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设计目的

本设计利用某公司一台500Kwa沼气发电机组,利用高温水和高温烟气余热用于自20℃加热产生90℃热水用于生产。该电站一台500Kwa燃气发电机组,发电功率约为450Kw/h,根据济南柴油机股份有限公司的测试结果表明,所燃气体只有36%的热量用来发电,约有38%的热量通过高温烟气排空。为充分利用余热,设计一套余热利用系统,充分利用高温烟气热量,使所燃气体总热量70%得到应用。

系统组成及原理

系统主要由烟气——水热交换器、给水泵或热水循环泵、阀门仪表、保温输水管线组成。

由以上部分组成一个循环系统,该系统由给水泵或热水循环泵作为动力源,采用烟气——水热交换器,加热水介质,产生热水,供生产生活应用。

系统的设计压力为1.0Mpa,水介质工作温度在100℃,循环水流量为9100千克/小时,热交换量为64万大卡/小时,

热工计算

(一)高温水的余热利用

缸套水参数:

按进水温度70℃;

出水温度85℃;

流量20立方米/小时;

如果将20℃,流量为9100千克加热。则提高温度为:

Kg×(85℃-70℃)÷9100Kg=33℃

也就是说自20℃提高到53℃

(2)高温烟气的余热利用

沼气在空气中完全燃烧公式:

 

沼气在空气中不完全燃烧公式:

 

目前济南柴油机股份有限公司生产的500kW沼气发电机组正常运转时,发电功率为450kW、排烟温度为530℃左右,当热交换器出水温度为100℃左右时,它排出的烟气温度为130℃,沼气完全燃烧时沼气和空气的体积比为1:9,为使燃料充分燃烧,一般燃气与空气的混合比例为1:11,(按1m3发2.0度电计算)

500kW机组的耗气总量为:450/2.0×(1+11)=2700m3/h。

平均重量按1.25kg/m3计算,总重:2700×1.25=3375kg

排烟的比热容按烟道气体计算

(烟道气体的成分 CO 13%  H2O 11%  N276%,在100℃~600℃的平均定压比热容为0.26kcal/kg·℃)

 

 

数据列表

定压比热容(kcal/kg.℃)

烟道气体

空气

100℃

0.255

0.241

200℃

0.262

0.245

300℃

0.268

0.250

400℃

0.275

0.255

500℃

0.283

0.261

600℃

0.290

0.266

一台发电机组可利用排烟余热产生热量为:

(530-130)×0.26×3375×0.98=kcal/h

   按进水温度53℃计算,水量为9100千克,则水温提高温度为:

             kcal/h÷9100Kg=37.8℃

也就是说自53℃提高到90℃

 

注:沼气实际在缸内燃烧不完全,产生一定量的一氧化碳,并在排气管中继续燃烧;实际烟气排出的热能比计算值要多。

 

 

简单烘干计算:

1.发电机烟气热能每小时可蒸发的水量计算:

烟气条件:流量=2100m3/h  温度=600度 

热能(kcal/h)=0.25*流量*温度=0.25*2100*600=

经验估算法:每蒸发1L水最少需要1000kcal

则/1000=315L=315kg  即发电机烟气热能每小时可蒸发掉315kg水。

2.经过发电机烟气干燥后的原料肥含水率计算

按24小时工作工作制,我们每小时需要干燥处理2000kg/h, 含水量75%的原料肥。

含水量=2000*75%=1500kg

经过干燥处理后的百分比含水量=(1500-315)/(2000-315)=0.70=70%

即经烟气烘干的肥料含水率为70%,

最终结论是生活垃圾处理厂用发电机尾气余热烘干所制出的肥料,只能脱掉5%左右的水份。

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