余冷余热回收案例Word下载.docx
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另外,在夏天,热泵应该要置于地上以防止预热罐冷却到低于主管水的温度(15摄氏度)。
如果热泵在低电价时段运行,则也可能在需求高峰期被电力公司断电。
在冬天,当管道热量过多时,体积为13立方米的预热泵就会显得太小,其温度也会因此超过35摄氏度。
而当高温使预热泵持续地在COP高于5的情况下运行时,能量回收率就会降低。
在大多数情况下,供热状态都是理想的:
预热罐的温度会介于20-30摄氏度之间;
热量转移的损失量将很小;
暖气的再生率可以高达70%;
热泵的COP也会保持在4.5左右,因此,可以达到实质上的预热效果。
由于同流换热泵中烟道气冷凝的效率很高,造成烟道气中剩余的水量非常小,所以在烟囱中进一步凝结将难以得到实现。
为了提高烟道气余热回收率,预热罐应该采用高长型的,同时,同流换热泵应该采用逆流模式并以低速运行。
公司介绍:
Ocht住宅区是由瑞士最大的房地产公司之一的GohnerMerkurAG建造的,然后以单元住宅形式卖给个别业主。
这个住宅区现在仍然由GohnerMerkur旗下的一个子公司经营管理。
经济性:
在烟道气余热回收和热泵上的追加投资总数为CHF150,000(USD110,000)。
而随后在矿物燃料(主要为煤气)上的年节约费用为900MWh(11%),即相当于CHF35,000
(USD25,666)。
其中大约一半的节约费用来源于热水预热,而另外一般则来源于热泵对热水回流管道的能量提供。
减去每年用于热泵(100MWh/yr)的耗电费用CHF14,500(USD10,600)以及热泵的维修费用CHF500(USD400),每年的净节约费用为CHF20,000(USD14,600)。
如果未来购买能源的增加费用和平均资金成本相等的简便假设成立,那么投资回收期就为7.5年。
而热泵和其他泵的使用年限为10年以上,罐、阀和管道为20年以上,所以,经济效益和环境效益都是可以保证的。
利用废蒸汽的区域供热、供冷系统
重
点:
日本的首项计划
节能30%
环境保护
社区和发电站共存
日本海滨城市和歌山是一个旅游与居住的城市。
在和歌山海湾建造了一个人工岛屿,区域供热、供冷系统就安装在这个人工岛屿上。
这套系统利用从热电站涡轮机中回收的蒸汽来运转,这类方案在日本还是首次。
系统明显增加了涡轮机热量的输入,蒸汽回收的热量的70%经区域供热、供冷系统供给和歌山海滨城,这有效地节省了30%的能耗。
另外,发电站高效的锅炉和良好的环境保护设备都有助于实现一个环保、高效的区域供热、供冷系统。
日本海滨城市和歌山和Kainan热电厂
原
则:
如今许多日本的电力公用事业公司认识到运用发电厂的高温蒸汽和余热为社区、农业和工业区域供热的优点,其目的是提高整个社区的能效。
1993年,为了推动这种运动,日本国际贸易和工业部发布了一项新的方案,方案名为“形成与环境和谐共处的能源效率社区财政支持计划”,项目由此计划资助。
此项目是为正在建设中的和歌山海滨城供冷、供热,以及为建筑和设施提供室内热水。
系统从关西电力发电站的涡轮机中提取蒸汽,这是日本第一个利用废蒸汽为区域供热、供冷的项目。
海滨位于风景优美的和歌山海湾的人造岛屿上,毗邻座落在海滨的关西发电站,总面积为65公顷,其中49公顷是陆地,16公顷是水面,综合起来可以分为4种地域:
海洋地域(可泊1,000条休闲小船),娱乐/休闲区,运动区和居住区。
居住区包括10幢中、高层建筑1458套公寓。
整个发展规划在于把娱乐、休闲、居住、工作这四大人生要素整合为一。
