姚志強(qiáng)

【摘要】主要介紹人防工程中柴油發(fā)電機(jī)組尾氣余熱利用的一般做法、熱交換器的原理、以及示例工程的設(shè)備計(jì)算與選型。

【關(guān)鍵詞】人防工程；發(fā)電機(jī)組；生活熱水；廢熱利用

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的飛速發(fā)展，能源的供應(yīng)也越來越緊張，近幾年來，柴油發(fā)電機(jī)組也得到了廣泛的應(yīng)用。由于體積小，靈活，輕便，配套齊全，便于操作和維護(hù)，所以廣泛應(yīng)用于鐵路礦山，野外工地，道路交通維護(hù)以及工廠、企業(yè)、醫(yī)院等重要建筑，作為備用電源或臨時(shí)電源。

柴油發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中，其尾氣溫度可達(dá)到400到600多攝氏度，其冷卻水能達(dá)到55至85攝氏度左右，據(jù)測(cè)算，這兩部份的排熱量是整個(gè)柴油發(fā)電機(jī)組產(chǎn)熱量的50%左右，這個(gè)余熱量是非常巨大的，提高柴油發(fā)電機(jī)組余熱的利用水平是能源環(huán)境工程領(lǐng)域中的一個(gè)重要課題。在理論技術(shù)高度發(fā)展的今天，余熱的綜合利用研究備受重視。

下面我們來看一下柴油發(fā)電機(jī)組的廢熱是怎樣轉(zhuǎn)換成生活熱水的。原理圖如下：

由上圖可以看出，熱水循環(huán)泵從熱水保溫箱抽水.送至針型管熱交換器內(nèi)部與柴油發(fā)電機(jī)組排煙管道的廢氣進(jìn)行充分熱交換后，再流回?zé)崴叵?，達(dá)到廢熱轉(zhuǎn)換成生活熱水的目的。

1、針型管熱交換器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

其構(gòu)造如圖所示：

針形管熱交換器，是專為柴油發(fā)電機(jī)

組的煙氣余熱回收而設(shè)計(jì)的專用高效節(jié)能

產(chǎn)品。采用針形管熱管為全翅片管，強(qiáng)化

傳熱元件擴(kuò)展受熱面，水管煙側(cè)的受熱面

可大大增加，同時(shí)煙氣流經(jīng)針形管表面時(shí)

形成強(qiáng)烈的紊流，起到提高傳熱效率和減少煙灰積聚的作用。該熱交換器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、熱效率高、運(yùn)行壽命長(zhǎng)、安全可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

2、針型管熱交換器的工作原理

當(dāng)工作時(shí)，高溫?zé)煔鈴淖髠?cè)煙氣進(jìn)口通道向右流動(dòng)沖刷熱管，此時(shí)熱管吸熱，煙氣放熱溫度下降。熱管將吸收的熱量導(dǎo)致管內(nèi)的冷水，從而達(dá)到廢熱轉(zhuǎn)換成熱水的目的。

3、廢熱回收技術(shù)在人防工程中的應(yīng)用

在人防工程中，淋浴間的熱水，是通過安裝容積式電熱水器加熱供給的。醫(yī)療救護(hù)工程人員淋浴洗消用熱水溫宜按37-40攝氏度計(jì)算，其它工程人員沐浴洗消用熱水溫度按32-35攝氏度計(jì)算。加熱設(shè)備應(yīng)能在使用前3小時(shí)內(nèi)將全部淋浴用水加熱至設(shè)計(jì)溫度。

以一個(gè)核5級(jí)常5級(jí)專業(yè)隊(duì)員掩蔽部為例，掩蔽人數(shù)為200人，需供熱水的衛(wèi)生器具套數(shù)為4套，洗消人員百分?jǐn)?shù)為20%，最冷月平均給水溫度為5攝氏度。電站內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)功率為：200KW。

解：

由以上條件得出：熱水供應(yīng)量為：4*400=1600L

人員洗消用水量標(biāo)準(zhǔn)為40L/（人·次）計(jì)算，淋浴器和洗臉盆的熱水供應(yīng)量宜按320～400L/套計(jì)算。

1600升35攝氏度熱水所需要的熱量為：

設(shè)計(jì)耗熱量為：Q=q*p*（fr-t1）*C

代入公式：Q=1600*1*（35-5）*4 187=200976千焦

0——熱水總耗熱量（KJ）

q——人員洗消總用水量（L）

p——熱水的密度（Kg/L）

tr——熱水溫度（℃），按tr=32-35C

tl——冷水溫度（℃），接當(dāng)?shù)刈罾湓缕骄o水溫度計(jì)算。

C——水的比熱C=4.187[KJ/（Kg·℃）]

因?yàn)槿朔拦こ虩崴募訜釙r(shí)間一般按3小時(shí)考慮，則：

200976干焦/3小時(shí)=66992千焦，小時(shí)

也就是說每小時(shí)回收66992千焦以上的熱量的熱交換器即可滿足加熱要求。

從以上表格內(nèi)熱交換器的型號(hào)參數(shù)可得知，型號(hào)為RYRHS-1A的熱交換器回收熱為：

5萬(wàn)Kcal/h轉(zhuǎn)換成千焦每小時(shí)：209300KJ/h

那么人防淋浴間所需的1600L熱水量，按照5萬(wàn)Kcal/h的吸熱速度，要多久才能達(dá)到35度呢？

解：200976KJ/209300KJ/h=0.96小時(shí)

這個(gè)0.96小時(shí)滿足規(guī)定的3小時(shí)內(nèi)把水溫加熱到35攝氏度的要求。

選用熱交換器時(shí)應(yīng)注意：

（1）煙道的出入口徑尺寸不應(yīng)小于柴油發(fā)電機(jī)組尾氣排煙管的口徑尺寸。

（2）熱交換器的可回收熱量必須保證3小時(shí)內(nèi)可以把熱水供應(yīng)量加熱至指定溫度。

從現(xiàn)在人防地下室的給排水設(shè)計(jì)來看.絕大多數(shù)設(shè)計(jì)人員均采用的是電熱水器加熱人防室內(nèi)的洗消用水。由于戰(zhàn)時(shí)，地下室本身資源有限，在平時(shí)電源被破壞后，才使用柴油發(fā)電機(jī)組發(fā)電，而柴油發(fā)電站內(nèi)的最大儲(chǔ)油量只能保證柴油機(jī)組運(yùn)行7天的時(shí)間。

如果采用廢熱回收技術(shù)，可以大大節(jié)約柴油發(fā)電機(jī)組的油量，以延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)。

相信，隨著廢熱回收技術(shù)的普及，會(huì)有越來越多的設(shè)計(jì)人員采用此項(xiàng)廢熱回收技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。