首页 > 技术成果 > 详情
智能化虹吸相变循环运行技术及成套装备
发布时间:2022年11月29日

智能虹吸装备与相变循环运行技术,颠覆传统工艺·提升产业价值,热管原理,多效虹吸相变循环,革除疏水阀,用集合疏水器保障安全控制,复合贮罐高效分离再生蒸汽,变频调速,智能控制,物联网远程监视。应用于承压/无压供热供暖及集中供热系统虹吸凝水蒸汽循环运行,市场潜力巨大,小型节能工程毛利率>2倍;重点节能工程毛利更多;大容量集中供热系统几个月即可收回投资。要求合作者具备生产条件、资金实力与营销能力,适于锅炉厂/火电厂/供热供暖企业/节能服务公司合作,打造节能服务新兴产业。综合节能减排达30% ,产业化优势进一步提升。
  “锅炉热管体系”突破了热管必须依靠重力回流凝结液的技术障碍,应用于工业农业建筑供热供暖各领域,形成锅炉供热工程节能减排新装备、新工艺 、新技术,涵盖4项专利,其中前期2项专利成功转化,分别获得北京市节能产品认证与国家科技创新基金立项支持,2013年参加首届中国节能环保设计大赛获概念奖二等奖,2014年获福建省首届6·18非U职务发明竞赛一等奖。
  锅炉供热系统存在世界性难题是:气阻、结垢、腐蚀、能耗大、排放烟尘多、排放污水多,这正是当前推行煤改气及产业转型升级面临的重大技术创新瓶颈问题。央视广告“水暖千万家”,彰显我国建筑采暖仍为传统水暖方式。中小型蒸汽锅炉供热系统至今仍普遍采用开式回收工艺,回收率较低,还有许多仍旧是敞开排放流程,热能浪费极严重。近年来各地逐渐兴起集中供热,建设较大型燃气锅炉或热电厂,每小时有成千数百吨蒸汽量供给分散在工业园区范围内生产用汽,取代众多中、小吨位燃煤锅炉供汽,但因供热范围大余热回收没能跟上。此外,农业、林业、烟草种植大棚与畜牧业房舍未能有效实施供热加温,采用电热加温或燃油热风设备采暖,用热费用很大,成本高。本项目应用于低温无压系统(如建筑供暖、大棚加温领域内之低温供热工程)、中温带压系统(如化工、医约、造纸、纺纱、印染、烟草、食品、建材、木业、橡胶、人造革等工业生产热动力工程)及高温工程(如烘烤装置),市场容量大,机会多。应用于大容量集中供热系统,更凸显极大的市场前景。
  建设规模、技术性能与经济效益
  3。1、建设规模
  年产多效虹吸智能装备500套,无压虹吸机组300套,复合介质20000立方米,实施承压系统与无压系统节能工程安装,营销网点遍布南北方,产值超亿元,打造新兴的节能服务产业基础。
  3。2、项目转化内容
  (1)低温(<120℃)、中温(120℃~230℃温)、高温(>230℃)复合介质配方、配制工艺,优化传热特性。
  (2)无压系统虹吸机组,系列化。安装在凝结液回流管路上,吸纳凝液与蒸汽,并予增能定向压送,运转零部件无机械性磨损、无泄漏,适于负压、间歇等苛刻状况下运行和自动调节控制方式(继续与专业厂家协作改进研制);
  (3)承压系统特种专用泵,配套变频器,系列化。承压耐高温、无脉冲振动、密封可靠、使用寿命长、电机消耗功率小、适于工况变化运行(继续与专业厂家协作改进研制)。
  (4)入网器、集合疏水器专用配件,系列化,重点解决革除传统疏水阀与多种工艺并存系统凝水顺畅转移并网。
  (5)复合贮罐结构设计,系列化。汽液高效分离、贮液贮汽、超压保护、隋气收集排除。
  (6)喷射式虹吸器设计,系列化(继续与专业机构协作研制)。
  (7)PLC自动控制柜,显示多效虹吸与相变循环运行的压力、温度、凝水循环瞬时流量、凝水循环累积流量、蒸汽循环瞬时流量、蒸汽循环累积流量等参数,便于调节控制。
  (8)外协研制专用模块,装配于PLC控制柜,连接于物联网,便于远距离监视。
