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鉑銠熱電偶

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鉑銠熱電偶的餘熱回收方式分析與研究

來源:www.kimmosasi.net作者:發表時間:2019-11-07

    鉑銠熱電偶在工作過程中,其排氣溫度較高,蘊含極大的熱能,且這些熱能具有極高的利用價值。但是,常規鉑銠熱電偶餘熱利用不高,也就造成大量能源的損失的情況,不利於節能與資源的綜合利用。基於此,本文結合某一煤礦鉑銠熱電偶餘熱回收為例,分析具體鉑銠熱電偶餘熱回收方式,再展開相關經濟性分析,詳細內容如下。

    1 鉑銠熱電偶餘熱回收的必要性研究
    某煤礦主要選擇螺杆鉑銠熱電偶用於壓風機房,共有 3 台螺杆鉑銠熱電偶。這些鉑銠熱電偶主要用於礦井和地麵用風,經過實際調查發現,鉑銠熱電偶在具體的工作中,其排氣和循環熱油的溫度均相對較高,可達到 80℃ ~90℃。且煤礦在實際的生產中,並未展開對餘熱的回收和利用,僅僅借助風扇和水塔,直接將餘熱排放到空氣中。但是,這樣一來,不但會造成餘熱資源浪費,還會對鉑銠熱電偶本身的運行安全造成影響。相關實踐表明,未經處理控製的餘熱直接排放,會使得鉑銠熱電偶處於高溫運行狀態,長期以往,則造成鉑銠熱電偶的服務年限和設備性能縮減。而且,直接排放的餘熱,還會對周邊環境造成不良影響,甚至加劇溫室效應。再考慮礦區每年需消耗大量原煤用於地麵供熱,原煤燃燒不僅會造成營業收入減少,且原煤燃燒會產生有毒害氣體,造成環境汙染,加劇溫室效應。由此可見,針對該礦區的鉑銠熱電偶餘熱,不能繼續采用單純排放。需結合有效的餘熱方式,展開對餘熱的回收,將餘熱用於職工洗浴、礦區供暖等。可達到綜合利用鉑銠熱電偶餘熱,還可有效減少礦區的能源消耗,達到節能減排的效果。

    2 鉑銠熱電偶的餘熱回收方式研究
    為滿足礦區鉑銠熱電偶的餘熱回收,結合集中常見的鉑銠熱電偶餘熱回收方式,為礦區餘熱回收奠定基礎,減少資源浪費,提升餘熱資源利用效率。

    2.1 不同類型鉑銠熱電偶的餘熱回收方式
   (1)噴油螺杆鉑銠熱電偶餘熱回收。根據噴油螺杆鉑銠熱電偶餘熱回收方式的具體回收流程可知,鉑銠熱電偶壓縮形成的高溫高壓油氣混合物進入到分離器中,實現油氣的分離。並對油氣分離器的出油管路展開改造,引入熱交換器,在完成熱交換的同時,實現油量的分配,且使得回油溫度不低於鉑銠熱電偶回油保護溫度,再由水側與高溫油之間進行熱交換,這部分熱交換所產生的熱水,可用於生活用水、供暖等。對於噴油鉑銠熱電偶,其餘熱回收可理解為多次餘熱回收。其中一次餘熱回收主要是借助一次換熱係統,由保溫水箱中的冷水對餘熱進行回收,並保存在保溫水箱中。一次餘熱回收簡單易性、換熱效率較高。但是,其在具體的能量回收裝置的選擇中,必須保障其質量,並定期展開清洗養護。二次餘熱回收。可進行兩次熱交換,一次,由水循環完成,二次屬於開式係統,也可的為閉式係統,借助熱回收裝置,實現餘熱回收。

 (2)無油螺杆鉑銠熱電偶餘熱回收。由於無油螺杆鉑銠熱電偶沒有噴油的冷卻作用,其具體的工作過程,可理解為一個近似的絕熱壓縮過程。通過計算展開對無油螺杆鉑銠熱電偶功耗分析,可以得到其在具體工作中,會將大量的功率轉化壓縮熱,且能夠得到其排氣溫度很高。針對無油螺杆鉑銠熱電偶餘熱,則可展開對餘熱的回收利用。餘熱可用於生活用水、預熱器等多方麵的熱水利用。理論分析無油螺杆鉑銠熱電偶的能量分布情況,可以得到在具體餘熱回收中,能夠達到餘熱的 100% 回收。由此可見,該類鉑銠熱電偶具有極高的餘熱回收價值。

