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铂铑热电偶

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铂铑热电偶的余热回收方式分析与研究

来源:www.mms-cn.com作者:发表时间:2019-11-07

    铂铑热电偶在工作过程中,其排气温度较高,蕴含极大的热能,且这些热能具有极高的利用价值。但是,常规铂铑热电偶余热利用不高,也就造成大量能源的损失的情况,不利于节能与资源的综合利用。基于此,本文结合某一煤矿铂铑热电偶余热回收为例,分析具体铂铑热电偶余热回收方式,再展开相关经济性分析,详细内容如下。

    1 铂铑热电偶余热回收的必要性研究
    某煤矿主要选择螺杆铂铑热电偶用于压风机房,共有 3 台螺杆铂铑热电偶。这些铂铑热电偶主要用于矿井和地面用风,经过实际调查发现,铂铑热电偶在具体的工作中,其排气和循环热油的温度均相对较高,可达到 80℃ ~90℃。且煤矿在实际的生产中,并未展开对余热的回收和利用,仅仅借助风扇和水塔,直接将余热排放到空气中。但是,这样一来,不但会造成余热资源浪费,还会对铂铑热电偶本身的运行安全造成影响。相关实践表明,未经处理控制的余热直接排放,会使得铂铑热电偶处于高温运行状态,长期以往,则造成铂铑热电偶的服务年限和设备性能缩减。而且,直接排放的余热,还会对周边环境造成不良影响,甚至加剧温室效应。再考虑矿区每年需消耗大量原煤用于地面供热,原煤燃烧不仅会造成营业收入减少,且原煤燃烧会产生有毒害气体,造成环境污染,加剧温室效应。由此可见,针对该矿区的铂铑热电偶余热,不能继续采用单纯排放。需结合有效的余热方式,展开对余热的回收,将余热用于职工洗浴、矿区供暖等。可达到综合利用铂铑热电偶余热,还可有效减少矿区的能源消耗,达到节能减排的效果。

    2 铂铑热电偶的余热回收方式研究
    为满足矿区铂铑热电偶的余热回收,结合集中常见的铂铑热电偶余热回收方式,为矿区余热回收奠定基础,减少资源浪费,提升余热资源利用效率。

    2.1 不同类型铂铑热电偶的余热回收方式
   (1)喷油螺杆铂铑热电偶余热回收。根据喷油螺杆铂铑热电偶余热回收方式的具体回收流程可知,铂铑热电偶压缩形成的高温高压油气混合物进入到分离器中,实现油气的分离。并对油气分离器的出油管路展开改造,引入热交换器,在完成热交换的同时,实现油量的分配,且使得回油温度不低于铂铑热电偶回油保护温度,再由水侧与高温油之间进行热交换,这部分热交换所产生的热水,可用于生活用水、供暖等。对于喷油铂铑热电偶,其余热回收可理解为多次余热回收。其中一次余热回收主要是借助一次换热系统,由保温水箱中的冷水对余热进行回收,并保存在保温水箱中。一次余热回收简单易性、换热效率较高。但是,其在具体的能量回收装置的选择中,必须保障其质量,并定期展开清洗养护。二次余热回收。可进行两次热交换,一次,由水循环完成,二次属于开式系统,也可的为闭式系统,借助热回收装置,实现余热回收。

 (2)无油螺杆铂铑热电偶余热回收。由于无油螺杆铂铑热电偶没有喷油的冷却作用,其具体的工作过程,可理解为一个近似的绝热压缩过程。通过计算展开对无油螺杆铂铑热电偶功耗分析,可以得到其在具体工作中,会将大量的功率转化压缩热,且能够得到其排气温度很高。针对无油螺杆铂铑热电偶余热,则可展开对余热的回收利用。余热可用于生活用水、预热器等多方面的热水利用。理论分析无油螺杆铂铑热电偶的能量分布情况,可以得到在具体余热回收中,能够达到余热的 100% 回收。由此可见,该类铂铑热电偶具有极高的余热回收价值。

    此外,铂铑热电偶中还有离心式铂铑热电偶,其借助热能收集换热器,能够实现对余热的回收,其中回收的出水量为 6 ~15 L/s,水温为 40℃ ~80℃,余热回收效果较为理想。此外,水冷式铂铑热电偶也是常见的铂铑热电偶类型,针对水冷式铂铑热电偶的余热回收相对简单,可直接通过对冷却水管路改造,则可完成对余热的回收工作。

