生产过程中热能回收经济评价研究

发布时间：2016-08-31 06:58

第 1 章   绪   论 

1.1   研究的背景及意义
企业创新是当前我国企业改革中提出的重要举措，通过企业的管理创新、生产技术创新、产品创新、服务创新等多方面手段来提升企业的生产效率和经济收益，并且为企业争得市场份额添加有力筹码。另一方面近年来雾霾现象在中国多个城市频频出现，严重印象了广大群众的身体健康和日常生活，因此，企业的节能减排工作势在必行。综合上述两方面的因素，对企业的全面改革与创新并兼顾环保概念显得十分重要。 首先，企业的运营都是以营利为目的，其运作的重要环节就是对各个项目的投资决策，从中获取收益保持企业良性运转，而每一项投资的收益多少将直接影响企业的总收益。为了获得更多的经济效益，企业应针对每一个项目进行详细的分析和布置，简要来说包括了资金、设备、人员、技术等多方面的考量，才能保证项目的顺利进行，那么以上环节中最重要的就是技术创新，，通过技术创新不仅仅可以降低成本，同时能够增强企业的竞争能力，甚至可以提升企业市场占有率。本文以麦芽糊精生产线增加热能回收功能这一项目为例，阐明了技术环节的革新对企业收益和公益性提升的重要性。 其次，中国的经济建设不断快速发展，而高速增长的经济需要坚实的工业基础，在工业的不断扩张中，控制污染，节约能耗，提高能源的利用率是我国经济社会发展的一项重要的长远战略方针，同时也是当前面临的一项极为紧迫的问题，热能回收作为一项重要的节能减排技术，将发挥极其重要的作用。
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1.2   热能回收技术的研究现状
本文麦芽糊精生产线改造采用的是热能回收技术，那么热能回收作为余热回收技术之一，应当需要先了解余热回收技术的发展情况。 追述余热回收的历史，我国在二十世纪八十年代仍没有统一归类的技术中心，缺乏必要的法规和标准，企业如何利用余热回收技术目标不清，造成改造方式的混乱性，作为余热回收技术其分类方法灵活，只要合理，那么从哪一个角度都是可行的。但是，实际上余热回收行业缺乏内在规范的表象。2005年之前，余热回收技术受到热源温度的限制，多数回收技术还是零散分布，散布于单项工程的设计应用之中，比如：管式换热器、片状管换热器、辐射式换热器、热媒式换热器等，在工业中得到了较为普遍的应用。随着适用温度范围的拓展，2005年之后余热回收技术已发展到以行业分类，主要分为钢铁行业、化工行业、纺织行业等主要耗能行业来进行区分。并且很多跨行业余热回收技术也逐渐成熟，在多领域中得到了广泛应用。那么在建筑领域余热回收技术发展中，废弃热源依旧单一，主要技术包括了热回收型空调系统与建筑热泵系统，其仍具有提升的空间。虽然没有统一的节能指标，但节能结果目前比较容易计算并进行比对。 在指标评价方面，由于没有一个完整的余热回收技术框架，并且多数项目是建立在个体情况下，具有特殊性和独特性，就难以找出统一的节能评价指标。对于相同的项目，采用不同的热回收方法和技术方案，则会产生不同的结果，甚至在评价结果方面也会有所差异。因此，对项目结果评价和节能标准评价难以统一。应用能源回收提升企业收益的案例在中国的多家企业已经得到了诸多实现，下文简要介绍我国利用能源回收的一些已实施案例：尹军对城市污水中的热能回收与利用的研究（尹军  1998）[1]；贾力,  孙金栋,  李孝萍对天然气锅炉烟气冷凝热能回收的研究（贾力等  2001）[2]；刘殿宇对喷雾干燥塔余热的回收案例的研究（刘殿宇  2007）[3]；岑曦对空气压缩机热能回收系统的开发（岑曦 2010）[4]；伊松林,  姚雪莉,  张璧光,等对常规木材干燥室排汽热能回收的理论预测（伊松林等  2010）[5]；葛海霞,  王随林,  穆连波,等对烟气冷凝热能回收利用装置的优化（葛海霞等  2011）[6]。 通过以上案例的借鉴，针对麦芽糊精生产线现状，对未利用的热能加以回收，实现能源再利用提升企业生产工艺，达到增加项目收益的目的。 
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第 2 章   生产过程热能回收经济评价理论分析