  (9)应用流体力学伯努利方程分析设计相变循环传热流程。
  (10)制订虹吸相变循环流程的设计、安装、调试技术规范,制订操作规程。
  (11)制订无压系统设计、安装、调试技术规范及操作规程。
  3。3、技术性能与经济效益分析
  类型之一、无压相变循环流程主要技术性能与经济效益:
  ①、使用低温复合介质,传热性能与杆式重力热管完全相同:沸点低、起动升温快、温差小、热阻小、传导速度快、传送热量大、传热效率极高,即综合传热系数大,没有剩余能量浪费,能效极高;
  ②、锅炉供热运行时无需加药,无需排污,无需停炉停产洗垢,没有结垢之患,锅炉排污总量减少100%,节水约100%(无泄漏情况下),因而节省了水费、水处理费及洗垢费;
  ③、节省水泵、鼓风机、引风机电耗约40%;
  ④、节省燃料30%;
  ⑤、少向大气排放烟尘、二氧化碳、氮化物、硫化物30%;
  ⑥、不腐蚀,保护并延长了锅炉与热网的寿命;
  ⑦、耐低温,零下20℃可正常启动,冬季停炉停产时无需放液或烧炉保温。
  类型之二、承压相变循环流程主要技术性能与经济效益:
  ①、选择使用中温复合介质或普通水充当传热工质,凝结液可以顺畅地从用热设备内转移排出,并在饱和状态或接近饱和状态下与蒸汽/闪蒸汽同步回收循环,完全回收凝结水与再生蒸汽;
  ②、减少锅炉排污量,降低排污热流失;
  ③、减少软化水处理量,减少防垢费用与洗垢费用;
  ④、增加单位时间锅炉产汽量,提高锅炉效率;
  ⑤、避免锅炉补水受空气与氧化物危害,对锅炉及管网防腐蚀防结垢长效安全运行有极大好处;
  ⑥、比凝水开式回收流程与凝水敞开排放流程大约节省燃料10-25%,节省水泵、鼓风机、引风机电耗15-40%,比导热油锅炉使用高温循环泵节省电耗90%以上,综合节能15-40%;
  ⑦、减排二氧化碳、硫化物、氮化物等烟尘15-40%;
  ⑧、改善生产工艺,增加用热量,提高产量,稳定质量;
  ⑨、实行自动控制,提高供热自动化水平。
  类型之三、集中供热系统承压相变循环流程技术经济性能:
  用普通水充当传热工质。不用改变原有的蒸汽管线结构,主要是架设凝结水总管及热用户支管并加予保温,热用户支管自各台用汽设备排液口至智能化多效虹吸凝水蒸汽回收机,再接入凝结水总管。革除全部用汽设备疏水阀及其旁通阀,采用入网器改善疏水工况,首先对高温水·汽混合物进行有效分离,阻汽排液,得当自如,凝结水连续排放而集中流入凝结水支管进入回收机。在回收机设定压力状态下虹吸回收再生蒸汽就近利用,同时将凝水输入凝结水总管,保持高温回收。配置特型泵承压耐高温,耐用不易损坏,变频连续运行输水,自动适应系统工况变化。另配装集合疏水控制器充当安全装置,当虹吸泵故障时,自动打开排液阀保障系统正常运行,而不影响生产。实行智能化控制,运行稳定,安全可靠。凝结水完全连续回收利用,再生蒸汽也完全连续回收利用。回收机设定压力可以根据生产情况随时调节,掌握最隹控制点。使高温凝水及其闪蒸汽泄漏蒸汽由敞开排放改变为闭式回收循环利用。又因虹吸效应促进疏水畅通,使得蒸汽潜热在用热设备中得到全部释放,提高用热设备的热效率。回收凝水与蒸汽经济效益巨大(待后举例),环保效果良好。
  技术方案及其创新优势:
  4。2、技术方案:将智能化多效虹吸凝水蒸汽装备安装在凝水流道上,并按系统用热工艺选择配置入网器、集合疏水器,革除传统疏水阀,用集合疏水控制器充当安全装置,复合贮罐高效分离再生蒸汽,特种泵耐高温防汽蚀保密封,以泵虹吸凝水返回锅炉,排汽背压/蒸喷虹吸再生蒸汽分级利用,变流量连续输水适应变工况,智能化控制,凝水顺畅转移,无余热排放,对于等压/非等压锅炉供热系统实现相变循环运行,成为真正意义的闭式回收系统,节能减排效果最佳。若回收至除氧器/软水箱等无压设备加热则免用泵。可通过物联网操作平台进行远程监视。