    2.2 铂铑热电偶余热回收实践
    本文选择矿区铂铑热电偶属于螺杆式铂铑热电偶,且喷油螺杆铂铑热电偶。在确定余热会回收方式的同时,确定余热回收的目标和功能。余热回收的具体目标为循环热油和高温空气,并使之与热水交换,实现余热回收,并将回收的余热用于生活用水和生产用水。

    现该矿区拟展开对 2 台铂铑热电偶的余热回收,该系统主要由铂铑热电偶、冷热交换装置、循环加热水乡和储水箱等构成,在具体的余热回收过程中,热油在交换器中,与冷却水交换热能,冷却后的热油回到原有的工作状态,而经过热交换的水,则进入到循环加加热水箱中,当温度达到一定程度,则将热水送入储水箱,储水箱具有一定的保温能力。储水箱中的水可直接用于矿区生活用水和生产用水。

    在分析具体使回收流程的基础上,展开对上述余热回收系统的基本优势研究,其优点主要体现在 :

    (1)系统结合 PLC 控制器,借助预
    先编程,可完成对具体的水温和液位等控制与监测,且具备预警和故障诊断等功能,余热回收系统的控制效果较为理想,且可使得系统能够处于一个良好的运行状态。
    (2)余热系统的
    构建过程中,不需要对铂铑热电偶的运行状态进行改变,且整个余热回收过程中,不需要电能消耗和油液消耗。所有成本均为余热回收装置的资金,消耗相对低廉。

    (3)余热回收后,可实现对铂铑热电偶的降温,促使铂铑热电偶能够处于一个相对较低运行环境,在减少铂铑热电偶老化和破损的同时,可综合提升铂铑热电偶的服务年限。

    3 铂铑热电偶余热回收经济效益研究
    按照上述矿区余热回收系统的基本情况,展开对矿区余热回收经济性的分析。择取的 2 台铂铑热电偶,处于持续运行,并将其消耗的电能 75% 转化为余热,且具体的余热利用效率为 95%,如此,则展开对具体余热计算。

    具体计算为,余热回收系统在 1 日工作中,所能够回收的热量Q1=185×2×75%×95%×860×24=5 441 220 kcal,其中 860 为 kW 换算为 Kcal 的系数,再拆算至升高的水量,且相关理论表明,1 t 水温度升高 1℃,便会消耗 1 000 Kcal 的的热量。因此,能够得到夏季和冬季制取 65℃水的所消耗的热量。注 :该矿区夏季平均气温为 25℃,冬季平均气温 5℃。故此,则分别展开对夏季和冬季生产65℃水所消耗的热量Q2、Q3。其中夏季热水质量m1=Q1÷Q2,冬季热水质量m2=Q1÷Q3。

    通过计算可以得到该矿区借助余热每日可得到 136.1 t、65℃的热水,冬季可得到 90.7 t、65℃的热水。且通过调查现场原煤情况能够得到关于节能效果的数据 :平均减少原煤消耗量为 496 t/a,减少废气 SO2 排放量 12 t/a,CO2量 1 560 t/a。再结合当前原煤价格为 A,则能够得到矿区每年可达到节约热水生产成本的 496A。由此可见,铂铑热电偶余热回收,能够顺利减少矿区能源消耗,在为矿区提供生活用水和生产用水的同时,可增加矿区的收入,效果显著。

    4 结语
    本文研究分析铂铑热电偶的余热回收方式,主要从喷油螺杆铂铑热电偶、无油螺杆铂铑热电偶、分离式铂铑热电偶和水冷式铂铑热电偶展开研究,分别对不同类型铂铑热电偶的余热回收方式展开研究。再结合某一矿用螺杆铂铑热电偶展开研究,对 2 台铂铑热电偶的余热回收系统进行设计,分析具体系统流程。再结合铂铑热电偶基本参数和余热回收效率等,对铂铑热电偶余热回收的经济性展开分析,可以得到,借助铂铑热电偶余热回收,可以达到有效的资源利用,符合节能减排的基本需求。