熱油系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化

姚春權(quán)，郭秉堅(jiān)

（廣東生益科技股份有限公司，廣東東莞 523808）

0 引言

熱油系統(tǒng)中為了節(jié)能，管路設(shè)計(jì)上一般都會設(shè)置1-2 個(gè)蓄熱節(jié)能器，蓄熱節(jié)能器可起到儲存熱量、分級供熱的作用。但在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)蓄熱節(jié)能器在閥門設(shè)置上存在不完善的地方，改進(jìn)閥門設(shè)置可以達(dá)到進(jìn)一步節(jié)能的目的。

1 原因分析

圖1 原有熱油系統(tǒng)

分析導(dǎo)致熱油熱量損失的主要原因是蓄熱節(jié)能器1 和蓄熱節(jié)能器2 的進(jìn)油口都沒有安裝閥門，蓄熱節(jié)能器內(nèi)的油與管道內(nèi)的油互通，發(fā)生熱對流。

2 規(guī)劃方案

針對蓄熱節(jié)能器進(jìn)油口處熱油熱量散失較大的問題提出2個(gè)改善方案：

方案1：進(jìn)油口加裝膜式閥，合并雙蓄熱節(jié)能器。

在蓄熱節(jié)能器1 的進(jìn)油口處加裝膜式閥，將蓄熱節(jié)能器1和蓄熱節(jié)能器2 串聯(lián)為1 個(gè)蓄熱節(jié)能器。進(jìn)油口處加裝膜式閥后需連接1 段1/2"無縫管與主管路相連以作熱油膨脹用。

該方案最初的設(shè)想是在每個(gè)蓄熱節(jié)能器進(jìn)油口都加裝1 個(gè)膜式閥，但由于現(xiàn)場空間限制，蓄熱節(jié)能器2 進(jìn)油口處無法加裝膜式閥，所以才需要將2 個(gè)蓄熱節(jié)能器串聯(lián)為1 個(gè)蓄熱節(jié)能器，如圖2 所示。

圖2 蓄熱節(jié)能器串聯(lián)

方案2：雙蓄熱節(jié)能器進(jìn)油口各加裝止回閥。

在每個(gè)蓄熱節(jié)能器進(jìn)油口處加裝止回閥，止回閥閥板上鉆1 個(gè)Φ16 小孔以作熱油膨脹用，如圖3 所示。

圖3 蓄熱節(jié)能器加裝止回閥

以上方案1 和方案2 各有優(yōu)缺點(diǎn)，通過從改造工作量、熱損失、運(yùn)作模式及熱量利用和施工工期4 個(gè)維度來綜合分析，具體分析見表1。

通過以上具體分析，方案2 的改造工作量較小、熱損失滿足要求、運(yùn)作模式合理，經(jīng)綜合分析，該項(xiàng)目選用方案2 進(jìn)行優(yōu)化改造。

3 改造效果

采用方案2 對壓機(jī)熱油系統(tǒng)進(jìn)行了改造，改造完成10 天后按照圖4 的A、B、C、D 4 個(gè)工藝時(shí)間點(diǎn)采集數(shù)據(jù)。

對1#壓機(jī)（已改造）和2#壓機(jī)（未改造）分別采集了4 組溫度數(shù)據(jù)，見表2、表3、表4 和表5，其中循環(huán)記錄蓄熱節(jié)能器內(nèi)的熱油（或冷油）剛儲進(jìn)蓄熱節(jié)能器時(shí)和被趕出之前的入口、出口溫度。

表1 方案分析

圖4 改造后的數(shù)據(jù)曲線

由于發(fā)生熱對流的主要是進(jìn)油口處，所以只分析蓄熱節(jié)能器的入口溫度數(shù)據(jù)。

A—B：是壓機(jī)的升溫過程，蓄熱節(jié)能器內(nèi)的熱油被趕出到壓機(jī)，蓄熱節(jié)能器內(nèi)儲存的是冷油；

B—C：是壓機(jī)升溫完畢和開始降溫的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，也是蓄熱節(jié)能器冷、熱油交換的過渡點(diǎn)；

表2 1#壓機(jī)1#蓄熱節(jié)能器（已改造）溫度數(shù)據(jù) ℃

表3 1#壓機(jī)2#蓄熱節(jié)能器（已改造）溫度數(shù)據(jù) ℃

表4 2#壓機(jī)1#蓄熱節(jié)能器（未改造）溫度數(shù)據(jù) ℃

表5 2#壓機(jī)2#蓄熱節(jié)能器（未改造）溫度數(shù)據(jù) ℃

C—D：是壓機(jī)的降溫過程，蓄熱節(jié)能器內(nèi)的冷油被趕出到壓機(jī)，蓄熱節(jié)能器內(nèi)儲存的是熱油；

D—A：是壓機(jī)降溫完畢和開始升溫的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，也是蓄熱節(jié)能器熱、冷油交換的過渡點(diǎn)。