  4。3、技术、工艺、结构创新性:
  (一)其技术创新在于:
  (1)技术原理先进,利用强制循环代替重力循环使锅炉供热流程如同“热管”实行相变循环,从而改变其膜状沸腾与膜状冷凝过程为滴状沸腾与滴状冷凝过程,极大地提高换热系数。
  (2)利用虹吸效应,突破热管依靠重力回流的技术障碍。不管用热设备处于何种高度都能依照“热管”工况进行工作,实现液相汽相交替循环而超导传热。
  (3)对原有管线基本无改动则可按照分离式热管工艺条件进行安装、调试。
  (4)全面解决了高、低压管路闭式共网、高温水对水泵汽蚀破坏、疏水阀易坏、背压管道水锤水击、分散的凝水和乏汽难以集中且转移流动不畅、凝水被污染和水质不合格的世界难题。
  (二)其工艺创新在于:
  使大面积大功率的采暖系统与工业锅炉供热流程(热动力系统)也适用于分离式热管体系,按照热管工况进行操作运行,实现液相汽相交替循环超导传热,采用互溶性复合介质充当传热介质,改变了传统的以水为工质或以导热油为工质的锅炉供热系统为相变循环流程,从而达到综合节能30%以上,并从根本上解决锅炉结垢、腐蚀与能耗大这一世界难题。
  (三)其结构创新在于:
  将热管工作原理与虹吸循环原理结合形成一个传热体系,利用锅炉、用热设备、传热介质与虹吸循环机组相互配合,达到最隹相变效果。这种四位一体的结构设计,目前仍然是全国首创。
  科技查新报告结论:这在国际上本领域尚未有先例。
  4。4领先的其它优势:
  ⑴复合介质相变循环系统凸显多项技术经济性能指标,这在国际上本领域尚未有先例(科技查新报告结论);
  ⑵革除疏水阀,闭式回收凝水与再生蒸汽,彰显多项技术经济性能指标,比其他凝水回收方式具有最佳的节能减排效果;
  ⑶应用范围广,市场容量大,可快速扩展。对于新装的或既有的各种锅炉供热系统,包括燃煤、燃气(油)、电热锅炉之加热、蒸煮、烘干、供暖、空调、大棚加温等等均可应用,适用于任何吨位的锅炉供热系统,供热范围及安装现场不受限制;
  ⑷应用于大容量集中供热系统在大范围内虹吸凝水蒸汽循环运行彰显极大优势;
  ⑸轻资产,工程成本低,盈利空间大;
  ⑹高壁垒——行业壁垒与技术壁垒。
  盈利模式
  5.1小型节能工程项目:
  成本:①材料(钢管、管阀件)、无压系统虹吸循环机或承压系统智能回收机、专用配件与自控装置;②复合介质(选用);③勘察设计;④安装调试;⑤热工、环保检测(选项);⑥财务费用与税费。总成本大约为几个月的节能价值,如选用复合介质循环系统,总成本增加一倍。
  收入:按12-18个月的节能价值作为工程报价。
  毛利率:200-300%,甚至更高。
  注:据测算 110℃-170℃凝水以煤为燃料价值为24-36元/吨,以油、气为燃料其价值为40-80元/吨。
  5.2、重点工程项目(运用合同能源管理机制)
  成本构成:投入技术与设备①勘察设计;②材料、智能设备、专用配件、自控装置;③复合介质(选用);④安装调试;⑤设备运行费;⑥设备维护保养;⑦财务费用与税费。
  收入:一般做法是按节能效益分享50-80%,分享3-5年,甚至5-8年(节能效益可采用简化测算,分享比例与分享时间可按具体工程与客户商洽)。分享期届满后设备无偿归客户所有。节能效益与技改投资额成正比,与回收循环量也是正比关系。
  毛利率:数倍。  净利率:比银行同期存款利率高数十倍。
