燃?xì)忮仩t煙氣余熱在溫室大棚中的利用

張力 石衛(wèi)忠

摘要：燃?xì)忮仩t熱損失中，主要為排煙熱損失。通常燃?xì)忮仩t的排煙溫度較高，排煙溫度為90～130℃[1]，這么高的排煙溫度帶有大量的余熱，如果不經(jīng)過回收直接排放會(huì)造成極大的浪費(fèi)。大量的熱能直接排放進(jìn)大氣，不僅造成能源的巨大浪費(fèi)，也對(duì)環(huán)境有很大的影響，是城市熱島效應(yīng)的罪魁禍?zhǔn)字?。本文著重論?臺(tái)29WM燃?xì)鉄崴仩t煙氣余熱回收利用上，通過把煙道通入溫室大棚，煙氣通過管道在溫室大棚中和空氣進(jìn)行換熱，對(duì)煙氣余熱進(jìn)行回收利用。

關(guān)鍵詞：煙氣余熱;溫室大棚;鍋爐

1方案概況

某縣城集中供熱熱源廠擬建設(shè)5臺(tái)29WM燃?xì)鉄崴仩t，其具體情況為：5臺(tái)29WM燃?xì)鉄崴仩t使用天然氣，耗氣量15390m3/h，年耗氣量48755520m3/h;鍋爐熱效率為96%，每臺(tái)鍋爐排放煙氣流量Qr=45061m3/h，排煙溫度為100℃;熱源廠周邊為農(nóng)田。

現(xiàn)設(shè)計(jì)鍋爐煙氣余熱利用系統(tǒng)，采用煙道通過周圍農(nóng)田溫室大棚，煙氣通過煙氣管道和溫室大棚空氣進(jìn)行換熱，對(duì)煙氣余熱進(jìn)行回收利用。

2溫室大棚需用熱負(fù)荷

2.1設(shè)計(jì)參數(shù)

溫室大棚尺寸：長(zhǎng)100m，寬15m，高3m。

本方案取溫室大棚蔬菜適宜溫度為20℃。

安澤縣氣象參數(shù)：室外設(shè)計(jì)溫度：-12℃。

2.2溫室大棚需用熱負(fù)荷

溫室大棚的采暖熱負(fù)荷Q4：

3鍋爐煙氣參數(shù)

每臺(tái)鍋爐排放煙氣流量Qr=45061m3/h，排煙溫度為100℃（進(jìn)大棚溫度），煙氣酸露點(diǎn)溫度約為55℃[2]，本方案只利用煙氣顯熱，設(shè)定煙氣出大棚溫度為75℃。煙氣比熱容Cp=0.997J/g℃（83℃）

4鍋爐煙氣余熱回收設(shè)計(jì)方案

鍋爐排煙溫度為100℃這種低溫?zé)煔饩哂芯薮蟮臐摕豳Y源，可以通過溫室大棚來繼續(xù)回收利用。

單臺(tái)鍋爐小時(shí)耗氣量3078Nm3/h，煙氣量V=45061Nm3/h，煙氣密度ρ：ρ=1.338kg/m3

4.1鍋爐煙氣熱負(fù)荷計(jì)算

單臺(tái)鍋爐煙氣每小時(shí)通過大棚釋放的熱量Q5：Q=Cp·ρ·V·Δt=0.997*1.338*45061*25=1502769kJ/h

單臺(tái)鍋爐煙氣熱功率Q6=Q5/3600=417kW，滿足溫室大棚用熱需求。

4.2換熱面積計(jì)算

29WM鍋爐煙氣管道管徑為1.2m，管道放置在大棚蔬菜或者花卉底下。為了便于施工管理，把管徑由1.2m換成4根管徑為0.6m的管子。

煙氣參數(shù)：進(jìn)口溫度Ti=100℃，出口溫度To=75℃，平均外壁溫度T1=83℃。

空氣參數(shù)：大棚適宜溫度T2=20℃，管道外壁和大棚空氣平均溫度T3=（83+20）/2=52℃，查52℃空氣參數(shù)：ρ=1.093kg/m3，Cp=1.005J/g℃，λ=2.83×10-2，ν=17.95×10-6，Pr=0.699

需要管徑為0.6m管子長(zhǎng)度L=Q4/π·D·hΔt=860m

計(jì)算得出如果采用管徑為0.6m的煙管道長(zhǎng)度需要860m，這么長(zhǎng)的管道在100m長(zhǎng)的大棚里面不太好布置。因此，將大棚煙管道換為翅片管，同樣長(zhǎng)度翅片管換熱面積是光管的4倍以上。選取翅片管管徑為0.3m，所需要翅片管長(zhǎng)度l=860/2=430m，可以選取四根管徑為0.3m的翅片管，則每根翅片管長(zhǎng)度為108m。

5增加煙管煙道阻力對(duì)鍋爐原有風(fēng)機(jī)的影響

煙道通過溫室大棚之后才通過煙囪排放，煙道阻力有所增加。需要核算風(fēng)機(jī)出力裕量，以保證最大允許的阻力增加值在風(fēng)機(jī)裕量之內(nèi)。煙管沿程阻力計(jì)算[4]公式為

局部阻力計(jì)算公式為

經(jīng)計(jì)算得煙道阻力增加值為126.4Pa，阻力增加值比較小，在風(fēng)機(jī)出力裕度之內(nèi)，不需要額外添置風(fēng)機(jī)。

6結(jié)論

此方案把鍋爐的高溫?zé)煔庥酂峄厥绽?，回收熱能用于溫室大棚空氣升溫，達(dá)到了節(jié)約能源、減少能耗的目的，投資很少，并且溫室大棚能帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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