一、技术原理
文丘里热泵余热余压回收技术的核心原理基于文丘里效应。文丘里管是一个特殊设计的管道,由收缩段、喉管和扩散段组成。当高速流动的高压流体(如高压蒸汽)通过文丘里管的收缩段流向喉管时,流体的流速会急剧增加,根据伯努利原理,流速增加的同时压力会降低,在喉管处形成负压区。
这个负压区就像一个强大的“吸力源”,能够引射周围的低压流体,比如低温冷凝水或低压蒸汽。在引射过程中,高压流体与低压流体充分混合,高压流体的部分能量传递给低压流体,使低压流体的压力得到提升,或者促使其发生闪蒸现象,产生更多的蒸汽。通过这种方式,原本可能被直接排放而浪费掉的余热余压得以回收再利用,实现了能量的高效转化。
二、技术原理
文丘里热泵余热余压回收技术的核心原理基于文丘里效应。文丘里管是一个特殊设计的管道,由收缩段、喉管和扩散段组成。当高速流动的高压流体(如高压蒸汽)通过文丘里管的收缩段流向喉管时,流体的流速会急剧增加,根据伯努利原理,流速增加的同时压力会降低,在喉管处形成负压区。
这个负压区就像一个强大的“吸力源”,能够引射周围的低压流体,比如低温冷凝水或低压蒸汽。在引射过程中,高压流体与低压流体充分混合,高压流体的部分能量传递给低压流体,使低压流体的压力得到提升,或者促使其发生闪蒸现象,产生更多的蒸汽。通过这种方式,原本可能被直接排放而浪费掉的余热余压得以回收再利用,实现了能量的高效转化。
三、应用领域
1. 石化化工行业
在石化化工生产过程中,蒸汽的消耗量大,同时会产生大量的冷凝水和具有一定压力的废气。上海氯碱化工在氯乙烯装置中,对常压冷凝热水槽进行改造,增设文丘里设备。0.8兆帕的低压蒸汽通过文丘里设备喷射,引射冷凝水槽内的水汽,不仅实现了蒸汽回收,还将蒸汽减压至0.2兆帕,满足乙烯氧氯化合成二氯乙烷单元的使用需求。每年可节约0.8兆帕低压蒸汽约2000吨,节省低压蒸汽使用成本30多万元,同时降低了装置的电力消耗。
某石化在乙醇胺再生系统中应用文丘里热泵技术,利用1.0兆帕蒸汽作为喷射动力,回收排放的124℃凝水闪蒸蒸汽,替代原有的减温减压阀。这一举措减少了高压蒸汽的使用量,降低了排放热水的温度,取得了显著的节能效果,每年为企业节省了大量的能源成本。
2. 钢铁行业
钢铁生产是高能耗过程,高炉炼铁和烧结环节会产生大量带有压力的煤气以及余热。在高炉煤气余压回收方面,文丘里热泵技术通过回收煤气的余压能量,将其转化为电能或其他可用能量。在烧结余热回收中,文丘里热泵可回收烧结过程产生的余热,用于预热助燃空气、加热水等,提高了能源利用率,减少了对外部能源的依赖,降低了废气排放对环境的影响。
3. 电力行业
火力发电过程中,汽轮机排出的乏汽含有大量热能。文丘里热泵余热余压回收技术可对这些乏汽进行处理,回收其中的余热。回收的余热用于加热锅炉给水,提高锅炉进水温度,减少燃料消耗,提升发电系统的整体热效率。在热电联产电厂中,该技术还能优化供热系统,提高供热品质和效率,实现能源的梯级利用,提高电厂的综合经济效益和社会效益。
四、技术优势
1. 节能效果显著
能够有效回收生产过程中原本被浪费的余热余压,将其转化为可利用的能源,大大降低了企业的能源消耗。以实际应用案例来看,在多个行业的项目中都实现了可观的节能成果,为企业节省了大量的能源成本。
2. 设备成本较低
相比一些复杂的余热回收设备,文丘里热泵系统的结构相对简单,主要部件为文丘里管和连接管道等,设备的制造、安装和维护成本都相对较低。这使得企业在进行节能改造时,不需要投入过高的资金,具有较高的性价比。
3. 适应性强
该技术可以适应多种不同的工业生产工况和余热余压资源条件。无论是高温高压的蒸汽系统,还是低温低压的冷凝水回收场景,文丘里热泵余热余压回收技术都能发挥其节能优势,具有广泛的应用前景。
4. 环保效益突出
通过回收余热余压,减少了对新鲜能源的消耗,从而降低了能源生产过程中产生的污染物排放。同时,减少了废气、废水的排放,对环境保护起到了积极的作用,助力企业实现绿色可持续发展。
五、实施要点
1. 精准的系统设计
根据不同企业的生产工艺、余热余压资源特点以及实际需求,进行精准的系统设计至关重要。需要精确计算文丘里管的各项参数,合理规划管道布局,确保系统能够与现有生产设备完美匹配,实现最佳的能量回收效果。
2. 严格的设备安装与维护
在安装过程中,要严格按照设计要求进行操作,确保文丘里管和连接管道的安装质量。定期对设备进行维护保养,检查文丘里管是否有磨损、腐蚀,管道是否有泄漏等问题。及时清理设备内部的污垢和杂质,保证系统的正常运行,延长设备的使用寿命。
3. 与其他系统的协同运行
文丘里热泵余热余压回收系统不是孤立存在的,需要与企业的其他生产系统协同运行。在设计和实施过程中,要充分考虑与现有蒸汽系统、冷凝水系统、电力系统等的兼容性,避免对其他系统的正常运行产生影响,确保整个生产过程的稳定性和可靠性。
文丘里热泵余热余压回收技术凭借其独特的原理、显著的节能效果和广泛的应用前景,为工业领域的节能降耗提供了一种创新且有效的解决方案。随着技术的不断发展和完善,相信它将在更多行业得到应用,为推动全球能源可持续发展发挥更大的作用。