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排烟排湿与效率略谈

发布时间:2022-01-26 11:36:34 人气:

在日常工作中,一整套热工系统,比如锅炉、各种烘干系统、煅烧设备等等,经常遇到有用户希望减少排烟排湿甚至希望不要有排放,想让热量尽量留在设备里,认为这样就能提高效率。

是否真是这样呢?

首先要明确一下,效率包括两个层面的意思,即生产效率和热效率,二者虽然有关联,但却是完全不同的两个概念。

生产效率,是一个与时间相关的概念,衡量它的具体指标是速度和产量,比如,生产同样的产品,一条生产线是10m/s,另一条是12m/s,后面这条线的生产效率高于前面那条。

热效率,是指输入的热量中被有效利用的比例,没有单位,通常以百分比(%)表示。比如,一台锅炉,每小时消耗天然气100m3(热值8500kcal/m3),理论产出蒸汽1400kg(蒸汽按600kcal/kg概算),实际产出1200kg,热效率就是1200/1400=85.7%。热效率反映的是整个系统的热平衡情况,即“输入=输出”,输出项中,除了有效利用部分,其余都是热损失,并且任何一项热损失的改变,都会打破平衡,都会影响热效率。

另外需要说明一下,针对有燃烧的热工系统,需要区分热效率和燃烧效率,很多人也会将其混为一谈,实际上,燃烧效率仅仅针对燃烧过程而言,热效率则针对整个系统。燃烧效率就是完全燃烧的程度,通俗地说,就是可燃物中的C和H被完全氧化为CO2和H2O而不是其它中间产物,就叫完全燃烧,否则就是不完全燃烧。燃烧效率高是热效率高的必要条件,反过来,热效率高,燃烧效率不一定低,可以参考的是,一般气体和液体燃料的燃烧效率都超过99%,而内燃机的热效率只有40%左右,火力发电的热效率也只有40-50%。还有,燃烧产物中通常都有一定的CO,是非充分燃烧的反映,加大助燃空气量,会减少CO,提高燃烧效率,但有的时候反而会降低热效率,原因是烟气量大了,从烟气排走的热量也就增加了,这更进一步说明了热效率涉及的是热平衡的概念。

其次需要明确,工艺过程中会有各种产物需要排出,有燃料燃烧产生的烟气(CO2、H2O、O2、N2及其它燃烧产物),有产品排放出的水分或其它气体,比如,纸张烘干过程中会有水分蒸发出来,油漆干燥过程中会有VOC排放,水泥、陶瓷烧结过程中硅酸盐会分解并排出各种气体,等等,这些一般都统称为废气。

系统中的废气是要及时排出的,否则会对生产效率和热效率产生负面影响,严重的甚至会危及到系统和设备安全。比如,针对一般的干燥系统,干燥速度和温度正相关,与湿度负相关,如果(相对)湿度很大,即使温度很高,也难以干燥,广东的“回南天”就是例子,因此需要尽快排湿;又比如,在涂装烘干系统中,油漆挥发出的VOC要及时排出,否则就有可能发生爆炸事故。所以,如果认为这些废气温度较高而想减少或不排放,这是完全错误的,如果需要利用它的热量,需要另外的余热回收系统才行,而且要进行经济性比较,看是否合算。

针对常见的锅炉或类似的燃烧设备,排烟温度一般在150度左右,很多人就觉得太可惜了,总希望把这个温度降下来。这个愿望是好的,但实际有两点需要注意:一是排烟温度过低,里面的水分(由H氧化得来)会由气态冷凝为液态(结露),它是酸性的,会腐蚀锅炉部件,因此,正常情况下,排烟温度都必须要高于露点(即开始结露的最高温度,与烟气成分有关),除非是专门设计的冷凝锅炉,而露点一般都接近或超过100度;二是排烟温度150度,实际的排烟热损失不到10%,而据统计,我们一般的工业系统的热效率只有30-40%,大约有2/3的热量损失掉了,排烟热损失只占总热损失的15%左右,即排烟温度对整体的热效率有影响,但并不起决定性作用。同上面说的一样,如果想利用烟气余热,需要由另外的设备进行回收,并比较其经济性。

经济学上有一个成本的概念:世界上没有免费的午餐,做任何事情都是有成本的,我们只能在不同的选择中权衡;针对热工系统,那种想不付出成本而得到收益的想法,是无法实现的,因此,适当的排废,是提高效率、包括生产效率和热效率的必要手段。

注:

回南天,春末夏初时珠三角地区的一种天气状况,特点是温度较高,相对湿度接近100%,特征是洗过的衣物久晾不干,地面和墙壁冒水或“出汗”,到处湿漉漉的,人体也无法通过排汗散热,感觉闷热。回南天一般要持续两三天甚至更久,只有等冷空气南下后才能缓解或消失。

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