  5.3、本技术应用于大容量集中供热系统在大范围内虹吸凝水蒸汽循环运行潜在巨大蠃利空间。集中供热特点是:热负荷大、流量大、用热设备分散、分布范围广、用热工艺多样、用热工况不稳定,凝水管网遥远且存在液汽两相流状态和气阻、水击危险,因而采用智能化多效虹吸凝水蒸汽回收机有明显优势,建立投资方、供热方、用热方合作共赢机制,依照合同能源管理新机制运行操作。以回收量为200吨/时为例,潜在凝水回收价值大于6000元/小时,潜在废蒸汽回收价值为1350元/小时,项目总投资初估1800万元,投建后几个月即可收回投资。况且项目实施过程中至竣工后,有望争取国家循环经济与节能减排专项扶持资金1000-2000万元;争取中央与省级财政节能补贴奖励300元/标吨;享受财税优费及落实兑现其它多项相关政策。伴随产生环保效果:二氧化碳、硫化物、氮化物等烟尘排放量减少约30%。废蒸汽与锅炉污水、洗垢之酸、碱液排放也大幅度减少。
  5.4、销售多效虹吸凝水蒸汽智能装备、供应承压系统专用泵、专用配件与蒸汽虹吸装置、供应无压系统虹吸机组、复合介质等,净利率2-20倍。
  投产条件
  接产单位具备普通厂房1000平方米,仑库200平方米,配备葫芦吊车、冷作(铆焊)设备、复合介质配制设施、化验仪器、钳焊电仪设备、试压试漏设备、贮运设备、空压机、真空泵、安装施工用具;提供办公与电脑通讯设施;拥有热工、化机、自动控制专业技术人员与钳工、焊工、电工、仪表工队伍;具备压力容器制造资质与工业金属管道安装资质;具有资金实力与运用合同能源管理机制实施节能工程营销业绩,有能力进行市场营销。
  接产单位委托或联姻特种设备检测单位开展能效检测、能耗监察与考评,提升推广应用力度,形成制造与服务的综合制造服务系统。
  必须强调指出,本项目是相变循环供热(液相与汽相不断地相互转换传热),其实施即可"水暖千万家"升级为"汽暖千万家",还可对各行业锅炉供热系统及集中供热系统开展节能改造,这对供热企业或锅炉企业来说乃是重大产业转型升级。
  该技术对于新装的,或既有的各种锅炉供热系统,包括燃煤(油)、电热锅炉加热、蒸煮、烘干、供暖、空调、大棚加温等,均可应用;应用于承压、无压供热、供暖及大容量集中供热系统虹吸凝水蒸汽循环运行,适用任何吨位的锅炉供热系统,供热范围及安装现场不受限制。
  项目实施经营模式
  对外委托制造汽液分离贮罐专用配件(如接产单位不具备压力容器制造资质)、贴牌制造特种泵与虹吸泵,自制专用配件与复合介质,外购自控仪器仪表,自行组装智能化多效虹吸凝水蒸汽回收机与无压系统虹吸机组。小型工程项目按普通工程节能服务方式运作,引进工程项目保险机制;重点工程项目按“合同能源管理”方式提高增值服务,在重点城市建设营销网络。
  投资预算及筹资方案
  分阶段投资计划---轻资产方案(略)
  十、市场、技术、投融资、政策等方面的风险分析及其对策
  10.1、按节能效益分享,对客户无风险,可以双赢,做好一家老客户,可以引来十个新客户。新老客户同时为我带来收益。
  10.2、材料、设备、自动控制装置及劳动力之费用通常与能源(燃料)价格同步上涨,因此可以从节能效益的涨幅空间调剂工程报价与节能效益分享比例、分享时间。
  10.3、中央与省级财政节能补贴奖励300元/标吨;国家实行税收扶持政策:合同能源管理项目营业税暂免、所得税免三减三;用能单位按照能源管理合同实际支付给节能服务公司的合理支出,均可以在计算当期应纳税所得额时扣除。此外,国家发改委、地方政府已颁发节能环保项目专项资助、扶持政策。接产企业可与客户配合争取各项节能环保奖励、资助、扶持政策支持。
  10.4、不受汇率变化影响。
  10.5、风险:①传统供热工艺及用热观念根深蒂固,加上特种设备监管有行业门槛也有地域门槛,市场推广有难度;②方案承担单位缺乏资金,造成方案实施中途流产;③工程款被客户拖欠或节能效益不能按实按时分享入帐。