B—C 和D—A 這2 個(gè)階段是蓄熱節(jié)能器內(nèi)的冷、熱油互換的過渡點(diǎn)，不能表征出油停留在蓄熱節(jié)能器內(nèi)的這段時(shí)間因熱對流發(fā)生溫度變化的過程，只有A—B 和C—D 這2 個(gè)階段才能表征這一溫度變化過程：A—B 表征的是蓄熱節(jié)能器內(nèi)的冷油因發(fā)生熱對流而升溫的過程，C—D 表征的是蓄熱節(jié)能器內(nèi)的熱油因發(fā)生熱對流而降溫的過程。表6、表7、表8 和表9 統(tǒng)計(jì)了A—B 和C—D 這2 個(gè)階段的溫度變化數(shù)據(jù)，其中循環(huán)記錄蓄熱節(jié)能器內(nèi)的熱油（或冷油）剛儲進(jìn)蓄熱節(jié)能器時(shí)和被趕出之前的入口、出口溫度。

表6 1#壓機(jī)1#蓄熱節(jié)能器（已改造）溫度變化數(shù)據(jù)℃

表7 1#壓機(jī)2#蓄熱節(jié)能器（已改造）溫度變化數(shù)據(jù)℃

表8 2#壓機(jī)1#蓄熱節(jié)能器（未改造）溫度變化數(shù)據(jù)℃

表9 2#壓機(jī)2#蓄熱節(jié)能器（未改造）溫度變化數(shù)據(jù)℃

分析這2 個(gè)階段的溫度變化，可發(fā)現(xiàn)已改造（1#壓機(jī)）和未改造（2#壓機(jī)）的溫度變化數(shù)據(jù)相差甚大。已改造的1#壓機(jī)1#蓄熱節(jié)能器的溫度變化分別是：A—B 階段1.7～3.9 ℃，C—D 階段2.7～4.7 ℃；未改造的2#壓機(jī)1#蓄熱節(jié)能器的溫度變化分別是：A—B階段59.7～83 ℃，C—D 階段23.1～38.4 ℃。詳見表10 和圖5。

表10 1#蓄熱器溫度數(shù)據(jù) ℃

已改造的1#壓機(jī)2#蓄熱節(jié)能器的溫度變化分別是：A—B階段6.9～11.6 ℃，C—D 階段1.8～4.8 ℃；未改造的2#壓機(jī)2#蓄熱節(jié)能器的溫度變化分別是：A—B 階段74.8～96.4 ℃，C—D 階段19.1～24.3 ℃。詳見表11 和圖6。

圖5 已改造與未改造1#蓄熱節(jié)能器的數(shù)據(jù)對比

表11 2#蓄熱器溫度數(shù)據(jù) ℃

圖6 已改造與未改造2#蓄熱節(jié)能器的數(shù)據(jù)對比

從以上數(shù)據(jù)分析和柱狀圖表可以看出，改造后的熱油熱量損失明顯減少，改造達(dá)到預(yù)期效果。

4 改造方案

4.1 改造原理（圖7）。

圖7 改造原理

4.2 改造前后平均溫差

已改造與未改造蓄熱節(jié)能器的平均溫差數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，見表12和表13：

1#蓄熱節(jié)能器內(nèi)平均交換溫度差：

A—B 階段：（66.975-3.1）/2=31.9375 ℃

表12 1#蓄熱節(jié)能器的溫差數(shù)據(jù) ℃

表13 2#蓄熱節(jié)能器的溫差數(shù)據(jù) ℃

C—D 階段：（-29.775+3.8）/2=-12.9875 ℃

注：出口已安裝有閥門，基本不發(fā)生熱對流，所以出口溫差可認(rèn)為是0 ℃

2#蓄熱節(jié)能器內(nèi)平均交換溫度差：

A—B 階段：（88.7-9.4）/2=39.65 ℃

C—D 階段：（-24.3+3.475）/2=-9.2875 ℃

注：出口已安裝有閥門，基本不發(fā)生熱對流，所以出口溫差可認(rèn)為是0 ℃。

4.3 雙蓄熱節(jié)能器改造節(jié)能成果：

熱煤油每kg 升高1 ℃，需吸收的熱量為0.63 大卡，每個(gè)蓄熱節(jié)能器內(nèi)油量按4 m3計(jì)算，200 ℃時(shí)熱煤油的密度為0.765 kg/dm3，即每個(gè)蓄熱節(jié)能器內(nèi)油量為4 000×0.765=3 060 kg，每升高1 ℃需吸收熱量0.63×3 060=1 927.8 大卡。

1#蓄熱節(jié)能器節(jié)省熱能：31.9375×1 927.8+12.9875×1 927.8=86 606.05 大卡

2#蓄熱節(jié)能器節(jié)省熱能：39.65×1 927.8+9.2875×1 927.8=94 346.53 大卡。

2 個(gè)蓄熱節(jié)能器總共節(jié)省熱能：86 606.05+94 346.53=18.095 萬大卡

節(jié)省的熱能是通過燃?xì)馊紵龔腻仩t中獲得，鍋爐效率按85%計(jì)算，每標(biāo)方天然氣的熱值約為8 000 大卡，則需要天然氣量為：18.095 萬大卡÷0.85÷0.8 萬大卡/m3=26.61 m3。每標(biāo)方天然氣按2.8 元/m3計(jì)算，每臺機(jī)每天壓8 爐，1 年按340 天生產(chǎn)計(jì)算，則可節(jié)約天然氣價(jià)值為：26.61 m3/爐×8 爐/天×2.8 元/m3×340 天=20.27 萬元

改造后1 臺壓機(jī)1 年可節(jié)約天然氣價(jià)值為20.27 萬元。