汽、定排乏汽等系统存在的节能空间，提出采用激波升压换热技术进行改造的方案，采用合同能源管理方式向用户提供节能服务的操作方法。旨在降低企业热能、电能损耗。

    激波生水加热机组

   一、生水加热的传统方式

㈠ 面式热交换器

面式热交换器的主要形式有：管壳式换热器、板式换热器、热管式换热器等。其共同的缺点是体积大，占地面积大、投资大，易于结垢、持续热交换效率低，难维护、寿命短。

㈡ 混合式热交换器

混合式热交换器（如拉法尔喷管），可用于汽水直接换热，热效率比面式换热器高，但由于结构上的弱点，存在以下问题：

⑴ 工作不稳定 当进汽压力较低或进水压力较高时，易出现剧烈的振动和噪声。

⑵ 易于结垢，持续热效率低。

    二、激波生水加热器

激波生水加热器根据蒸汽压力高低，分为自吸式和增压式两种类型。

㈠ 增压式激波加热装置

增压式激波生水加热装置，运用流体力学、传热学及汽液两相流理论，以蒸汽经过喷嘴膨胀后形成的超音速气流为动力，在变截面混合腔中与低压水流直接混合形成凝结激波，凝结激波释放的能量转化为机械能，在混合腔出口形成超过进口蒸汽压力的高温载压热水。

1. 技术特点

⑴ 适用于以蒸汽作为热源，蒸汽压力稳定且≥0.2MPa的换热系统

⑵ 换热的同时具有增压作用

⑶ 噪音＜50dB

⑷ 供热流量可满足各类生水加热系统的要求

2. 节能效益

与传统各类面式汽/水换热器、混合式换热器相比：

⑴ 节电  换热与增压同时实现，节电率通常情况下为40%，理想状况下可达100%。

⑵ 可靠性高  无电气、机械转动机构及运转部件，可实现免维护运行。

⑶ 使用寿命长  器件耐腐蚀，内部不结垢，免维修使用寿命大于10年。

⑷ 体积小，布置灵活。

㈡ 自吸式激波生水加热装置

自吸式激波生水加热装置，利用汽液两相流原理、文丘里管原理及微过冷度原理，通过低温水产生射吸流动，吸收低压蒸汽，在特殊结构形成的容腔内进行水与蒸汽的直接混合，使低温水吸收低压蒸汽的汽化潜热形成高温热水。自吸式激波生水加热装置，不受蒸汽压力变化的影响。

   三、 激波生水加热机组的特点

1. 机组选用两套激波加热器并联组成，通过组合方式对出口水温进行有效调节。

2. 蒸汽经进汽调节阀，冷水经进水调节阀进入激波管，热水经出水阀流出。

3. 由于激波加热器的最佳温升为20℃，而生水加热的要求温升通常为15℃，为

提高系统运行的稳定性，系统设置了旁路管道，与双激波管配合进行温度匹配，以满足加热温升及流量的匹配。同时，旁路阀还能满足两台激波加热器停运后所有生水可经旁路流出。

4. 机组控制方式为触摸屏显示、手动起停、自动调温，并通过数据接口与DCS系统实现数据共享。

5. 机组能满足出口水温35℃、流量300t/h，蒸汽压力在0.2 MPa～0.7MPa之间变化时，自动调节系统出水温度为35℃±3℃的要求。

6. 适用于各种蒸汽压力的环境，在蒸汽压力大于0.3MPa且蒸汽压力稳定时，可设计为“增压式加热”方式，蒸汽压力较低时，设计为“自吸式加热”方式。

7. 与传统间接式换热相比，由于换热效率高和冷凝水参与循环，可节省蒸汽8%、节省电力40～100%。

四、主要性能指标

1. 换热效率：＞98%

2. 升压能力：在蒸汽压力较高时，出口水压可高于蒸汽压力

3. 噪音：＜50dB

4. 进口蒸汽流量：0.1～15t/h
5. 进口冷水压力：≥0.1MPa（表压）

6. 进口冷水流量：进口蒸汽流量的20～30倍

7. 出口热水温度：高于进口冷水温度25～50℃；

8. 出口热水流量：1～300 m³/h 。

除氧器乏汽回收装置

工业生产在使用蒸汽或生产工艺过程中会将具有低品位热能的蒸汽或蒸汽/空气混合气对空排放，形成所谓“白龙”现象；电站锅炉配备的除氧器、汽水系统配备的锅炉定排扩容器和疏水扩容器运行中产生大量的低压蒸汽、闪蒸汽（乏汽）向外排放，造成较大的能源损失及浪费。这种具有低位热能的混合排放气体统称为乏汽。如将此类有回收价值的乏汽进行合理回收利用，能为企业创造经济效益，改善企业的生产环境，从技术上为企业节能减排提供有力支持。 

