5MW瓦斯发电机组余热利用蒸汽系统方案

5MW 瓦斯发电机组余热利用蒸汽系统方案一、镍基钎焊热管技术的工作原理镍基钎焊管，即将镍铬合金渗入锅炉管或 ND钢（耐低温露点腐蚀钢）表面，形成致密 光滑涂层，使管片和母管的焊着率为 100%，有效的扩展了换热面积，提高了换热系数，同 时具有很好的耐高温和耐腐蚀性能。热管是一种具有很高热传输性能的元件， 它集沸腾与凝结于一身， 有管壳、管芯和传导 液组成。它的工作原理是：当蒸发段遇到高温介质时，管内传导液吸收蒸发潜热后蒸发，传 导液蒸汽从管中心绝热段通道流向凝结段， 并放出潜热，重新凝结成传导液，凝结后的传导 液借助管芯的毛细力作用重新返回蒸发段再进行蒸发， 这样形成了一个闭合的循环系统。 通 过这种途径，热量从加热区到了散热区，对被加热介质进行加热，得到所需温度的介质。镍基钎焊热管式余热回收装置利用高温烟气和被加热介质传热系数的不同（烟气传热系数小，被加热介质传热系数的高） ，因而在传热系数小的烟气侧扩展换热面积，将热端镍 基钎焊翅片吸收的热量， 与冷端光管传热系数高的被加热介质所吸收的热量相同，使之产生有效的换热平衡。二、镍基钎焊热管式余热回收装置的结构特点1、结构紧凑 单位长度的钎焊热管换热面积是普通光管的七倍左右， 同时钎焊热管之间用小半径推制 弯头连接。因而相同换热面积的钎焊热管余热回收装置普通光管的设备相比，其体积和占地面积成数倍的减小，并且其重量也有不同幅度的降低。 因而，在设备布置安装和吊装等方面 为用户提供了很大的空间。2、维修方便钎焊热管是采用整根无缝钢管制造完成的， 使其具有很高的耐压性能， 一般情况很少出 现质量方面的问题。如果偶然发现某一根钎焊热管出现泄漏， 也可以方便的进行更换， 即使 不更换也不影响运行。3、受压元件无热应力每一根钎焊热管组装时， 无任何强制组装现象， 因而不会产生组装应力。 同时每一端呈 自由状态。这样设备在运行过程中，无热应力产生。4、标准化设计和灵活的尺寸变化 迄今为止，我们已开发设计了多系列的标准产品。 广泛应用于大中小型柴油机和天然气 发电机组，以及锅炉的高温烟气的余热回收利用，另外，我们可在短时间内按照用户要求， 根据用户提供的设计参数，对各种余热回收装置进行灵活设计。5、可高效连续的运行根据其传热机理和结构特点， 我们不难得知，钎焊热管技术具有较强的防垢、 防灰和自 除垢、除灰能力。因而其设备可以长时间的保持高效运行， 这是普通光管换热设备所不能比 拟的。三、设计目的本设计利用10台500kW瓦斯发电机组高温烟气余热产生 5kgf/cm 2饱和蒸汽用于生产。 该电站10台500kW瓦斯发电机组，测试结果表明，所燃气体至多 36%勺热量用来发电，约 有 38%的热量通过高温烟气排空。为充分利用余热，设计一套余热利用系统，充分利用高温烟气热量，使所燃气体总热量70%得到应用。四、系统组成及原理镍基钎焊热管式余热回收装置是以镍基钎焊热管作为换热元件，将烟气的热量通过扩大受热面积的热管段传递给压力汽包中的介质。在其中加热介质，采用自然循环的形式，把水变为饱和蒸气。通过水位控制器控制蒸汽空间，提高饱和蒸汽的质量，当水位达到低水位时， 控制柜将信号给给水泵，水泵开启送水直到水位达到高水位止，如此反复循环。系统主要由烟气一一水热交换器、给水泵、阀门仪表、输水输汽管线、输气管线等组成。系统的设计压力为 1.2Mpa,蒸汽介质工作温度在152C，蒸汽量为4246kg/h，热交换量为 2675400kcal/h。五、热工计算瓦斯在空气中完全燃烧公式：CH4 + 2O2 + 8N2?燃烧2H2O+CO2+8N2瓦斯在空气中不完全燃烧公式：2CH 4 + 3O2 +12N2 ?燃烧 4H2O + 2CO+12N2瓦斯发电机组正常运转时，发电功率为450kW排烟温度为550C左右，当镍基钎焊热管热交换器出水温度为 152C左右时，它排出的烟气温度为150C，瓦斯完全燃烧时和空气3 的体积比为1:10，为使燃料充分燃烧，一般燃气与空气的混合比例为1:13 ,(按1m纯瓦斯发3度电计算)3500kW机组的耗气总量为：450/3 X( 1 + 13)= 2100m /h。