建设的第一个阶段已于1994年完成,包括了一个鱼市场、商场、饭店、剧院等。
从开始运作以来,区域供热、供冷系统运行顺利。
由于1994年的夏季非常炎热,供冷的需求超过了预期的设想,但还是完美地满足了需求。
计划的第二个阶段将包括居住公寓、一家宾馆和娱乐设施。
整个蒸汽输送管网在建设的第一阶段已经完成。
所有的建造工作计划在2000年完成。
图1供热系统示意图
图1展示了供热系统的示意图。
发电站使用一台30t/h的蒸汽转换器(热交换器)产生出饱和蒸汽(833kPa,179℃)。
发电站作为热源,余蒸汽从3号或4号涡轮高压级排出。
饱和蒸汽输送到补助能源中心,中心有两台10t/h的后备锅炉。
再经蒸汽管网输送到主能源中心。
提供空间加热和热水供应的蒸汽经次管网直接输送到用户。
主能源中心也能用蒸汽、双效吸收式冷冻机制冷和生产冷水。
冷水经双管系统送达用户。
电制冷机甚至在冷负载非常低的情况下也能高效制取冷水,它装备了一台负载量947kWh的冰热储存罐,可以提供廉价的夜间能耗。
所有的冷凝蒸汽回收后又被输送回发电站。
关西发电站从1970年起开始运行,有四台重/原油发电机组,发电容量为2100MW。
电站由高压直通锅炉、两级再加热和再生涡轮机组成,系统能使电站非常高效地发电。
为了环保,电站配备了废气脱氮系统,烟道气脱硫和静电滤尘器。
锅炉也采用两级燃烧和废气混合燃烧,使烟道气中NOx浓度低于38ppm(O2=1.5%)。
锅炉使用低硫燃料,使硫含量低于0.12%。
表1中显示了使用蒸汽转换器致使废蒸汽循环利用所带来的汽轮机的蒸汽消耗量的变化。
汽轮机输入海滨城的热量仅增加了15MW,而热供应可达到22.43MW(30t/h的蒸汽)。
废蒸汽回收的结果是节约能耗30%。
发电厂的锅炉效率高达88%,大大高于用于供热设备的普通锅炉的效率80%。
由于抽汽而引起的发电效率下降仅为0.6%。
另一方面,600MW发电机组和30t/h蒸汽供应的发电总效率增加大约1.1%。
供热设备第一建造阶段的总投资为30,000亿日元。
第二阶段建设将花费13,000亿日元。
既要保证建筑和供热设备能满足日益增长的供热需求,又要使第二阶段的建设更经济,怎样解决这个问题是目前所要面临的一个挑战。
整个工程完成后,怎样使设备有效地运行是一个更大的挑战。
化工厂空调系统的余热回收利用
概述
Hoffmann-LaRoche是瑞士巴塞尔一家大型化工企业。
该企业研究出一种改进方案,从冷却水中分离出大约25%的废热,为四幢楼里的空调系统进口空气预热(以前那些废热都是直接排入莱茵河)。
设备耗资300万瑞士法郎,由此带来的年净收入为65-80万瑞士法郎。
项目目标
此项目目标是利用生产基地其他建筑中产生的废热作为空调系统的替代能源。
化工生产和冷冻厂产生的废热以前都是未加利用就排放到莱茵河中。
在新工厂中,这些废热通过中间循环系统被用来预热空调系统的进口空气。
莱茵河畔四幢建筑采用这一方法,在能源节约方面已产生了可观的效益。
原则
最初的设想为是利用工厂排放的废气所带的热能。
然而这一方法是行不通的,因为那些气体可能已被污染,而瑞士的有关条例规定为避免引起水体污染,这些气体必须先净化。
因此将废气作为热源是一套行不通的方案。
因而该公司改用废水冷却反应过程和利用冷冻厂的废热预热空调系统的入口空气。
完成设备的这一扩充需要添加一定的设备。
需要添加能提供驱动能量三至四倍的热能水气两用热泵。
这套设备还允许利用更多的废热从而保证在更寒冷的季节空调系统热能的需要。
这一扩充还需要适当的控制工程措施。
运用这一套电热放大系统(输入输出能量比)设备,每消耗一千瓦驱动能量就获得20-60千瓦的热能。
与热泵不同的是,这套设备在外界温度最低时输出最大。
现状