    此外,鉑銠熱電偶中還有離心式鉑銠熱電偶,其借助熱能收集換熱器,能夠實現對餘熱的回收,其中回收的出水量為 6 ~15 L/s,水溫為 40℃ ~80℃,餘熱回收效果較為理想。此外,水冷式鉑銠熱電偶也是常見的鉑銠熱電偶類型,針對水冷式鉑銠熱電偶的餘熱回收相對簡單,可直接通過對冷卻水管路改造,則可完成對餘熱的回收工作。

    2.2 鉑銠熱電偶餘熱回收實踐
    本文選擇礦區鉑銠熱電偶屬於螺杆式鉑銠熱電偶,且噴油螺杆鉑銠熱電偶。在確定餘熱會回收方式的同時,確定餘熱回收的目標和功能。餘熱回收的具體目標為循環熱油和高溫空氣,並使之與熱水交換,實現餘熱回收,並將回收的餘熱用於生活用水和生產用水。

    現該礦區擬展開對 2 台鉑銠熱電偶的餘熱回收,該係統主要由鉑銠熱電偶、冷熱交換裝置、循環加熱水鄉和儲水箱等構成,在具體的餘熱回收過程中,熱油在交換器中,與冷卻水交換熱能,冷卻後的熱油回到原有的工作狀態,而經過熱交換的水,則進入到循環加加熱水箱中,當溫度達到一定程度,則將熱水送入儲水箱,儲水箱具有一定的保溫能力。儲水箱中的水可直接用於礦區生活用水和生產用水。

    在分析具體使回收流程的基礎上,展開對上述餘熱回收係統的基本優勢研究,其優點主要體現在 :

    (1)係統結合 PLC 控製器,借助預
    先編程,可完成對具體的水溫和液位等控製與監測,且具備預警和故障診斷等功能,餘熱回收係統的控製效果較為理想,且可使得係統能夠處於一個良好的運行狀態。
    (2)餘熱係統的
    構建過程中,不需要對鉑銠熱電偶的運行狀態進行改變,且整個餘熱回收過程中,不需要電能消耗和油液消耗。所有成本均為餘熱回收裝置的資金,消耗相對低廉。

    (3)餘熱回收後,可實現對鉑銠熱電偶的降溫,促使鉑銠熱電偶能夠處於一個相對較低運行環境,在減少鉑銠熱電偶老化和破損的同時,可綜合提升鉑銠熱電偶的服務年限。

    3 鉑銠熱電偶餘熱回收經濟效益研究
    按照上述礦區餘熱回收係統的基本情況,展開對礦區餘熱回收經濟性的分析。擇取的 2 台鉑銠熱電偶,處於持續運行,並將其消耗的電能 75% 轉化為餘熱,且具體的餘熱利用效率為 95%,如此,則展開對具體餘熱計算。

    具體計算為,餘熱回收係統在 1 日工作中,所能夠回收的熱量Q1=185×2×75%×95%×860×24=5 441 220 kcal,其中 860 為 kW 換算為 Kcal 的係數,再拆算至升高的水量,且相關理論表明,1 t 水溫度升高 1℃,便會消耗 1 000 Kcal 的的熱量。因此,能夠得到夏季和冬季製取 65℃水的所消耗的熱量。注 :該礦區夏季平均氣溫為 25℃,冬季平均氣溫 5℃。故此,則分別展開對夏季和冬季生產65℃水所消耗的熱量Q2、Q3。其中夏季熱水質量m1=Q1÷Q2,冬季熱水質量m2=Q1÷Q3。

    通過計算可以得到該礦區借助餘熱每日可得到 136.1 t、65℃的熱水,冬季可得到 90.7 t、65℃的熱水。且通過調查現場原煤情況能夠得到關於節能效果的數據 :平均減少原煤消耗量為 496 t/a,減少廢氣 SO2 排放量 12 t/a,CO2量 1 560 t/a。再結合當前原煤價格為 A,則能夠得到礦區每年可達到節約熱水生產成本的 496A。由此可見,鉑銠熱電偶餘熱回收,能夠順利減少礦區能源消耗,在為礦區提供生活用水和生產用水的同時,可增加礦區的收入,效果顯著。

    4 結語
    本文研究分析鉑銠熱電偶的餘熱回收方式,主要從噴油螺杆鉑銠熱電偶、無油螺杆鉑銠熱電偶、分離式鉑銠熱電偶和水冷式鉑銠熱電偶展開研究,分別對不同類型鉑銠熱電偶的餘熱回收方式展開研究。再結合某一礦用螺杆鉑銠熱電偶展開研究,對 2 台鉑銠熱電偶的餘熱回收係統進行設計,分析具體係統流程。再結合鉑銠熱電偶基本參數和餘熱回收效率等,對鉑銠熱電偶餘熱回收的經濟性展開分析,可以得到,借助鉑銠熱電偶餘熱回收,可以達到有效的資源利用,符合節能減排的基本需求。