余热的利用与热能的节约

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1．硫铁矿沸腾焙烧炉(或机械炉)炉气的余热利用

(1)燃烧的反应式及燃烧热值如表14—2-111所示。

表14-2-111

采用两段闪急汽化，以回收连续蒸煮器热洗区上部抽出黑液的热量，并用此加热汽蒸器中的木片和药液，或预热木片槽的木片，或送黑、红液多效蒸发器，如图14—2-54所示。

图14—2—55表明几乎所有闪急蒸汽都可以回收回用。

❷ 将液比降低到最低值。木片充分浸渍后，尽量排除多余药液、使液比降低到最低值，以减少热能消耗。图14—2—56表示将木片，木片中的水分，白液及黑液(有时加入)加热到蒸煮温度(155～180℃)所需的热量，值得注意的是：加热绝干木片和白液所需要的热量，仅为加热木片中水分及黑液所需要热量的一半。

1—黑液 2—木片水分 3—白液 4—绝干木片

最近美国发展了一种逆流浸渍技术，即用白液置换木片中的水分。图14-2-59示出采用逆流浸渍后，可使每吨浆节约418680～1046700kJ(100000～250000kcal)的蒸煮热量。

1—总用量 2-蒸煮用高压蒸汽 3—燕煮用低压蒸汽

❸ 热冷凝水应送回锅炉房作为锅炉用水。为此，木片和药液应进行间接加热；这样既减少了加热锅炉补充水的用汽量(图14-2-58)，也避免了用直接通汽而稀释蒸煮液和黑液，从而降低了黑液蒸发时的用热量。

❹ 蒸煮要均衡用汽，以取得锅炉最高效率。一般动力锅炉热效率为80～85%，但在间歇蒸煮的浆厂，由于用汽波动，锅炉热效率降低到76～82%；连续蒸煮用汽稳定，效率要高些。

❺ 洗浆和漂白都应在高浓下进行，避免泵送大量稀浆液。蒸煮后采用10%浓度的高浓扩散洗浆系统，可以节约动力和蒸发浓缩的热量。置换漂白蒸汽消耗量较低(图14-2-59)。

❻ 制浆过程中其他的热能节约措施：

a．蒸煮采用两段升温法：开始用343kPa(3．5kgf／cm²)蒸汽升温(汽轮机背压)，到蒸煮中，后期用980kPa(10kgf／cm²)蒸汽升温到最高温度。这样，可减少高压蒸汽用量，并增加背压发电量。

b．采用电子计算机进行程序控制，对节约间歇蒸煮用汽特别有效。据报道，可降低蒸汽消耗量10%左右，高者可达30%。

c．采用连续蒸煮方法，每吨浆可节约用汽0．5t蒸汽(用汽量连续蒸煮为2．0t汽／t浆、间歇蒸煮为2．5t汽／t浆)。

(2)抄纸方面的热能节约：

❶ 降低进入烘缸的水分

进入烘缸时的水分含量与烘缸纸页的蒸汽量之间的关系，如表14—2-116所示。

表14-2-116

图注：抄速259m／min，601b书籍用纸一例

b．提高压榨效率：由普通压榨改为沟纹压榨。国内某厂由普通压榨改为沟纹压榨及针刺毛毡后，降低水分情况如表14—2—119所示。

表14-2-119

不同烘缸直径、水环厚度与纸机车速的关系如图14—2—62所示。

1—直径1000mm 2—直径1500mm 3—直径1800mm

c．因为空气膜对传热的阻力差不多是铸铁烘缸壳阻力的1600倍，因此，目前在纸机上多改导辊为热风辊及采用横吹风的方法，以加速纸页与烘缸之间空气的排出，提高传热效率。据资料报道如排出浆料中的空气可节汽7%。

d．减少蒸汽中空气的含量，烘缸内空气对蒸汽温度的影响如表14—2-126所示。

表14-2-126

❷ 图14—2—64为硫酸露点温度依硫酸含量的变化(在对数标度上绘制的)。

在压力为127．7kPa(960mmHg)时计算的三种水蒸汽浓度值的硫酸露点与硫酸气百万分率的对比。

锅炉操作的温度必须在这露点以上，过高会降低锅炉效率，过低又会产生腐蚀，只有在略高于露点的情况下操作，才会产生较大的锅炉效率。

❸ 省煤器的进口水温度应至少高出露点5～10℃，出口水温度应至少低于锅炉饱和蒸汽温度20～30℃。

❹ 排烟温度在无分析检验仪器的情况下，可参考表14—2-128采用。

表14-2-128

❺ 省煤器内烟气流速可按表14—2—129采用。

表14-2-129

为了避免形成气塞，省煤器内水流速度不低于0．3m／s。

❻ Φ76铸铁省煤器单根管数据如表14-2-130所示。

表14-2-130

❼ 铸铁省煤器设计计算可按哈尔滨工业大学提出的简化计法进行。

哈尔滨工业大学提出的简化算法：

a．省煤器吸热量：

式中：——省煤器总吸热量，(kJ／h)；

D——锅炉蒸发量，(kg／h)；

t″——省煤器出口水温，℃(取低于饱和汽温40℃)；

t′——给水温度，℃。

b．平均温差按下式计算：

式中：⊿t_max，⊿t_min——省煤器出入口处烟气对水的温差℃；

ψ——修正系数，见表14-2-131。

表14-2-131

当烟气和水相互成逆流时，可得：

式中：θ′——烟气进入省煤器时温度，℃(可按锅炉厂资料选定)；

式中：θ″——出省煤器烟温，℃；

c．烟气流量由下式计算：

式中；Q_x——锅炉总吸热量，kJ／h，其计算：

式中；D——锅炉蒸发量，kg／h；

i_y″——蒸气焓，kJ／kg；

i^{——给水焓，kJ／kg；}

η——锅炉效率，以小数表示；

Q↓（pj——烟气平均温度，℃；

b——燃料系数，见表14-2-132。

表14-2-132

——省煤气处的平均空气过剩系数，可按下式计算：

式中：α_e——炉膛过剩空气系数；

⊿α_p——各处漏风系数；

⊿α_sm——省煤器漏风系数。

d．烟气流速按下式计算：

式中：A——烟气通路有效断面积，m³。

e．铸铁省煤器传热系数K〔kcal／(m²·h·℃)〕，可查表14-2-133。

表14-2-133

注：1kcal=4．1868kJ

f．省煤器受热面积F^′的计算可按下式进行；

式中：Q′_sm——省煤器总吸收热量；

K——铸铁省煤器传热系数，查表14-2-141；

⊿t_pj——平均温差。

(2)在锅炉尾部增设空气预热器，在锅炉给水温度较高(80～100℃以上时)或根据燃烧需要，可在省煤器的出口处安设空气预热器，以进一步降低炉烟排出温度，提高热效率。

(3)安装膨胀器以回收定期或连续排污的热能，其流程可为：

锅炉排污膨胀器的选择，可按下式计算：

式中：V——膨胀器的容积，m³；

D^′_n，U_n——膨胀器引出排汽量及其比容，kg／h，m³／kg；

x——排污汽的干度，约0．85～0．90；

w_n——膨胀器允许的容积负荷，400～1000m³／m³空间。

(4)当燃烧重油(渣油，燃料油)时，其加热重油的蒸汽冷凝水和伴热管的冷凝水，均可以通过换热器以回收热量，或通过除油器以直接回收冷凝水。

(5)回收所有采暖设备的冷凝水和浆、纸工艺系统的冷凝水。