位于莱茵河畔的Hoffmann-LaRoche工厂拥有四幢装备有空调系统的建筑。
加热的能源来自于一个装有许多锅炉的中心工厂,而且其中的一个锅炉需要整修。
先前的一项研究证实锅炉所需的能量特别适合用该建筑中生产过程中产生的废热替代。
冷却水通过盘状热交换器携带的废热,以前都是未加利用就排入莱茵河。
通过整改,冷却水中提取出来的热量通过一个盘状交换器输送到中间系统。
在该系统中30%的乙烯乙二醇和水能最大程度地被重复利用。
在巴塞尔历史最低气温环境中,气体通过预热部分或热交换器,从-11℃加热到10℃。
那些气体在空调系统中继续加热以达到规定温度。
热交换器的效率受热交换器的清洁度显著影响,因此在热交换机的前部分安装了不锈钢制的过滤装置。
该装置上有众多200mm宽的开槽。
通过压力的细微变化,过滤选择装置依次被自动清洗。
为阻止河水中藻类的生长,还采取了适当的措施。
设备需要连续监控并需要每周二次进行情况汇报。
实施这项整改后,冷却水中20%的热量得到回收利用。
公司介绍
HoffmannL-LaRocher公司成立于1896年,是瑞士一家拥有15000名员工遍布100多个国家的国际公司。
公司药剂、诊断、维生素和药品精炼四个分公司注重疾病预防、疾病诊断、疾病治疗和大众健康的改善。
公司年销售额145000万瑞士法郎(1995年合104000万美元)。
经济性
一项经济效率评估(表一)表明采用该新设备每年能节省1345吨的油料,折合5000000多瑞士法郎。
这项评估中假设锅炉、输送管道、暖气的总效率为75%。
废热利用有很多优势:
不再需要具有15吨/时出水量的峰值期锅炉。
减少各种热泵、风扇和烟道气清洁工艺的能耗。
每年大约只需要4000000千瓦电能,却能带来每年400000瑞士法郎的收益。
每年大约能节省40000瑞士法郎(20%)的原料处理费用。
每年能减少4200吨二氧化碳和3吨氮氧化物排放。
新设备不需要蒸汽锅炉。
它年耗资约一百万,会导致年负债增加150000(15%)。
设备总耗资300万,可带来650000-800000瑞士法郎的年净收入。
预计工作寿命为20年。
预计360000瑞士法郎的资金投入(例如年投入加上运营费用)的回收周期为5.7-10年。
太阳能制热空调系统
高效的太阳能制热系统
比安装玻璃墙效果更好,而且成本更低
与其它的系统相比回收期短
Conserval多孔板太阳墙是一种金属太阳能集热装置,用来为建筑提供保温和通风。
这套系统主要是作为工业应用,但也可以用在潜在的商业和有大面积朝南墙的多居民建筑。
1991年,安大略湖奥沙瓦市加拿大电池厂GM大楼建起一面420m2的太阳墙。
安装设备降低能源成本有几种方式:
俘获太阳能,通过建筑物南墙降低热能损耗,消除室内空气分层。
太阳墙的成本效率相对于其它类型的通风系统高,回收期仅一年。
电池厂GM太阳墙
项目目的:
Conserval多孔板太阳墙是一种外表美观的用来提供保温和通风的太阳能集热器。
不必安装昂贵的玻璃,它可以改型来适应现有的墙体。
GM项目的目的是展示太阳墙的高效性和经济性。
过去,工业用太阳能供热通风系统经常需要在朝南的墙面上附加大型玻璃面板。
不幸的是,这些玻璃墙不但增加了火灾隐患,而且昂贵,有时也不美观。
此外,由于玻璃表面的反射作用,使得太阳能有所损耗。
太阳墙是一种太阳能供热通风系统,不存在以上这些问题。
完整的系统包括四个主要组成部分:
多孔的金属收集器(太阳墙),太阳墙外伸的顶蓬,风扇和建筑内的通风分配管道。
太阳墙是一种不镶玻璃的多孔铝板。
铝板安装在建筑的朝南外墙上,与主建筑墙之间用气室分隔开。
为了最大限度地吸收太阳能,铝板表面被涂成黑色(也可以使用其他较深的颜色)。
