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發布時間:2022-01-26 11:36:34 人氣:
在日常工作中,一整套熱工系統,比如鍋爐、各種烘干系統、煅燒設備等等,經常遇到有用戶希望減少排煙排濕甚至希望不要有排放,想讓熱量盡量留在設備里,認為這樣就能提高效率。
是否真是這樣呢?
首先要明確一下,效率包括兩個層面的意思,即生產效率和熱效率,二者雖然有關聯,但卻是完全不同的兩個概念。
生產效率,是一個與時間相關的概念,衡量它的具體指標是速度和產量,比如,生產同樣的產品,一條生產線是10m/s,另一條是12m/s,后面這條線的生產效率高于前面那條。
熱效率,是指輸入的熱量中被有效利用的比例,沒有單位,通常以百分比(%)表示。比如,一臺鍋爐,每小時消耗天然氣100m3(熱值8500kcal/m3),理論產出蒸汽1400kg(蒸汽按600kcal/kg概算),實際產出1200kg,熱效率就是1200/1400=85.7%。熱效率反映的是整個系統的熱平衡情況,即“輸入=輸出”,輸出項中,除了有效利用部分,其余都是熱損失,并且任何一項熱損失的改變,都會打破平衡,都會影響熱效率。
另外需要說明一下,針對有燃燒的熱工系統,需要區分熱效率和燃燒效率,很多人也會將其混為一談,實際上,燃燒效率僅僅針對燃燒過程而言,熱效率則針對整個系統。燃燒效率就是完全燃燒的程度,通俗地說,就是可燃物中的C和H被完全氧化為CO2和H2O而不是其它中間產物,就叫完全燃燒,否則就是不完全燃燒。燃燒效率高是熱效率高的必要條件,反過來,熱效率高,燃燒效率不一定低,可以參考的是,一般氣體和液體燃料的燃燒效率都超過99%,而內燃機的熱效率只有40%左右,火力發電的熱效率也只有40-50%。還有,燃燒產物中通常都有一定的CO,是非充分燃燒的反映,加大助燃空氣量,會減少CO,提高燃燒效率,但有的時候反而會降低熱效率,原因是煙氣量大了,從煙氣排走的熱量也就增加了,這更進一步說明了熱效率涉及的是熱平衡的概念。
其次需要明確,工藝過程中會有各種產物需要排出,有燃料燃燒產生的煙氣(CO2、H2O、O2、N2及其它燃燒產物),有產品排放出的水分或其它氣體,比如,紙張烘干過程中會有水分蒸發出來,油漆干燥過程中會有VOC排放,水泥、陶瓷燒結過程中硅酸鹽會分解并排出各種氣體,等等,這些一般都統稱為廢氣。
系統中的廢氣是要及時排出的,否則會對生產效率和熱效率產生負面影響,嚴重的甚至會危及到系統和設備安全。比如,針對一般的干燥系統,干燥速度和溫度正相關,與濕度負相關,如果(相對)濕度很大,即使溫度很高,也難以干燥,廣東的“回南天”就是例子,因此需要盡快排濕;又比如,在涂裝烘干系統中,油漆揮發出的VOC要及時排出,否則就有可能發生爆炸事故。所以,如果認為這些廢氣溫度較高而想減少或不排放,這是完全錯誤的,如果需要利用它的熱量,需要另外的余熱回收系統才行,而且要進行經濟性比較,看是否合算。
針對常見的鍋爐或類似的燃燒設備,排煙溫度一般在150度左右,很多人就覺得太可惜了,總希望把這個溫度降下來。這個愿望是好的,但實際有兩點需要注意:一是排煙溫度過低,里面的水分(由H氧化得來)會由氣態冷凝為液態(結露),它是酸性的,會腐蝕鍋爐部件,因此,正常情況下,排煙溫度都必須要高于露點(即開始結露的最高溫度,與煙氣成分有關),除非是專門設計的冷凝鍋爐,而露點一般都接近或超過100度;二是排煙溫度150度,實際的排煙熱損失不到10%,而據統計,我們一般的工業系統的熱效率只有30-40%,大約有2/3的熱量損失掉了,排煙熱損失只占總熱損失的15%左右,即排煙溫度對整體的熱效率有影響,但并不起決定性作用。同上面說的一樣,如果想利用煙氣余熱,需要由另外的設備進行回收,并比較其經濟性。
經濟學上有一個成本的概念:世界上沒有免費的午餐,做任何事情都是有成本的,我們只能在不同的選擇中權衡;針對熱工系統,那種想不付出成本而得到收益的想法,是無法實現的,因此,適當的排廢,是提高效率、包括生產效率和熱效率的必要手段。
注:
回南天,春末夏初時珠三角地區的一種天氣狀況,特點是溫度較高,相對濕度接近100%,特征是洗過的衣物久晾不干,地面和墻壁冒水或“出汗”,到處濕漉漉的,人體也無法通過排汗散熱,感覺悶熱。回南天一般要持續兩三天甚至更久,只有等冷空氣南下后才能緩解或消失。
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