平均重量按 1.25kg/m 计算，总重：2100X 1.25 = 2625kg排烟的比热容按烟道气体计算(烟道气体的成分 CO:13% H 20:11% N 2:76%,在100C600C的平均定压比热容为 0.26kcal/kg C)数据列表定压比热容(kcal/kg C)烟道气体空气100C0.2550.241200 C0.2620.245300 C0.2680.250400 C0.2750.255500 C0.2830.261600 C0.2900.26610台发电机组可利用排烟余热产生5kgf/cm 2蒸汽为:(550-150) X 0.26 X 2625X 0.98 X 10=2675400kcal/h按进水温度20C计算，蒸汽温度152C，蒸汽的热含 650kcal/kg则每小时可产生总蒸汽量为：2675400-(650-20) =4246kg方案 1 用于夏季制冷根据国内制冷设备厂提供样本参数来看，4246kg的蒸汽能够带动3957kw的溴化锂机组。根据以往经验值来看按每平方米制冷量 100 瓦计算，则可供制冷面积为；223957kwX 1000w 十 100w/m =39570m方案 2 用于冬季供暖：按进水温度20C计算，加热成 95C热水计算，每小时可产生热水量为：2675400kcal/h -(95C -20 C) =35672kg/h ;按每平方米取暖热量 80 瓦计算，则可供暖面积为： 自热工手册中查得：每千瓦热量合 860 千卡：2675400kcal/h 十 860Kcal/kw=3110kw223110kwX 1000w/kw 十 80w/m =38886m注：瓦斯实际在缸内燃烧不完全，产生一定量的一氧化碳，并在排气管中继续燃烧；实 际烟气排出的热能比计算值要多。六、施工说明1、 系统中的管线分别采用以下具体规格DN80(给水主管线)、DN100(蒸汽主管线)。2、镍基钎焊热管式热交换器：安装在现有发电机组的上部外端，尽量靠近发动机排气 口，将消声器改装在换热器的尾部上。3、 排气口到换热器、消声器管线采取保温措施，保温材料选用厚100mm硅酸铝，用钢 丝捆扎，外包镀锌铁皮，用铆钉固紧。4、给水和蒸汽输送管线采用架空铺设或埋地铺设，首先在管线表面涂刷防锈漆两道， 然后采用60mm岩棉管包扎保温，用钢丝捆扎，外包油毡玻璃丝布防雨层，最外层刷绿色面 漆，并用红箭头标示水流方向。5、 系统安装完毕后，进行管线冲洗和水压试验，试验压力1.5MPa,冲洗试压后方可开 泵试运行。七、经济效益综合分析及报价REQ-50 型镍基钎焊热管式余热回收装置 蒸汽型汽水分离器和设备合为一体 每套报价： 6.5 万元.，10 套合计价格为： 65万元(1)设备型号及参数型号： REQ-50 设计压力： 1.0MPa;换热面积：当量面积 50m2；实际换热面积60m2;适合发电机实际输出功率： 500kw 机组；（2） 供货范围 设备主体包括保温，主要受压元件采用锅炉管制造； 配套阀门仪表：安全阀、蒸汽出口阀、排污阀、放空阀、压力表、压力表弯、针形阀、给水 阀、水位控制器、双色水位计；配对法兰：余热回收装置与烟道连接的 DN250 法兰 2 片；耐高温三通阀： 耐温1000 C,耐热不锈钢内胆，型号 DN250带配对法兰； 全自动控制柜；换热器给水泵；3、按每台发电机每年正常运行 300 天，每吨蒸汽的价值为 60 元计算， 10 台发电机每年余热回收所产生的价值为：60 X 24 X 300X 4.246 183.4 万元4、投资回收期：设备投资： 65 万元；65 - 183.4 X 12 4 （个月）综合上述可知， 10 台发电机机组余热回收系统成本可在 4 个月内收回，本系统运行期按 5 年计算，可节约资金 917 万元。八、热管式余热回收装置与针管式余热回收装置性能比较具有以下优点：1、设备投资省因为针管式不能采用气包和换热器连为一体的结构， 需要单独的汽水分离器， 同时需要热水循环泵两台，设备造价相比较要高出10%左右；2、运行费用低因为针管式余热回收装置要产蒸汽需采用强制循环，这样仅热水循环泵的运行费用一项，按循环泵扬程 50米，流量 50立方米，电机功率 20千瓦计算，每年耗电量为 15万千瓦 时，折合人民币 7.5万元。3、换热效果好同样面积的两种换热器， 热管的换热效果明显优于针管， 吸收热量相对要多一些， 如同样 60 平方米的换热器，同样产 0.6MPa 饱和蒸汽，热管换热器烟气出口温度比针管的低 15C。5