【正文】 所得： mac? =(㎡ K)． mic? =(㎡ K)．所以管內(nèi)對流換熱系數(shù)? =(㎡ K). 污垢熱阻的確定 余 熱鍋爐運行一段時間后，換熱面上常會積起水垢和煙灰之類的覆蓋物垢層，有時還由于換熱面與流體的相互作用發(fā)生腐蝕而引起覆蓋物垢層。所有這些覆蓋物垢層都表現(xiàn)為附加的熱阻，使傳熱系數(shù)減小，換熱器性能下降。本文研究的針形管余熱鍋爐其管外為從燃氣內(nèi)燃機尾氣管內(nèi)排出煙氣，由于燃氣內(nèi)燃機燃燒的是焦爐煤氣，相對比較清潔，其污垢系數(shù) oR 取 ㎡ K/W。管內(nèi)為經(jīng)處理的鍋爐給水，由于 mq =6t/h，余熱鍋爐內(nèi)有四排管道，直徑為 id =36mm，所以管內(nèi)水流速度： 管內(nèi)流體速度： ?mv qq ? 3/ /6000 mkg hkg? hm / 3? iV =2414 imdq??= ? = 得管內(nèi)流速 iV =。查文獻 ]14[ 可知管內(nèi)污垢熱阻 iR = ?? ㎡ K/W. 管壁熱阻的確定 根據(jù)熱阻的定義，通過管壁的導(dǎo)熱熱阻為 LddR iow ??2 )/ln(? (48) 針形管為銅管，其導(dǎo)熱系數(shù) ? 為 385W/(m K)， L使用單米長進行計算，計算得： wR = ?? ㎡ K/W. 總對流換熱系數(shù) 針肋傳熱效率的選取 ctf lkdmh?4? (49) 式中： f? — 煙側(cè)對流換熱系數(shù)， (㎡ K)； 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 k—針肋導(dǎo)熱系數(shù)， 380W/(m K)； cl —針肋長度， cl =l + 0d /2=54mm； 經(jīng)計算 mh=，圖 44給出了，可知 f? =。 圖 44 針翅效率曲線 管外側(cè)除針肋外的基管面積： )4/( 20 ttLb dnnLdNF ?? ?? (410) 針肋表面積： ldNnF tLf ?12? (411) 其中： N— 換熱器內(nèi)針形管組根數(shù) ； 0d — 針形管外徑 45mm； L— 使用單米長進行計算， 1m； Ln — 針形管軸向單米長針肋排數(shù)， ； tn — 針形管周向針肋數(shù) 12根； td — 針肋直徑 6mm； l — 針肋的長度， ； 有效換熱面積： ffb FFF ??? (412) f? — 針肋傳熱效率 以管子外表面積為計算依據(jù)的傳熱系數(shù)可表示為： f? mh 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 ))(1(1)1(1ioiwfof AARRRK??? ????? (413) 式中： oA 為管外總面積， iA 為管內(nèi)總面積。 fbo FFA ?? LdNA ii ?? LdN ldndnNnLdNAA i tLttLoio ??? 124/2 ??? Ld ldndnnLd i tLttLo 124/2 ??? ? ))(1(1)1(1ioiwfof AARRRK??? ????? 1145 ??????? ???????????? ?? ??? 經(jīng)計算 ?ioAA ．所以總傳熱系數(shù) K =(㎡ K). 傳熱面 : mtKSQ ?? （ 414） 由于管內(nèi)溫度維持水的蒸發(fā)溫度 150℃，管外煙氣進口溫度 550?int ℃，煙氣出口溫度 200?outt ℃． maxt? =550℃ 150℃ =400℃， mint? =200℃ 150℃ =50℃．對數(shù)平均溫差： 50400ln50400lnm i nm a xm i nm a x ???????????tttttm℃ （ 415） mtKQS ?? = 3?? = 2m 根據(jù)前面設(shè)計單程針形管表面積： ldtnLds tto ?? ?? 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 = ＋ 12 88 = 2m 計算所得總管程數(shù)為： sSn 8? = ? 