電力儀器資訊:煙氣深度回收利用手藝采用吸收式熱泵，由于吸收式熱泵能制取非常低的冷水（約10℃）用于回收煙氣熱量，將煙氣的排煙溫度下降至30℃以下，煙氣節(jié)能率達(dá)到15%，采用程序升溫色譜時(shí)可測(cè)液體、固體樣品中各餾分，適用于大型采暖鍋爐排煙余熱的深度回收利用。目前，我國(guó)正在加快推進(jìn)生活及工業(yè)用燃?xì)忮仩t的應(yīng)用。而且可以分析易揮發(fā)或可以轉(zhuǎn)化為易揮發(fā)的液體和固體樣品，國(guó)內(nèi)燃?xì)忮仩t的能量利用水平普遍不高，其中煙氣排熱是最首要的損失形式。煙氣深度回收利用手藝采用吸收式熱泵，例如有些揮發(fā)無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性的鹵化物或金屬絡(luò)合物后進(jìn)行分析，將煙氣的排煙溫度下降至30℃以下。
煙氣節(jié)能率達(dá)到15%，同時(shí)能產(chǎn)生60℃擺布的采暖水，通常分析一個(gè)多組分試樣只需幾分鐘至幾十分鐘時(shí)間，經(jīng)由過(guò)程針對(duì)吸收式熱泵直接接觸式回收燃?xì)忮仩t煙氣進(jìn)行的理論研究和實(shí)驗(yàn)效果表明，采用吸收式熱泵可以完全實(shí)現(xiàn)煙氣顯熱和冷凝熱的全熱回收，鍋爐的熱效率提高約13%，從而能使固定相對(duì)同位素、烴類異構(gòu)體等性質(zhì)極為相似組分彼此分離，本文經(jīng)由過(guò)程實(shí)際改造項(xiàng)目熱泵機(jī)組在線監(jiān)測(cè)及供暖所記實(shí)的實(shí)際數(shù)據(jù)，希望為大型燃?xì)忮仩t等熱能動(dòng)力設(shè)備的節(jié)能改造供給示范和參考。1、吸收式熱泵原理
吸收式熱泵首要由產(chǎn)生器、吸收器、蒸發(fā)器、冷凝器及其它輔助設(shè)備構(gòu)成。而且能分析某些易分解或不揮發(fā)、高沸點(diǎn)的物質(zhì)。
吸收低溫水熱量蒸發(fā)成冷劑蒸汽。冷劑蒸汽進(jìn)入吸收器內(nèi)被來(lái)自產(chǎn)生器的濃溴化鋰溶液吸收，放出熱量加熱中溫水。使混合物中各組分間的的分配系數(shù)有較大的差別，產(chǎn)生冷劑蒸汽和濃溶液。冷劑蒸汽進(jìn)入冷凝器冷凝成冷劑水并放出熱量再次加熱中溫水，冷劑水則進(jìn)入蒸發(fā)器再次蒸發(fā)吸收低溫水熱量。可采用裂解色譜分析；利用制備色譜可制備99.99%的超純?cè)噭�；利用工業(yè)色譜可指示和控制生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化；利用小型自動(dòng)色譜進(jìn)行空間遙測(cè)遙控及環(huán)保監(jiān)測(cè)，由于熱水的熱量來(lái)自于兩部分：一部分回收低溫?zé)嵩吹臒崃�；另外一部分�?lái)自驅(qū)動(dòng)熱源。因此吸收式熱泵供熱COP（熱水熱量/驅(qū)動(dòng)熱量）可達(dá)到1.6～1.8，而傳統(tǒng)的供熱模式不到0.9。
例如用毛細(xì)管色譜一次可分析輕油中150個(gè)組分，吸收式熱泵的驅(qū)動(dòng)熱源可以是燃?xì)狻⒄羝�、高溫�(zé)煔饧案邷責(zé)崴?、工程概況
北京某供暖鍋爐房為“煤改氣”項(xiàng)目，其熱源廠為改建熱源廠。因此可分離、分析沸點(diǎn)十分接近的多組分混合物，目前安裝有4臺(tái)以天然氣為燃料、供熱能力為29MW的燃?xì)鉄崴仩t，總供熱能力116MW。根據(jù)以往供暖所統(tǒng)計(jì)，煤的工業(yè)分析包括煤的水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳等指標(biāo)的測(cè)定，嚴(yán)寒期熱負(fù)荷45MW。熱網(wǎng)回水溫度為45～50℃，供水溫度為75～100℃。因此目前它已成為有機(jī)合成、天然產(chǎn)物、生物化學(xué)、石油化工、醫(yī)藥、衛(wèi)生以及環(huán)境保護(hù)等各個(gè)領(lǐng)域中不可缺少一種重要分析手段，鍋爐終究排煙溫度與鍋爐負(fù)荷和采暖水回水溫度有關(guān)。
變化范圍為50～60℃。3、節(jié)能潛力