当外部的空气通过孔板被吸入气室,被吸收的太阳热能通过金属板传递给空气。
铝板的后面是气室,暖空气部分通过对流,部分通过风扇的作用上升。
在墙的顶部,空气碰到顶篷,顶篷越过墙顶水平伸展开。
在顶篷内,空气向通风口运动,排出建筑物。
与金属墙体一样,顶篷的表面也是多孔的,多孔是为了收集太阳墙外表面升起的热空气,此外,顶篷的内层悬挂在墙体下。
在建筑物内部,风扇系统与多孔的纤维管道相结合,引导空气补充需要通风的建筑内的其他区域。
一系列的调节风门控制再循环空气与外部太阳能加热后的混合空气。
为了帮助室内空气消层,在天花板布置了通风管道。
因为通过系统提供的空气比顶部的空气冷,送入的空气沉在地板上方,这样可以混合建筑物内的空气。
太阳墙展示多孔结构和顶篷
情况介绍:
1991年夏季,在安大略湖奥沙瓦市加拿大电池厂GM大楼安装了一套太阳墙系统。
太阳墙的总面积为420m2,包括365m2的垂直多孔板。
多孔金属板上布有直径1.6mm规格的小孔。
整体上看,小孔占墙表面的2%。
太阳墙与现在墙体用气室分隔开大约150mm。
顶篷跨越1.6m2的横断面。
项目向外超过墙表面,低于900mm。
顶篷的内层表面是多孔的,开口处占表面的1%。
空气使用两台高效翼轴型风扇通过墙孔进入气室。
设计的最大气流速率为每小时74,700m3,经122m的多孔管道送向工厂。
实际气流速率大约为每小时68,000m3。
传送空气的温度由再循环的室内空气和太阳能加热的混合空气控制:
从收集器中送出温度较低的空气,其余绝大部分为再循环的空气。
理想的输出空气温度是预先制定并自动控制好的。
选择舒适度最低的温度可以最大限度地激发太阳能系统的性能。
当温度超过18℃,这个系统就设计成能不通过太阳墙系统工作。
自动调节顶篷上的风门直接从建筑外部引入空气。
太阳墙几乎不需要维修,风扇、发动机和风门每年只需要数小时的保养。
排气管道的使用寿命为20年,太阳墙自身寿命无限期(从铝板安装起)。
基于1993-1994年的监控结果,GM太阳墙以平均72%的太阳能收集效率,每年可输送455kWh/m2的电力。
而且,太阳墙系统减少了热传递,回收输入空气的热耗并对室内空气去层。
最近的监控结果显示,每年节能总计300kWh/m2。
因此,GM太阳墙估计每年节能755kWh/m2(基于8个月的供热季节)。
公 司:
加拿大多伦多Conserval工程有限公司自1982年起完成了太阳能空气系统。
Conserval公司首先开发了安装玻璃和无孔的太阳墙系统,然而进一步改进成多孔系统的开发。
这项技术作为加拿大的官方贡献,列入国际能源总署太阳能供热和供冷计划。
附件14:
先进的主动型太阳能系统。
GM的多孔板太阳墙系统的安装总成本约为CAD92,000。
每平方米的成本期望低于新建设更大的系统(相对于GM厂的发型系统)。
太阳墙相对于可替代补充空气系统的成本效率必须测算。
对于GM厂可替代方案是压力蒸汽操纵风扇线圈装置或天然气直燃装置。
如表1所示,任一系统的资金成本都低于太阳墙系统。
然而,太阳墙的实际耗能成本的节省弥补了初期成本的额外投入。
余热利用和烟道气净化装置
焦点
60%的能量回收率
减排50%的氯化物
减排60%的氮氧化物
概要
金、银和铂族金属的冶炼包括化学过程和高温冶金过程。
化学过程中排出的废气具有腐蚀性,并含有氮氧化物和氯化物。
它们还含有微量能引起变态反应的金属盐。
高温冶金过程排出的废气中含有熔体产生的烟雾。
气体排吸点的平均温度为32º
C。
该设计项目中,安装换热器气体洗涤器是为了降低排放气体中的排出污染物并回收余热。
已排出的污染气体加热新进入的空气。
换热器选用聚酯材料,因为它具有高度抗腐蚀性。
该项目的目标是:
综合实现腐蚀性废气的余热回收和气体洗涤
改善气体吸入点和全面通风
回收排出气体中的能量
除去排出气体中的氮氧化物、氯化物和金属盐
原理
原理很简单:
用排出气体来加热吸入气体。
这里一个特殊之处就是腐蚀性污染气体的质量问题。
而且还需要一只换热器是用来降低抽出气体的排气污染程度的。
整个组件被合并成一个装置,并由一台个人电脑控制操作。
过去,拉斯穆森公司(占地2,100平方米)的化学部门和高温冶金部门装有五个不同的通风系统,总流量达每小时50,000立方米。
由电热盘管供热。
高温冶金部门的供热系统最初配备有一个液体回路换热器。
现已不再使用该换热器,因为它的压降过高。
银冶炼厂(15000立方米/每小时)使用的供热系统最初配备有一个玻璃制的板式换热器。
因其金属部件受到腐蚀而不再被使用。
此外,该系统还装有一台气体洗涤器。
但因高压降和低效率,该台旧洗涤器也被拆卸了下来。
为了解决这些问题,选用了一种新的装置。
该装置配有大型通风系统,用于高温冶金部门,金、银和铂金属冶炼厂,漂洗及研发等部门。
这个新的通风系统每小时处理60,000立方米的空气,并由两个平行截口来处理吸入的空气。
该空气处理系统可通过调节气体进入端风扇的速度来满足不同的需要。
这一点可以通过测量进气道的气压来实现。
对不同区段气体的分配由各区段的蝶阀来调节。
该排气系统中,各区段最易污染的进气口均设有风扇。
这些排气扇又都配有速度调节器,以达到进出端气体的平衡。
空气处理系统安装在屋顶上。
该装置与中央监控系统相连,并可由一台个人电脑控制运行。
这个新的通风系统能满足余热回收和能源节约的需求。
旧的通风系统的能量消耗是每年1,700,000千瓦,而新系统因能量回收而每年只需868,000千瓦,因而每年的能量回收潜力是832,000千瓦。
洗涤器因使用新的喷嘴而大幅度降低了污染程度,但是要达到这个目的,必须消耗比预计更多的水。
这些附加的水量消耗降低了能量回收潜力。
已被污染的水在拉斯穆森知识获取基地现有的废水净化厂处理。
系统中某些地方的泄漏导致了排出空气到吸入空气之间的短路。
在进气端附加风扇以提高吸入空气的压强,从而解决了这个问题。
但是这些附加的风扇造成了无法接受的噪音,为使噪音降到一个可以承受的程度,减噪材料就成了必要。
这些新增的设备,特别是减音材料,使得该装置更加昂贵并且复杂。
目前,该装置工作性能良好,维护费用很低。
公司
拉斯穆森公司于1872年在奥斯陆成立,最初只作为一个金器加工厂。
直到1920年,该公司才开始向工业型方向转变。
1950年,该公司迁至哈马。
目前其主要业务范围为:
买卖贵重金属
通过冶炼提纯回收和循环贵重金属
为其他生产厂家进行合金加工
因特殊目的出售金属
截至到1993年,该公司拥有78名员工,年购销总额达1.5亿克朗。
有二个重要的经济性参量:
排出气体的能量回收量
现在相当可观的一部分用电量是以非峰值价计费的。
这比从前所有电量都以峰值价计费要便宜得多。
使用旧的通风系统时,若电价为每千瓦0.32克朗,其能量支出为每年544,000克朗。
采用新的设备,其能量支出为每年278,000克朗。
从峰值价电费到非峰值价电费的转变又为拉斯穆森公司节省了另一笔费用。
非峰值电量为每千瓦0.15克朗,因而其能量总消耗费用可降至每年130,000克朗。
预计费用节省总额为每年414,000克朗。
该项目的总投资额为3,000,000克朗,包括大约500,000克朗的减噪材料的安装费用。
投资回收期原本预计为五年,但因附加的风扇和减音材料需要额外的投资经费,因而不得不改为七年。
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