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导热油采暖系统设计探究

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摘要:在以往的供热系统中,通常使用高温水或者蒸汽来作为采暖介质,科学技术不断发展,许多先进的技术设备被应用在供暖系统中,对传统供热系统进行了完善和优化,采用高温导热油作为采暖介质,形成了一种新型的采暖供热系统。这种新型的采暖供热系统与传统供热系统相比优越性和经济性比较高,将工业余热作为热源有效提高了资源能源的应用效率,同时也具有一定的环保价值。

关键词:余热利用;导热油;采暖系统设计

1工程概况

文中选取北方地区某厂区作为设计对象,以高温余热为热源,高温导热油为传热介质进行采暖方案的设计,设计暖风机和辐射采暖两种不同形式的末端采暖形式。

1.1设计方案。设计方案中主要利用的就是高温导热油,不经过任何处理直接将其应用采暖中,不与其他介质进行换热处理。高温余热和废热在通过相关设备之后,反复对其进行加热处理,使其温度到达260℃,再利用油泵将导热油输送到各个部位,在导热油输送的位置要使用辐射板作为散热设备。

1.2循环油泵。在选择循环油泵的过程中一定考虑到油泵的实际应用性能,要选择耐腐蚀性和耐高温性良好的油泵,因为这类设备主要进行高温导热油的处理工作,在操作的过程中很容易受到高温油的腐蚀,所以在进行选择的过程中一定要注意,选择专门的设备。在实际应用的过程中,该循环油泵是一个闭式系统。

1.3末端辐射板采暖。以往使用的高温辐射板在进行采暖的过程中,主要是以水来作热量传递媒介,能达到的温度在150℃左右,如果使用饱和蒸汽来作为热量传递的媒介时,其表面温度可以达到190℃左右;在使用高温导热油作为热量传递的媒介时,其表面温度可以达到300℃左右,有时还会高于这个温度。通过这项研究发现,利用导热油进行大范围的采暖工作的效果是非常好的,导热油在应用的过程中其表面温度是非常高的,所以在比较寒冷的地区,可以得到不出的采暖效果。通过研究发现,在保证其他温度相同的情况下,提高辐射板表面的温度,辐射板对外散发的热量就会慢慢增加。我们利用90℃的高温水和260℃的高温导热有带来进行试验,在其他条件相同的情况下,将这两种介分别作为辐射板的导热媒介,所得到的结果是将导热油作为采暖媒介所散发的热量是高温水作为采暖媒介所散发的热量的6倍左右,而两种介质在同种环境下散热所应用的辐射板面积也是相差较大,高温水辐射板是导热油辐射板的6倍,由此可见,在使用导热油作为采暖介质时,不但可以提供较高的温度,而且使用的辐射板面积也比较小,这就在一定程度上节约了投资成本。在实际应用的过程中,有一点是需要考虑的,就是导热油的粘度,其会对导热油的流动性产生一定的影响。

2CFD模拟分析

2.1物理模型的建立。模拟中建立一个尺寸为30m×20m×10m的简化厂房模型,在厂房中的顶板上敷设辐射板,辐射板总面积为140m2,分成4块,每块面积为35m2。

2.2边界条件。厂房中辐射面1设定成恒温的固体壁面,温度T=533K(260℃),顶面2设置成绝热固体壁面,其他面设定成固体壁面,外表面采用第三类对流换热边界条件。

2.3模拟结果。模拟结果主要选择的就是Z=0m处的横截面,通过对该区域温度的分布情况,从而了解整个是室内的温度情况。从厂房的温度测量图表可以看出,厂房的垂直方向的温度出分层的现象,在距离地面30公分的位置,温度在10℃左右,在距离地面2m左右的高度时,温度在20℃左右,从这两个数据可以看出,在应用辐射板时,可以为厂房内人员提供10~20℃的温度,这可以在一定程度上满足厂房内人员的采暖需求。辐射板在实际应用的过程中也可以根据厂房人员对温度的需求来改变面积的大小,以此实现对温度的调节。

3应用性能分析

3.1优越性。利用工业余热、废热来进行热量的供应,其产生的热量是非常大,所以将这类能源进行回收再利用,对采暖系统的建设和能源的可持续发展有着非常重要的作用,其在应用的过程中,不但提高了能源的应用效率,而且也实现了对高温废物的有效处理。并且,利用工业余热和废热作为供暖的原料,比传统煤炭供暖更加的环保,有效降低了对大气环境的污染。使用燃煤方式获取热量,需要利用大量的煤炭资源,产生的热量比较少,使用工业余热获取热量,消耗的能源比较少,而且获得的经济效益比价高,污染物的产量也很少,具有一定的环保作用。

3.2经济性。1)采用余热、废热作为热源,取代了锅炉等设备,而采用高温换热器获得热量减少了设备初投资,同时由于导热油采暖系统中导热油的流速一般高于水系统,虽然导热油的流量高于水的流量,但是实际应用中确实减小了输送管径,节约了初投资。2)放弃使用燃煤、燃油等获取热量的途径,采用余热、废热,节省了大量的化石能源,相比于采用燃煤锅炉供暖期内可减少燃煤9592kg,每年的运行费用也得到了减少。采用余热、废热与高温导热油相结合的采暖系统具有多项优点,以导热油采暖系统作为传统采暖系统的一个补充能够丰富采暖系统的多样性。导热油与工业余热结合的采暖系统相比于传统集中供热具有明显的经济性,具有一定推广价值。

参考文献

[1]张朝军,纪拥军,丁涌,等.导热油间歇余热回收系统,CN203785257U[P].2014.

[2]果乃涛.梁式窑导热油余热利用新技术[J].节能,2016(7):57-58.

作者:张起江 单位:牡丹江热电有限公司热动分场

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