空气加热机组

空气加热机组（精选三篇）

空气加热机组 篇1

目前, 我国钢铁产量超过世界第二至第八总和 ( 见图1) , 在生产规模、装备技术、工艺技术、保护管理技术、产品质量、成本控制、环境保护等方面, 都已成为在国际钢铁界具有举足轻重地位的钢铁大国[1]。

钢铁工业是我国重点高耗能行业之一, 也是“高碳能源”的消耗大户, 其在消耗能源推动物料转变的同时会产生大量的余热余能, 国内多数钢铁企业的余热资源回收率只有30% ~ 50%[2]。我国钢企生产1t钢材产生的余热余能资源量约为8 ~9GJ, 余热资源占企业总用能的37% , 其中产品显热占39% ﹑废烟气显热占37% ﹑冷却水显热占15% ﹑炉渣显热占9%[3]。对某个钢铁公司的轧钢加热炉进行过测试, 其排烟温度在359. 8℃左右, 热效率不到50% , 比我国电厂现阶段锅炉所能达到的热效率水平低得多[4]。余热资源得不到很好利用是造成这种的现象一个重要原因。

因此, 选择一种方式既可以利用余热发电, 同时又能获得比较高的蒸汽发电参数以提高发电热效率, 使余热利用的产出大于投入十分必要。在不影响生产的前提下, 提高余热蒸汽的参数, 可以大幅提高余热发电效率。基于以上思路, 文中提出了联合机组余热回收利用新方案。

1轧钢加热炉余热回收利用方案设计

1. 1现有余热回收工艺系统

某钢厂加热炉余热蒸汽回收利用工艺系统如图2所示。

加热炉汽化冷却产生14. 7t/h的过热蒸汽, 蒸汽参数2. 6MPa、400℃。该蒸汽进入汽轮机做功, 拖动发电机发电, 乏汽后经冷凝器凝结成水, 再送回加热炉重复使用。

该余热回收工艺主要装备流经的蒸汽参数如表1所示。

1. 2容积式膨胀机 - 涡轮机联合机组热力系统

在现有的轧钢加热炉余热回收利用工艺的基础上, 该热力系统把原有的汽轮机改成了容积式膨胀机 - 涡轮机联合机组, 利用过热器和给水泵大幅提高余热蒸汽参数, 使其温度在540℃左右, 压强在5. 0MPa左右, 然后高参数蒸汽进入容积式膨胀机, 推动容积式膨胀机做功, 消耗了蒸汽的一部分热能, 转化为膨胀机的机械能, 然后蒸汽再进入涡轮机, 使涡轮机做功, 再把剩下的一部分热能转化为涡轮机的机械能, 使涡轮机旋转做功。联合机组热力系统中提高了蒸汽的温度和压强, 使蒸汽的做功潜力提升, 再把这部分热能转化为容积式膨胀机和涡轮机的机械能, 使二者同时做功, 带动发电机发电。联合机组轧钢加热炉余热回收利用简图如图3所示。联合机组余热回收工艺各装备流经的蒸汽参数如表2所示。

1. 3 2种系统的对比

通过实际调研和查阅相关文献获得了各方面的具体参数, 具体参数如表3所示。

2轧钢加热炉余热利用方案综合评价

2. 1不同方案产出清单

按照具体计算公式, 计算出2种工艺产生的功率及系统循环热效率, 列出清单, 进行综合评价, 具体数据如表4所示。

2. 2不同方案的综合评价

1) 现有系统的余热蒸汽利用效率不高。

在国内钢厂现有的轧钢加热炉余热利用系统中, 由于气化冷却产生的蒸汽体积流量太小, 导致汽轮机初级叶栅进气不满, 为了避免采用高参数将导致汽轮机的漏气和鼓风, 形成不必要的损失, 各装备普遍采用低参数, 同时, 如果采用高参数, 意味着采用安全系数大的高压系统, 相应的增加了制造成本。在现有的轧钢加热炉余热利用系统, 只关注了能量流转换中热力学第一定律的能量平衡, 较少的关注热力学第二定律的能质效率, 导致能级及能级匹配性差, 普遍存在高质低用、低质无用的现象, 无法进一步的发现节能潜力。这种传统的平衡方法使能级、能级匹配差距大。按热力学的第二定律原则, 开发蒸汽的利用潜质, 更大限度地用在各个环节, 提高蒸汽的利用率。

