冶金企业内燃机车余热预热节能技术研究与应用

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    2.3换热方案的设计依据2.3.1加热车位设置6个。

　  2.3.2每个车位的热水用量为m3/h. 2.3.3加热车位的进出水温度为：80/40. 2.3.4热源为：蒸汽；工作压力0.5MPa，工作温度158.83. 2.4加热系统的设计2.4.1系统热负荷计算考虑到本系统管线较短，且管线预设要采取可靠的保温措施，故热负荷圆整为14kw. 2.4.2蒸汽管线设计蒸汽流量计算，按热负荷为1400kw，由于蒸汽为0.5MPa的饱和蒸汽，预设蒸汽在换热器中放热冷凝及降温至60t. =0.1764m3/s蒸汽管径计算：Dn=1/2m=00865m实际选用￠108x5的20无缝钢管，另蒸汽管外敷设80mm厚矿渣棉保温层。

  2.4.3换热器及附属设备选型2.4.3.1减温器选型因热交换设备预选用板式热交换器，而板式热交换器虽然热交换强度高，但其密封垫为橡胶材料，耐温强度低，其在130左右可以长期安全使用，故在蒸汽进入板式换热器前装设一台表面式管壳减温器，将蒸汽温度降至125

  减温器换热面积为F最终减温器换热面积取1.0m2，其规格为PN1.6DN350L=500. 2.4.3.2循环水管路的设计1（T3m3/S.管路管子￠108x5的20无缝钢管，管子内径di =0.098m.管路每米沿程阻力损失按下式计算本系统循环管路总长约计500米。

    A考虑到系统管线中的机车内部流阻、弯头、三通、阀门、减温器等附件的局部阻力损失，按1.35计，则系统循环管路总的水力损失为：=1.11m/s；符合经济流速：1.0循环管路系统在布置方面采用同程布管方式，保证每个加热车位的用水都能得到充分的给水流量，不易出现系统水力失调的现象。另外在管线的高点及容易形成气堵的部位设置排气阀，在管线的最低处设置排水阀。

    2.4.3.4循环水栗的选型系统循环管路总的水力损失为：17.则水泵扬程应不小于：。2x20. 2台循环水泵是考虑，水泵运行方式为一用一备，交替运行，可确保系统正常运行。

    2.4.3.5膨胀罐选型为保证循环水系统中始终处于充水状态，在循环水回水管路上设置一膨胀罐。该膨胀罐同时也具有在系统冷态起动时吸纳因热胀而造成的水涨量。因系统较小，本设计选用PN1.0DN300的膨胀罐一只。

    2.4.3.6补水栗的选型补水泵的流量按循环水流量的5%计算，则为5%x30mVh补水泵扬程，按系统最高点设计，在本方案中可取15mH20左右。

    2.5.1循环杲控制循环泵仅作起动与停止控制。系统正常运行期间，两台循环泵自动交替运行，保证系统不间断运行，在系统无负荷的状态下，仅需维持系统中循环水的工作温度，在回水温度达到一定水平，并持续一定时间后，循环泵可自动停机；在满足一定条件后，循环栗便可自动起动工作。

    2.5.2循环水温度控制循环水温度控制，是以控制蒸汽进人换热器的流量而实现的。在蒸汽进人换热器前设置一温控阀，温控阀的开度调节以循环水出口温度为依据，在设定好控制温度范围后，温控阀便可以自动工作，保证水温在设定的控制范围内。处于考虑节能因素，系统在无负荷的状态下，仅需维持系统中循环水的工作温度，此时的蒸汽耗量极低。该阀门从温控阀专业厂家选型为：PN1.6DN65. 2.5.3补水栗控制补水栗控制有两种方式可供选择。（1）间歇运行，由电接点压力表设定水泵的起停控制点，自动交替运行。（2）补水泵变频运行，由远传压力表设定运行范围。当满足某种条件时，可自动停机，待某种条件出现后则自动起动运行，能实现自动动交替运行。该两种方式的投资成本以变频运行为略高，因控制功率较低相差较小。处于经济因素考虑，选择方案（1）进行实施，方案（2）作为储备方案。

    2.5.4安全可靠的控制系统设备的控制系统采用先进的微电脑控制器，具有定时开关机、温控回差任意设定、恒温控制、故障报警等功能，可同时控制三条循环水路的温度调节阀及水箱连通阀的开闭。主要性能包括：根据回水压力与温度进行控制；根据供水压力与温度进行控制；可定时自动控制水泵的工作和停止；具有超压泄水自动控制功能；f.系统出现故障时，自动停止运行并起动警铃报警装置；d.手动控制。

    本技术方案在电气控制系统中加装了隔离变压器。从三相四线的380V市电的三根火线输人隔离变压器，从隔离变压器变出一根零线组成四线。隔绝了接地零线。确保用电安全。

    2.6机车加温系统的设计根据现有资源设计机车加温系统。该系统设计有三路加热循环接口，分别位于内燃库、洗检库和预备机车停放线。三条线路分别通过：换热器（加热）―水泵―分水箱―三个机车循环接口的进水口―机车水循环系统―循环接口的出水口―循环系统的回水管路―换热器（加热）―水栗。从而形成闭式循环系统，起到给机车加温的作用，具体如所示。

    2.7地面加热系统和机车水循环系统的融合地面预热系统的接人点如所示，选择机车冷却系统循环流程中的前后两个支路作为地面加温水系统的进水口和出水口。

    当地面加热系统与机车水系统相连接后，通过地面水泵的作用分别从机车篼低温冷却水系统的逆止阀前吸人冷却水，冷却水在换热器中加热后再经过水泵、分水器、加水管分别进人高低温冷却水泵出口处，进人柴油机内部水系统进行高温水加热，进人柴油机中冷器机油热交换器、燃油预热器进行低温系统水、机油、燃油的加热，经加热的冷却水，按高低温水系统的正常工作流程循环至逆止阀前再进人地面加热系统的回水管路，从而实现机车水系统与地面加热系统的完全融合。地面加温系统与机车水系统的循环框图如所示。

    3技术创新点3.1内燃机车余热预热节能技术的研究与应用，实现地面加热系统和机车水循环系统的融合，开创了机车预热打温技术作业的先河，为同类企业特别是北方寒冷期较长地区的机车起机打温提供了一个可复制的模式结构。

    3.2首次提出内燃机车余热预热节能技术方案，实现了预备机车打温全天候运用即时起；临修、平轮修、大中修机车交车快速打温起机；运用机车篼温补水要求。

    3.3实现了定时开关机、温控回差任意设定、恒温控制、故障报警等功能，并可同时实现三条循环水路的温度调节及水箱连通的开闭控制。

    4应用情况及效益本技术以地面和机车水循环系统设计为支撑，利用先进的热交换、自动控制、温控传感等技术，实现机车打温的实时控制与智能化管理。该系统运行正常，稳定可靠，保障了预备机车全天候打温运用即时起机；满足了临修、平轮修、大中修机车交车快速打温起机，满足了运用机车高温补水要求，提高了作业效率，而且减少了机车保有量和乘务人员、降低了机车维修费用、用电消耗和机车油耗，降低了环境污染排放，产生经济效益达700余万元。