2.1   生产过程热能回收的经济价值 
面对我国现有阶段能源的利用形式，对新的能源进行开发，尽可能的提高能源利用率，已成为我国能源工作的重中之重。对于新型能源的开发工作虽然已经取得了一定程度的进展，但是还远没有达到能够完全取代现有的常规能源的程度。因而在生产过程中的节能得到了高度重视，并且节能作为清洁能源的一种，还能够有效的缓解现有阶段在我国因为以煤为主的能源供需结构所造成的环境污染问题。 节能工作现在已经扩展到广大人民群众生产生活中的方方面面，二其中的工业生产过程中的余热回收利用则是节能工作中非常重要的一个环节。我国现阶段工厂等大型工业企业是煤炭消费的主要客户之一，但目前这些企业的能源综合利用情况比较薄弱，因此导致它们对于能源的消耗总量比较巨大，与此同时这种大量的煤炭消费也对自然环境造成了非常严重的污染。而针对企业生产过程中的热能回收利用则可以很好地帮助节约燃料的消耗，同时降低碳排放量，从而减少对自然环境的污染。 生产过程的能源回收并不是什么新鲜的课题，通过第一章的现状概述不难发现，在企业的生产过程中，对能源的回收利用已经得到了广泛应用，类似的在生产技术上革新和改造对企业带来的效益也是显而易见的。并且对诸多能源的再加工、再利用也可以更进一步的控制和加强生产排污保障环保，为社会公益作出贡献。   
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2.2   生产过程热能回收方式

由余热所在载体的存在形式、温度等方面的不同所决定，热能利用的方式也存在着千差万别。图 2-1 列出了目前生产生活中常见的余热利用方式。    针对不同应用热能生产的产品作业，经常采用不同的热能回收方式，通常我们利用热交换器进行改造。 目前热交换器主要可分为以下几种类型：（1）转轮换热器：转轮式换热器的表面为蜂窝状，涂上一层干燥剂进行热能吸附，把该换热器置于管道中，并分成两部分，轮盘的一侧从热空气中吸收热量储存起来，轮盘旋转到另一侧时，释放出热量，从而达到换热的目的。（2）热管换热器：热管式换热器是依靠自身内部贮存的液体来实现热量传递的，特点是 a、热管密封运行，没有额外的能力损耗，且运行可靠性比较高。b、换热效率高。c、引换热区域为热管外表面，所以易于扩展换热面积。d、冷热液体通过换热器交换，没有泄露问题，因此不会出现交叉污染的情况。e、由于流体流动通道比较宽敞，所以运行的阻力小，能量损失少。f、每根热管都独立运行，比较方便维修。（3）板式换热器：通过板型材料把换热介质与被换热介质相互隔开，互相交错排列，此种换热器的特点是效率较低，体积比较大，采购及维修较低。不同的形式其性能、效率、设备费用、维护难易等也不同。 热交换器中最重要的指标就是热交换效率，在上述交换器中热交换效率最高的是转轮换热器，热管换热器和板式换热器次之。其次我们要考虑热交换器的采购费用和维护费用，设备成本方面热轮换热器成本最高、热管换热器居中、板式换热器较低；维护保养方面热管换热器最易保养、其他保养难度基本相似。  

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第 3 章   麦芽糊精生产过程中热能回收方案设计 ..... 15 
3.1   项目相关内容简介 ...... 15 
3.2   麦芽糊精生产过程中热能回收前的情况 .......... 17 
3.3   热能回收工艺描述、编制基本原则与依据 ...... 18 
3.4   余热回收方案设计 ...... 19
3.4.1   壁温可控的二次换热方案 ........... 20 
3.4.2   尾气侧换热器和空气侧换热器的设计 ....... 23 
3.4.3   不同月份的传热计算 ........... 27 
3.4.4   自动控制系统设计 ....... 28 
第 4 章   麦芽糊精生产过程中热能回收经济效益分析 ..... 30 
4.1   生产过程中热能回收项目投资预算 .......... 30 
4.2   具体经济效益分析 ...... 33 
4.3   麦芽糊精生产过程热能回收结论 ...... 36 
第 5 章   麦芽糊精生产过程中热能回收问题与对策 ......... 37 
5.1   生产过程热能回收存在问题及原因 .......... 37 
5.2   生产过程热能回收完善措施 ...... 38 