乏汽中的低位热能具有可观的回收利用价值，在节能减排中具有较大节能潜力。

乏汽按照不同的分类方法可分为以下几类：

按照压力可分为：高压乏汽（≥ 0.1MPa ）、低压乏汽（ 0MPa ≤ P ≤ 0.1MPa ）和负压乏汽；

按照成分可分为：洁净乏汽、含不凝性气体乏汽与含物料或其他污染物乏汽；

按排放时间可分为：连续排放乏汽和间歇排放乏汽。

   ㈠ 乏汽排放对热能的浪费

1. 假设乏汽的排放温度为100℃，此状态下乏汽的汽化潜热值为r = 2210.9k j / kg，每吨乏汽所含的热能为：
        1000（kg）×2210.9（kJ / kg） = 2210900（kJ/）

2. 1t/h乏汽排放损失的热能折合成标准煤

乏汽按流量1kg、压力≤0.3MPa，折合0.078571 kg标准煤（GB2589-81）的标准，1t乏汽排放所造成的热能损失折合为标准煤为：

1000kg（乏汽）× 0.078571kg（标准煤）=786 kg（标准煤）= 0.0786t（标准煤）

3. 乏汽排放造成的经济损失

普通煤与标准煤之间的折合系数为0.714，普通煤价按600元/ 吨估算，全年因蒸汽排放造成的经济损失约为：

0.0786（吨标准煤）/ 0.714 ×600（元/吨）= 66.05（元）。

年乏汽排放造成的能量损失：

6000（t）×66.05（元/t）= 39.66（万元）

㈡ 乏汽排放造成的水资源浪费

忽略其他泄漏的损失，乏汽排放所浪费的水量与乏汽量基本相同，即乏汽排放每年浪费的软化水约6000t。软化水按照6元/t计，全年损失：

6000（t）× 6（元/ t）= 3.6（万元） 。

乏汽的回收利用

合理利用能源、节约能源、提高能源利用率，已成为建立节约型社会、低碳经济不可忽视的重大问题。乏汽排空后，蒸汽压力趋于大气压，热能传导至大气中，造成热能、水资源的浪费，同时引起环境污染。

㈠ JBQ系列激波乏汽回收利用装置

1. 激波乏汽回收利用装置的特性

⑴ 泵吸效应 利用常温水为动力头，回收低压或无压乏汽的热能及凝结水，乏汽回收和利用一次完成，乏汽热能及冷凝水回收率达到90～100％。

⑵ 换热特性 乏汽与常温水直接混合进行热交换，由于两相流换热的激波作用，输出的热水无汽蚀现象，不结水垢，不受不凝结气体的影响，换热效率可持续保持在100％。

 ⑶ 启动特性 启动操作简单安全，且启动后可立即供应热水。

⑷ 运行可靠性 激波乏汽回收利用装置采用流体力学原理完成换热过程，无运动部件，无泄漏，运行稳定，安全可靠，可免维护运行达10年以上。

⑸ 占地面积小，节省基建投资 激波乏汽回收利用装置体积小，布置灵活，可节约大量基建投资。

2. 激波乏汽回收利用装置的技术性能

乏汽回收压力范围：0.00～0.5 MPa(表压)

常温水压力：0.3～0.8 MPa(表压)

单台乏汽回收器回收乏汽量：0.2～1.0t/h
    进口水温: ≤45℃

出口热水：根据需要调节

噪音：＜50dB

㈡ 适用范围

火电、石化、化工、造纸、冶金、橡胶、医药、供热等涉及蒸汽排放的行业。

⑴ 锅炉给水热力除氧排汽

⑵ 锅炉定排扩容器排汽

⑶ 热力系统疏水扩容器排汽

⑷ 供热设备（装置）尾端排汽

⑸ 冶炼工艺中乏汽混合排放

⑹ 食品、饮料、医药行业烘干、消毒后的蒸汽排放

⑺ 有回收价值的工艺乏汽

乏汽回收利用的经济效益

㈠ 经济效益

采用激波乏汽回收利用装置，可为企业带来直接经济效益。

1. 提高热能利用率

 根据本案对乏汽排空热能损失分析，乏汽排空年损失的热能可折合为普通煤792.6（吨），采用激波乏汽回收利用装置后，这部分热能的利用率可达到90%以上，按照当前平均煤价600（元/吨）计，年乏汽热能利用可节省的费用为：

792.6（吨煤）×90% ×600（元/吨）= 42.8（万元）

2. 节约水资源

根据本案乏汽排空对水资源浪费的分析，乏汽排空年浪费水量为6000t。采用激波乏汽回收利用装置水的回收率按照90%计，全年可节省水5400t。锅炉软化水按照6元/t计，全年节省费用为：

5400（吨）×6（元/吨）=3.24（万元）。

综上所述，采用激波乏汽回收利用装置产生的直接经济效益约为46万元/年。