9 阻力計算 煙氣側(cè)阻力損失 余熱鍋爐中煙氣側(cè)的流動阻力主要包括摩擦阻力損失、局部阻力損失以及氣體沖刷管束的阻力損失。管內(nèi)流動阻力損失包括沿程阻力損失和局部阻力損失。 對于針狀換熱器，一般由經(jīng)驗公式計算其阻力損失，煙氣側(cè)阻力損失按下式計算： 273)( 2 ff tVmNagh ??? (416) 式中： fh? —— 煙氣側(cè)阻力損失（ Pa）； a —— 阻力系數(shù)，可取 ； V—— 標準狀態(tài)下煙氣的流速（ Nm/s）； Z—— 煙氣流動方向上管子排數(shù)； m—— 煙氣流動方向上管子組數(shù)（即水的行程數(shù)）； ft —— 煙氣的平均溫度； 式中 N=8， m=9；經(jīng)計算可知 fh? =.。 余熱鍋爐外形設(shè)計與外部附件選型 該余熱鍋爐的附件設(shè)計包括余熱鍋爐進氣口出氣口的設(shè)計、接管集箱的設(shè)計、法蘭的選型。 由于本文介紹的余熱鍋爐采用的 針形管，所以本文所設(shè)計的鍋爐形狀為方形；煙氣進出口管道截面積和余熱鍋爐截面積之比約為 1： 4，因此采用喇叭口將煙氣分散輸送到余熱鍋爐中，以上外形具體尺寸在附錄二余熱鍋爐中表示。 首先設(shè)集箱內(nèi)水的流速 ? =。 ??水 mqA?= 2m ?? ?Ar 34mm 在選擇法蘭時 ,采用板式平焊鋼制法蘭（ HGZ05931997）， 公稱通徑 DN為 65mm，外徑為 76mm。所以改設(shè)集箱的直徑為 65mm，所計算得出的集箱內(nèi)的流速為 。以上附件的具體尺寸在附錄二余熱鍋爐中給出。 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 第五章 節(jié)能及技術(shù)經(jīng)濟評價 本項目是為了減輕焦爐煤氣對周邊環(huán)境的影響而建的，本身就是一個環(huán)保項目，項目建設(shè)不但能徹底解決焦爐煤氣直接對空排放對周邊環(huán)境造成的污染，而且能夠獲得較好的經(jīng)濟效益。 投資估算 本工程估算包括燃氣內(nèi)燃發(fā)電機組、冷卻水系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等附屬系統(tǒng)。本項目估算沒有考慮燃氣機組排氣余熱利用的投資，所有投資全部一期 一次性完成。 全部工程投資概算表如表 51 所示： 表 51 總投資估算表 序號 工程或費用名稱 建筑工程 (萬元 ) 設(shè)備購置 (萬元 ) 安裝工程 (萬元 ) 其它費用(萬元 ) 合計 (萬元 ) 一 燃氣機組（含發(fā)電機及控制屏） 35 2768 54 2857 二 焦爐煤氣處理及供應(yīng)系統(tǒng) 5 34 50 89 三 煤氣柜 26 457 137 620 四 電氣系統(tǒng) 10 320 30 360 五 冷卻水系統(tǒng) 16 70 10 96 六 輔助生產(chǎn)設(shè)施 23 200 30 253 七 附屬 生產(chǎn)工程 5 20 8 33 小計 120 3869 319 4308 八 其它費用 180 180 九 基本預(yù)備費 490 490 工程靜態(tài)投資合計 120 3869 319 670 4978 十 各項占百分比 % 100 注：設(shè)備運雜費按設(shè)備 7%計入設(shè)備購置費中；輔助生產(chǎn)設(shè)施除考慮溴化鋰致冷 100萬元外，還包括煤氣前處理以及機組起吊裝置等；附屬生產(chǎn)設(shè)施包括機組潤滑油系統(tǒng)。 表中其他費用概算情況如下： 建設(shè)場地清理費 30 萬， 項目建設(shè) 管理費、工程質(zhì)量監(jiān)督檢測費 50 萬，設(shè)備服務(wù)費、備品備件費 20萬，項目建設(shè)技術(shù)服務(wù)費 40萬，勘察設(shè)計費、竣工圖文件編制費 30萬， 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 生產(chǎn)職工培訓(xùn)、生產(chǎn)準備費等等 10萬左右，一共 180萬元左右。 