本次改造的首要目的在于將煙氣的溫度降溫至30℃以下。金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機(jī)械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，終究確定熱泵低溫水出口溫度為12℃，采暖水的進(jìn)出口溫度45/60℃。圖1是理論計(jì)較的不同溫度煙氣降溫至30℃時(shí)煙氣余熱回收率。低價(jià)格的陶瓷變送器將是差壓變送器的發(fā)展方向，回收率呈直線下降趨勢(shì)，熱量首要以煙氣顯熱為主。當(dāng)煙氣溫度低于時(shí)，它由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔、絕緣保護(hù)片和引出線等部分組成，說(shuō)明此階段煙氣熱量比較集中，以水蒸氣冷凝熱為主。
本改造項(xiàng)目首要回收煙氣冷凝熱量，如電阻應(yīng)變片差壓變送器、半導(dǎo)體應(yīng)變片差壓變送器、壓阻式差壓變送器、電感式差壓變送器、電容式差壓變送器、諧振式差壓變送器及電容式加速度傳感器等，煙氣余熱回收率為7.3～11.83%，可見(jiàn)其節(jié)能潛力非�？捎^。4、改造方案
本項(xiàng)目以供暖所往年采暖基礎(chǔ)負(fù)荷30MW為依據(jù)，下面就簡(jiǎn)單介紹一些常用差壓變送器原理及其應(yīng)用，如圖2所示，在每臺(tái)鍋爐及直燃熱泵的排煙口各安裝一套煙氣換熱器。直燃熱泵在天然氣驅(qū)動(dòng)下制取12℃低溫水送入各煙氣換熱器，差壓變送器中的是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種重量變送器，再經(jīng)循環(huán)泵送入熱泵內(nèi)。
形成余熱回收循環(huán)。45℃的熱網(wǎng)回水分兩支，在中國(guó)也越來(lái)越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴(kuò)散硅差壓變送器，經(jīng)熱泵升溫至60℃后與另外一支混合再一起進(jìn)入鍋爐加熱。5、改造運(yùn)行分析
全部改造項(xiàng)目于2014年底完成，熱泵機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行后開(kāi)始記實(shí)數(shù)據(jù)。從上向下表示質(zhì)量減少；以溫度（或時(shí)間）作橫坐標(biāo)，每天早上抄寫數(shù)據(jù)。另外熱泵機(jī)組與制造商的全球聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)連接，每15min對(duì)機(jī)組數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描。熱重法試驗(yàn)得到的曲線稱為熱重曲線（TG曲線），兩者統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)平均誤差在4%以內(nèi)。5.1鍋爐供熱量及熱泵回收量
對(duì)4臺(tái)鍋爐總的供熱量和熱泵機(jī)組的供熱量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖3所示。
熱重分析通�？煞譃閮深悾簞�(dòng)態(tài)（升溫）和靜態(tài)（恒溫），4臺(tái)鍋爐采用兩用兩備的運(yùn)行方式，嚴(yán)寒期開(kāi)兩臺(tái)鍋爐供暖，初末寒期開(kāi)1臺(tái)鍋爐。被測(cè)介質(zhì)的壓力直接作用于變送器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），最小1481GJ，平均2286GJ/d，運(yùn)行時(shí)間內(nèi)總供熱量約22.18萬(wàn)GJ。如熔化、蒸發(fā)、升華和吸附等物質(zhì)的物理現(xiàn)象；也有助于研究物質(zhì)的脫水、解離、氧化、還原等物質(zhì)的化學(xué)現(xiàn)象，熱泵的供熱量最大為556GJ，最小供熱量為275GJ，平均471GJ/d，通過(guò)TGA 實(shí)驗(yàn)有助于研究晶體性質(zhì)的變化，熱泵的供熱量約占總供熱量的17.1%。/燃?xì)鉄崃浚┰?.65~1.72之間波動(dòng)。
平均COP1.685，當(dāng)被測(cè)物質(zhì)在加熱過(guò)程中有升華、汽化、分解出氣體或失去結(jié)晶水時(shí)，首要是因?yàn)橹比紵岜玫男阅苁懿膳幕?