2) 联合机组热力系统提高余热发电热效率。

通过计算清单可以明显看出在同样的蒸汽流量的情况下联合机组热力系统可以输出更多的功率, 同时, 大幅提高了系统循环热效率。在容积式膨胀机 - 涡轮机联合机组热力系统中最大限度的发挥了蒸汽的余热利用潜力, 最可能的在多环节利用蒸汽余热, 在现有的蒸汽利用系统中添加了容积式膨胀机 - 涡轮机联合机组, 避免了采用高参数导致汽轮机的漏汽和鼓风的现象, 杜绝了不必要的损失, 同时很好地增加了蒸汽利用的途径, 使能级及能级匹配性良好, 提高了整个工艺流程的余热利用热效率, 最大可能的提高了蒸汽的利用率。同时, 联合机组热力系统没有过多的采用高参数, 只是在现有的基础上采用了容积式膨胀机 - 涡轮机联合机组, 没有采用制造成本高的高系数的高压系统, 同时为企业节省了成本。

3结语

通过对比2种工艺系统产出的清单可以看出容积式膨胀机 - 涡轮机联合机组热力系统相对于余热回收利用具有更高的循环热效率, 同时可产出更多的功率用来发电或者带动风机做功。在节能减排和减少环境污染大环境下, 新系统的经济效益及环境效益显著。在现有的节能减排、提高资源利用率的大背景下联合机组热力系统是值得运用和借鉴的。

摘要：介绍国内钢厂轧钢加热炉余热回收概况, 在该系统的基础上, 本着提高发电热效率, 提出了容积式膨胀机-涡轮机联合机组热力系统, 在原来系统基础上, 提高余热蒸汽参数, 进而提高了加热炉余热回收热效率, 提高了余热蒸汽发电效率。

关键词：轧钢加热炉,余热利用,容积式膨胀机-涡轮机联合机组,热效率,节能

参考文献

[1]杨明华.钢铁厂蒸汽利用现状及发展方向[Z].2011年全国冶金节能减排与低碳技术发展研讨会, 唐山, 2011.

[2]张向辉.中低温余热发电系统的 (熵) 分析及其参数优化研究[D].保定:华北电力大学, 2008.

[3]蔡九菊, 王建军, 陈春霞, 等.钢铁工业余热资源的回收与利用[J].钢铁, 2007, 42 (6) :1-7.

原油加热炉加装空气换热器技术探讨 篇2

1 原油加热炉运行工况分析

1.1 原稳装置基本数据

装置来油量平均270 m3/h;

原油进加热炉平均温度为133℃;

原油出加热炉平均温度为160℃;

加热炉温升为27℃;

加热炉平均含氧量3.5%;

加热炉辐射段平均温度260℃;

加热炉排烟段平均温度190℃;

加热炉燃料气平均气量560 m3/h (深冷气) ;

甲烷密度为0.77 kg/m3 (标况下) ;

空气密度为1.29 kg/m3 (标况下) ;

空气平均分子量29;

空气比热容理想状态下为1.4 J/ (kg·K) [1] (空气比热容随温度变化, 因此取理想状态) ;

甲烷的燃烧值为37.7 MJ/m3[2]。

注:所有数据在生产记录中取平均值, 所有计算不考虑热损失。

1.2 加热炉燃烧加热空气的燃料气消耗

加热炉燃料气为深冷气, 深冷气主要成分为甲烷 (甲烷含量占深冷气量的95%～99%) [2], 以下加热炉内深冷气燃烧按甲烷充分燃烧进行计算。可得出每小时参与燃烧的空气质量为7 435 kg/h、体积为5 763 m3/h, 燃烧生成二氧化碳质量为1 186 kg/h、水蒸气质量为970 kg/h。

因含氧分析数值不为零, 则说明在加热炉内混有未燃烧的氧气。加热炉含氧分析取样点在排烟段, 所以排烟段气体构成为:反应产生的二氧化碳+水蒸气+未燃烧的氮气+进入加热炉内的多余空气。

根据理想气体状态方程PV=n RT[1], 计算各组分气体在排烟段体积 (排烟段温度为190℃) :

二氧化碳体积V=n RT/P=1 024 m3/h

同理:氮气体积为7 742 m3/h;水蒸气体积为2 046 m3/h。根据加热炉内含氧量可计算出未燃烧的190℃空气量为1 934 m3/h (不考虑排烟段负压造成的体积增大) , 根据公式V=n RT/P得出该部分空气质量为151 kg/h, 再通过密度换算得出25℃下其体积为129 m3/h。