技術(shù)經(jīng)濟評估 技術(shù)經(jīng)濟評價 年銷售收入 工程建成后，工程合計年銷售電量 6000萬 kWh,按照國家稅收政策，企業(yè)利用廢水、廢氣、廢渣等廢棄物為主要原料進行生產(chǎn)的，可在 5年內(nèi)減征或者免征所得稅。本項目完全是利用本公司焦爐生產(chǎn)過程中剩余荒煤氣，按照稅收優(yōu)惠政策，自生產(chǎn)經(jīng)營之日起，免征所得稅 5年， 5年后所 得稅稅率按 25%計提。工程投產(chǎn)后電價 /kWh計，所以前5年內(nèi)年每銷售收入為 /kWh 6000萬 kWh=3000萬。 成本估算 由于該工程使用的焦爐煤氣為以前直接對外排放的，所以在該發(fā)電工程的計算成本可以近似焦爐煤氣的成本為 0，所計成本包括以下方面： 1) 項目本身消耗電量，廠用電率按 5%計，一年用電 375 萬千瓦，合計電費約為 萬元； 2) 電 機組折舊， 工程運行按 15 年全部折舊完，折舊率 %，根據(jù)成本計算每年的折舊費用為 萬元 3) 項目年提修理費及日常維護材料費用按折舊費用的 50%計， 則每年的費用大概為 167 萬元。 4) 機油消耗按 ，機油價格按 元 /kg，故機油消耗 元 /kWh．每年消耗機油的成本費用為 75 萬元。 5) 工程每人每年工資及福利按 萬元計，工程投產(chǎn)后為保證機組 24 小時運行，所需要的工作人員大概預(yù)計為 50 人，年支出至少為 150 萬元。 6) 其它費用包括管理費在內(nèi)按 元 /kWh 計，費用為 75 萬元每年。 工程每年正常運行合計消耗成本為 988 萬元 利潤總額 煤氣發(fā)電年銷售收入 3000 萬元，年成本消耗為 988 萬，利潤為 2022 萬元，由于本項目完全是利用本公司焦爐 生產(chǎn)過程中剩余荒煤氣，按照稅收優(yōu)惠政策，自生產(chǎn)經(jīng)營之日起，免征所得稅 5 年， 5 年后所得稅稅率按 25%計提，但是需要扣除增值稅（按國家政策，增值稅減半征收， %），所以前 5 年每年的利潤即為 1757 萬元。 投資回收期 靜態(tài)投資回收期是指以項目的凈收益抵償全部投資（固定資產(chǎn)投資、投資方向調(diào)節(jié)稅和流動資金）所需要的時間。它是考察項目在財務(wù)上的投資回收能力的主要靜態(tài)評價指標。 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 該項目投資總額 4978 萬元，利潤總額為 1757 萬元，所以靜態(tài)投資回收期至少為 年。 評價結(jié)論 本工程投產(chǎn)后在其計算 5 年的 生產(chǎn)經(jīng)營期內(nèi)，計算利潤總額 3807 萬元；在其后的10 年內(nèi)總收入為 30000 萬元，總的成本為 9880 萬元，上繳增值稅金及附加 1500 萬元；上繳所得稅 4392 萬元；計算所得 15 年投資總收入為 18035 萬元。從上述財務(wù)評價看，本項目投資回報率高，投資回收周期快，具有很高的經(jīng)濟效益。從敏感性分析看，項目前期需要大量的資金提供，有一定的風險，后期回報高，具有一定的抗風險能力。因此，項目從財務(wù)上看是可行的。從環(huán)保評價來看，每年節(jié)約大量的煤炭資源，并且減少了高溫焦爐煤氣對大氣的污染，減緩地球氣候惡化。從對企業(yè)的經(jīng)濟效益方 面評價，平均每年新增額外收入 1200 多萬，該投資屬于正發(fā)展有很好的發(fā)展前景，同時發(fā)電的余熱尾氣所產(chǎn)生的蒸汽也有很好的收益。 節(jié)能評估 煤氣消耗量的計算 本項目按一期全部建成考慮：一期上 16 臺 500GFRJ 燃氣內(nèi)燃機，但是實際使用臺數(shù)為 15 臺，總發(fā)電功率為 7500kW。當焦爐氣低位熱值為 ，燃機熱耗為(kWh)。即效率按 28%、每臺機組的煤氣耗量為 325Nm3/h 計算時，總的煤氣耗量為 4875Nm3/h。 發(fā)電量計算 全部項目建成后的總的裝機 容量為 7500kW，因煤氣發(fā)電機組的年檢修時間很少，一般只做平時的保養(yǎng)，因此每年發(fā)電時間按 333 天（ 8000 小時）計，年發(fā)電量為 6000