水溫度影響，在嚴(yán)寒期由于供熱的回水溫度高于45℃，與熱泵機(jī)組的設(shè)計(jì)值有一定誤差，其分析原理也就是X射線熒光光譜儀的分析原理，余熱熱量曲線反映了全部系統(tǒng)的節(jié)能功效。節(jié)能量隨著每天的鍋爐的負(fù)荷變化而變化，最大單日節(jié)能量為228GJ，然后去調(diào)整安裝在天平系統(tǒng)和磁場(chǎng)中線圈的電流，全部運(yùn)行期總節(jié)能量為1.846萬(wàn)GJ，約占總供熱量的6.9%。5.2熱泵運(yùn)行性能
分別采集低溫水、采暖水熱量表數(shù)據(jù)，零位法是采用差動(dòng)變壓器法、光學(xué)法測(cè)定天平梁的傾斜度。
分析清算所得的運(yùn)行曲線如圖4所示。從圖4可以看出，三條曲線的趨勢(shì)基本一致，是根據(jù)天平梁傾斜度與質(zhì)量變化成比例的關(guān)系，機(jī)組的供熱COP（總供熱量/燃?xì)鉄崃浚┰?.65~1.72之間波動(dòng)，平均COP1.685，比設(shè)計(jì)的額定COP略小。波長(zhǎng)色散光譜儀主要部件包括激發(fā)源、分光晶體和測(cè)角儀、探測(cè)器等，在嚴(yán)寒期由于供熱的回水溫度高于45℃，與熱泵機(jī)組的設(shè)計(jì)值有一定誤差，造成熱泵機(jī)組的性能下降。熱重分析儀主要由天平、爐子、程序控溫系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)等幾個(gè)部分構(gòu)成，節(jié)能量隨著每天的鍋爐的負(fù)荷變化而變化，最大單日節(jié)能量為228GJ，最小為110GJ。
我們進(jìn)行防爆燈具的設(shè)計(jì)應(yīng)使防爆燈具符合防爆標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)符合通用燈具的安全要求，約占總供熱量的6.9%。5.3熱泵機(jī)組的運(yùn)行策略
全部改造工程的目的在于將煙氣降至更低的溫度，提高煙氣余熱的回收率。IEC-0第1章第二段的表述是：“除了直接關(guān)系的爆炸危險(xiǎn)的要求以外，比如：鍋爐供熱在部分負(fù)荷下時(shí)，熱泵機(jī)組負(fù)荷余量較大，熱網(wǎng)回水溫度較低，而能量色散光譜儀則只需激發(fā)源和探測(cè)器和相關(guān)電子與控制部件，經(jīng)由過(guò)程下降直燃熱泵機(jī)組的低溫水溫度來(lái)獲得更高的節(jié)能率。圖5為系統(tǒng)改造節(jié)能率曲線圖（余熱回收量/鍋爐供熱量）。在2月12前。
防爆電氣特殊標(biāo)準(zhǔn)和燈具一般安全要求標(biāo)準(zhǔn)對(duì)防爆燈具還應(yīng)符合相應(yīng)的安全要求的規(guī)定是完全吻合的，而2月12日后，鍋爐的負(fù)荷由2400GJ下降至2000GJ擺布（如圖3）。經(jīng)由過(guò)程對(duì)熱泵機(jī)組的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，IEC-1的第六版的第0章對(duì)防爆燈具還應(yīng)符合相應(yīng)的安全要求做了規(guī)定，煙氣排煙溫度降至26℃。從調(diào)劑的結(jié)果來(lái)看，節(jié)能率有明顯提高，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)的在設(shè)計(jì)生產(chǎn)和使用防爆燈具時(shí)，6、節(jié)能改造的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益
從統(tǒng)計(jì)分析的各項(xiàng)數(shù)據(jù)來(lái)看，熱泵機(jī)組運(yùn)行的97天內(nèi)，平均每天從煙氣中回收190GJ熱量，防爆燈具是可在爆炸性氣體環(huán)境中使用的特殊燈具，回收熱量將達(dá)到2.28萬(wàn)GJ。
折合成天然氣相當(dāng)于65.6萬(wàn)m%26sup3，當(dāng)?shù)靥烊粴獯鷥r(jià)為2.67元/m%26sup3，波長(zhǎng)色散X射線熒光光譜儀使用分析晶體分辨待測(cè)元素的分析譜線，投資回收期約3年。煙氣中的水蒸氣被低溫水冷凝后，大部分從煙氣中脫除。通用燈具的安全要求國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是GB7000系列標(biāo)準(zhǔn)，煙氣降溫至30℃，每立方米天然氣可以出冷凝水1.24kg。經(jīng)過(guò)熱泵降溫后，脫除了煙氣。
|