合计进入加热炉空气量=充分燃烧空气量+未燃烧空气量=7 586 kg/h, 体积为5 892 m3/h。

加热炉夏季运行、冬季运行工况差别较大, 下面分别进行计算。

夏季空气进入加热炉后由环境温度25℃加热到辐射段平均温度260℃时消耗热量为

同理冬季空气进入加热炉后由环境温度-25℃加热到辐射段平均温度260℃时消耗热量为3.03×106kJ/h。

燃料气采用的是深冷气, 深冷气的燃烧值为37.7 MJ/m3, 燃料气量为560 m3/h, 经计算释放的热量为560×37.7×1 000=21.11×106kJ/h。

1.3 结论

在加热空气过程中燃料气的消耗为12%～14%。按照平均用气13 440 m3/d计算, 用于加热空气的燃料气量为1 613～1 882 m3/d。 (因未考虑热损失, 所以实际消耗会大于计算结果) 。

2 设计改造

2.1 改造原理

由于天然气的碳氢比低, 导致燃烧产生的废气汽化潜热大, 回收这部分热量用来对冷空气进行加热可以有效地节约能源。

2.2 改造方法

我们利用加热炉的结构特点, 改变加热炉结构, 加装空气换热器。加热炉排烟段与对流段采用螺栓连接, 可以在不改变工艺管线流程的情况下, 提升排烟段, 插入空气换热器, 对冷空气进行加热, 在通过引风设备将预热空气送入加热炉内。

通过计算得出烟气的流量比空气流量高许多, 所以合理设计空气和烟气通道是十分重要的。由于烟气是自然通风, 因此烟气通道的阻力必须很小, 否则会影响设备工艺工况。考虑到流体随着温度的变化其体积也急剧变化的特性, 我们对空气采用风机增加动力。综上所述, 我们将空气流程设计为二回程, 以提高设备的传热效率。

2.2.1 设计参数

高温板式换热器技术参数, 设备设计压降, 热侧50 Pa, 冷侧-400 Pa;设计温度, 热侧400℃, 冷侧300℃等。

2.2.2 设计方案

空气换热器设计方案见图1。

2.2.3 辅助设备设计参数

引风机技术参数见表1。

2.3 改造后效益

加热炉加装空气换热器可提高常温下空气至150℃, 年节约燃料气39.7×104m3, 获得经济效益39万余元。考虑到新增电能损耗, 所以杏V-Ⅰ原油加热炉加装空气换热器年创造效益至少为36万元。

3 结论

原油加热炉加装空气换热器, 不仅可以很好地收集自身释放热量来进行空气加热, 节约燃料气, 还能通过换热降低加热炉排烟温度, 减少高温气体对环境的破坏。同时, 燃料气的减少更能减少二氧化碳气体的排放量。本项设计不仅能带来明显的经济效益, 而且还能带来很好的安全效益、社会效益, 最重要的是本项设计施工简单, 推广性强, 适用于各类企业加热炉改造。

摘要：原油加热炉是原油稳定装置中主要的能耗设备, 杏V-I原油加热炉燃料气为深冷气, 供风方式为自然通风, 投产以来, 运行正常, 但加热炉消耗燃料气量较大, 经分析发现加热炉燃烧配比空气加热消耗较多燃料气。由于天然气的碳氢比低, 致使燃烧产生的废气汽化潜热大, 回收这部分热量可以有效地节约能源。现对杏V-Ⅰ原油加热炉设计、加装空气换热器, 收集自身释放热量来进行空气加热, 在通过引风设备将预热空气送入加热炉内, 实现节约燃料气的目的。

关键词：加热炉,燃料气,空气,热量,换热器

参考文献

[1]沈维道, 蒋智敏, 童钧耕.工程热力学[M].3版.北京:高等教育出版社, 2008:394.

空气加热机组 篇3

1 故障经过与分析

2014年6月7日5点某作业区调度值班员发现3#压缩机组监控系统人机界面上突然出现一系列报警, 随即3#压缩机组故障停机。值班人员立即查看机组故障报警信息发现:“主滑油泵#1手动报警”、“GG滑油泵#1手动报警”、“主滑油泵#2手动报警”、“GG滑油泵#2手动报警”、“主滑油冷却风扇#1手动报警”、“主滑油冷却风扇#2手动报警”等一系列电机手动报警故障, 作业区立即组织人员对3#机组MCC柜进行检查, 原因为3#机组2#主滑油冷却风扇电机加热器故障, 引起该抽屉柜控制回路空开和上级总控制回路空开短路跳闸, 导致3#机组第三面MCC控制柜失电, 机组主滑油泵、GG滑油泵及滑油冷却风扇停止运行, 导致主滑油供给压力低停车, 机组报警信息如图1所示。