第 5 章   麦芽糊精生产过程中热能回收问题与对策 

5.1   生产过程热能回收存在问题及原因 
（1）整个麦芽糊精生产过程中，液化工序也存在较大的余热浪费现象，液化工序中的闪蒸器内物料在闪蒸之前为 140 摄氏度，闪蒸之后变为 100 摄氏度，在这个过程中有大量的热量以气化的形式释放，造成了较多的热能浪费，针对此工序的余热回收将是另一个非常有实用价值的的研究方向。同时放眼麦芽糊精全套生产装置，发现除了液化工序外，脱色工序、过滤工序、离子交换工序以及蒸发浓缩工序均存在不同程度的热能散失的现象，所以研究采用何种方式以及何种材料对上述工序的设备以及管道进行保温具有较强的现实意义与较大的经济效益。 （2）如果热能回收装置在非常低温的情况以下运行，如东北的冬天夜晚可能达到零下 30 摄氏度，一旦喷雾干燥塔因故停车，虽然热能回收装置有换热水排放装置，装置中的某些部件，如自动阀门等仍然可能因为低温而上冻，从而影响系统的再次启动，针对这个问题的解决方法还需要完善，比如增加压缩空气吹扫装置管线内部等功能。压缩空气吹扫的原理是把换热管线与压缩空气管线联通，当换热水被排放之后，在换热器管路内冲入压缩空气，快速流动的压缩空气可以迅速把管路中的剩余水分带走，防止装置结冰影响使用。 （3）在指标评价方面，本次采用了节煤量来衡量热能回收的效果，但是作为目前余热回收的评价方法，如（火用）效率、节油率、节能量和节煤量等都不具有相互可比性，并且对工艺性用能设备而言，受热工制度的影响，评价结果甚至有时并不一致，并导致评价结果存在着不同的结论，有的项目甚至需要综合几个指标，才能得出一个更加合理的结果，那么在此项目中，我们仅以节煤量衡量效果，缺乏全面性。这也是文章的不足之处。 
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结论

热能回收，节能降耗，利国利民，符合当前国家的能源政策以及可持续发展的战略方针。热能回收利用技术的节能潜力是巨大的，有着非常广阔的发展前景，但公众对此尚缺乏足够的了解以及认识，政府部门，科研机构以及工程技术人员应携手共同努力，借鉴国外的优秀成功经验，在行业内部建立科学的，统一的热能回收评价体系，积极地推广和发展热能回收技术，使其尽早服务于社会。 
（1）本热能回收装置为了增大传递热能的效果，在热管换热器中填充的是水，以水作为传递介质，使之构成了液>气>液的热传递过程，因此在建造本设备的过程之中应当做到打水试验，在系统充满水之后进行检查，不可以有渗漏的情况，因为热管之中的水如果泄露在系统之外会严重的影响到喷雾干燥塔的正常运行生产。 
（2）换热设备在热能回收中发挥着至关重要的作用，开展对热能回收换热器的优化研究是提高余热回收利用率的重要手段。由传热方程式 Q=KA△tm 可知，通过增大传热面积 A（采用小直径管，翅片管或者螺纹管等代替光滑管，都可以增大单位体积的传热面积）、增加传热平均温差△tm（传热温差主要由物料以及载热体的温度决定，载热体的温度则和载热体种类有关，选择在合体的时候要考虑技术上的可行性以及经济上的合理性）或者增大传热系数 K（增大流速、改变流动条件或采用较大导热系数的流体以及传热过程中使用有相变的载热体都可以增大传热系数）都能够增大换热设备的效率。同时采用非金属材料，如石墨材料、氟塑料材料、复合材料以及陶瓷材料等采用新型材料的换热设备也有很大的应用价值。 
（3）在喷雾干燥塔的生产过程中，排出的尾气虽然会经过过滤系统的过滤，不过其中依然会含有微量的糊精残留，虽然热能回收装置已经设计了耙式吹灰器和冲洗装置对糊精残留物进行清理，不会对装置本身造成问题，但是排出的糊精残留会对环境造成少量的污染，如何通过热能回收系统能够把这一部分排出的糊精残留进行集中处理是下一步可以进行完善的功能。可以考虑使用大型滤布过滤装置对排出的麦芽糊精进行收集，因为涉及到食品安全问题，与外界环境接触过后的麦芽糊精不可以直接作为物料回填再利用，但是可以把这部分麦芽糊精集中收集后与其他生产附属品如蛋白等混合用于制作饲料的原材料。 
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参考文献(略)

本文编号：106432