故障分析认为, 3#机组2#主滑油冷却风扇电机加热器老化烧毁, 致使加热器电源回路短路, 造成加热器电阻值大约由5790Ω变为697Ω, 造成本次故障的出现。

2 MCC柜控制设计问题分析

根据某压气站3#压缩机组辅助系统电机电加热器烧坏短路故障的处理, 压缩机组MCC柜共五面, 每一面MCC柜上的各配电抽屉的控制回路电源共用一个总空开。因此当一面柜中的某一抽屉柜的控制回路所带的电机电加热器或其他原因发生短路故障时, 该抽屉柜的控制回路电源空开和上级总空开同时跳闸, 导致该抽屉柜对应的一面MCC柜控制回路电源都失电, 如图1所示为3#压缩机组故障停机时, 第三面MCC柜上的压缩机组辅助系统电机同时失电时的截图。压缩机组MCC柜各配电抽屉的控制回路电源空开均为6A, 上级总空开为10A, 符合电气设计原理, 但由于控制回路发生短路故障时, 因短路电流瞬间过大, 导致上级总空开跳闸, 使总空开所带的下级各负荷配电抽屉同时失电, 而3#压缩机组的辅助电机加热器电源刚好在配电抽屉的控制回路上。如图2所示为3#机组第三面MCC柜, 配电柜上的各抽屉依次为GG滑油主备电机、矿物滑油主备电机、油冷风扇主备电机、三个备用抽屉。

3#机组MCC柜各抽屉控制电源均为交流220V电源, 每一面MCC柜的控制电源空开均在同一个配电抽屉中, 在出现紧急电气故障时, 需打开配电抽屉。因此给故障处理带来了极大的不便, 如图3所示为现场实物图:

3 改造方案

通过某压气站3#机组MCC控制柜失电停机事件, 分析故障原因提出以下两种方案。

3.1 改造设计方案一及电气原理图

给压缩机组辅助电机加热器电源火线单独加装一个单相空气开关, 改造后的电气原理图如图4所示 (红线为改造后的接线和空气开关) , 即将原来的接触器KA常闭触点21至接触器KM的常闭触点71之间的电源火线取掉, 改接为接触器常闭触点71至新加装空气开关QF2出线侧, 空气开关QF2进线侧接线至断路器QF的出线侧6或接触器KM的常开触点5, 其他接线及电气元器件保持不变。加装的空气开关QF2选为脱扣器电流为6A空气开关, 改装的电缆为2.5mm2的多股单芯铜电缆。

这样改接后, 原电气原理基本不变, 只是在电机加热器发生短路故障时, 空气开关QF2动作或上级该配电抽屉的QF断路器跳闸, 只会造成该抽屉发生故障, 不会引起同一面MCC柜上的其它配电抽屉故障。而压缩机辅助电机都为一运一备, 根据压缩机控制程序, 当压缩机组的某一运行电机发生故障时, 另一备用电机马上启动运行。

3.2 改造设计方案二及电气原理图

将配电抽屉的控制回路电源火线直接改接至断路器QF的出线侧6或接触器KM的常开触点5, 原来配电抽屉控制回路电源火线的插头XP:B1停用, 控制回路其他接线及电气元器件保持不变, 改造后的电气原理图如图5所示 (红线为改造后的接线) 。另外, 将改造后的同一面MCC柜的控制电源总空气开关的出线取掉, 变为备用电源, 同时将空气开关QF4的出线侧2和4以下的接线取掉。

这样改造后, 当该配电抽屉的控制回路任何一处发生短路故障时, 不会造成其他配电柜或配电抽屉发生故障。同样, 若压缩机辅助电机的一运一备电机, 其中运行电机配电抽屉的控制回路或加热器发生短路故障时, 不会影响其他配电抽屉, 而备用电机马上启动。

3.3 两种方案比较

通过以上方案一和方案二分析比较可知, 方案一比较复杂但稳定性高, 而方案二设计简单但稳定性较低, 因此, 选用方案一比较合理, 这样大大降低了压缩机因辅助电机加热器故障而停机的概率。

4 结论

通过对某压气站3#压缩机组MCC柜控制回路的部分电气设计改造, 降低了机组因MCC柜电气设计问题存在的安全隐患。另外, 也保证了站内安全生产的平稳、高效、运行。

参考文献

[1]芮静康.接触器的常见故障与维护[J].机械工业出版社, 2010.

[2]王子午, 徐泽植.常用供配电设备选型手册 (修订版) (第2分册) :低压成套开关设备 (上下册) , 煤炭工业出版社, 2005, 02.