【正文】 所得： mac? =(㎡ K)． mic? =(㎡ K)．所以管內(nèi)對(duì)流換熱系數(shù)? =(㎡ K). 污垢熱阻的確定 余 熱鍋爐運(yùn)行一段時(shí)間后，換熱面上常會(huì)積起水垢和煙灰之類的覆蓋物垢層，有時(shí)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?xì)鈨?nèi)燃機(jī)尾氣管內(nèi)排出煙氣，由于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)燃燒的是焦?fàn)t煤氣，相對(duì)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(xiàn) ]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(guò)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(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算得： wR = ?? ㎡ K/W. 總對(duì)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(duì)流換熱系數(shù)， (㎡ K)； 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) k—針肋導(dǎo)熱系數(shù)， 380W/(m K)； cl —針肋長(zhǎng)度， cl =l + 0d /2=54mm； 經(jīng)計(jì)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(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算， 1m； Ln — 針形管軸向單米長(zhǎng)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(zhǎng)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(jì)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(jì)說(shuō)明書(shū) ))(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(jì)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(jìn)口溫度 550?int ℃，煙氣出口溫度 200?outt ℃． maxt? =550℃ 150℃ =400℃， mint? =200℃ 150℃ =50℃．對(duì)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(jì)單程針形管表面積： ldtnLds tto ?? ?? 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) = ＋ 12 88 = 2m 計(jì)算所得總管程數(shù)為： sSn 8? = ? 9 阻力計(jì)算 煙氣側(cè)阻力損失 余熱鍋爐中煙氣側(cè)的流動(dòng)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(dòng)阻力損失包括沿程阻力損失和局部阻力損失。 對(duì)于針狀換熱器，一般由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算其阻力損失，煙氣側(cè)阻力損失按下式計(jì)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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣的流速（ Nm/s）； Z—— 煙氣流動(dòng)方向上管子排數(shù)； m—— 煙氣流動(dòng)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(jì)算可知 fh? =.。 余熱鍋爐外形設(shè)計(jì)與外部附件選型 該余熱鍋爐的附件設(shè)計(jì)包括余熱鍋爐進(jìn)氣口出氣口的設(shè)計(jì)、接管集箱的設(shè)計(jì)、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(jì)的鍋爐形狀為方形；煙氣進(jìn)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(shí) ,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(jì)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(jì)說(shuō)明書(shū) 第五章 節(jié)能及技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 本項(xiàng)目是為了減輕焦?fàn)t煤氣對(duì)周邊環(huán)境的影響而建的，本身就是一個(gè)環(huán)保項(xiàng)目，項(xiàng)目建設(shè)不但能徹底解決焦?fàn)t煤氣直接對(duì)空排放對(duì)周邊環(huán)境造成的污染，而且能夠獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。 投資估算 本工程估算包括燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)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(xiàng)目估算沒(méi)有考慮燃?xì)鈾C(jī)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(hào) 工程或費(fèi)用名稱 建筑工程 (萬(wàn)元 ) 設(shè)備購(gòu)置 (萬(wàn)元 ) 安裝工程 (萬(wàn)元 ) 其它費(fèi)用(萬(wàn)元 ) 合計(jì) (萬(wàn)元 ) 一 燃?xì)鈾C(jī)組（含發(fā)電機(jī)及控制屏） 35 2768 54 2857 二 焦?fàn)t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(jì) 120 3869 319 4308 八 其它費(fèi)用 180 180 九 基本預(yù)備費(fèi) 490 490 工程靜態(tài)投資合計(jì) 120 3869 319 670 4978 十 各項(xiàng)占百分比 % 100 注：設(shè)備運(yùn)雜費(fèi)按設(shè)備 7%計(jì)入設(shè)備購(gòu)置費(fèi)中；輔助生產(chǎn)設(shè)施除考慮溴化鋰致冷 100萬(wàn)元外，還包括煤氣前處理以及機(jī)組起吊裝置等；附屬生產(chǎn)設(shè)施包括機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)。 表中其他費(fèi)用概算情況如下： 建設(shè)場(chǎng)地清理費(fèi) 30 萬(wàn)， 項(xiàng)目建設(shè) 管理費(fèi)、工程質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)費(fèi) 50 萬(wàn)，設(shè)備服務(wù)費(fèi)、備品備件費(fèi) 20萬(wàn)，項(xiàng)目建設(shè)技術(shù)服務(wù)費(fèi) 40萬(wàn)，勘察設(shè)計(jì)費(fèi)、竣工圖文件編制費(fèi) 30萬(wàn)， 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 生產(chǎn)職工培訓(xùn)、生產(chǎn)準(zhǔn)備費(fèi)等等 10萬(wàn)左右，一共 180萬(wàn)元左右。 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 年銷售收入 工程建成后，工程合計(jì)年銷售電量 6000萬(wàn) kWh,按照國(guó)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(jìn)行生產(chǎn)的，可在 5年內(nèi)減征或者免征所得稅。本項(xiàng)目完全是利用本公司焦?fàn)t生產(chǎn)過(guò)程中剩余荒煤氣，按照稅收優(yōu)惠政策，自生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)之日起，免征所得稅 5年， 5年后所 得稅稅率按 25%計(jì)提。工程投產(chǎn)后電價(jià) /kWh計(jì)，所以前5年內(nèi)年每銷售收入為 /kWh 6000萬(wàn) kWh=3000萬(wàn)。 成本估算 由于該工程使用的焦?fàn)t煤氣為以前直接對(duì)外排放的，所以在該發(fā)電工程的計(jì)算成本可以近似焦?fàn)t煤氣的成本為 0，所計(jì)成本包括以下方面： 1) 項(xiàng)目本身消耗電量，廠用電率按 5%計(jì)，一年用電 375 萬(wàn)千瓦，合計(jì)電費(fèi)約為 萬(wàn)元； 2) 電 機(jī)組折舊， 工程運(yùn)行按 15 年全部折舊完，折舊率 %，根據(jù)成本計(jì)算每年的折舊費(fèi)用為 萬(wàn)元 3) 項(xiàng)目年提修理費(fèi)及日常維護(hù)材料費(fèi)用按折舊費(fèi)用的 50%計(jì)， 則每年的費(fèi)用大概為 167 萬(wàn)元。 4) 機(jī)油消耗按 ，機(jī)油價(jià)格按 元 /kg，故機(jī)油消耗 元 /kWh．每年消耗機(jī)油的成本費(fèi)用為 75 萬(wàn)元。 5) 工程每人每年工資及福利按 萬(wàn)元計(jì)，工程投產(chǎn)后為保證機(jī)組 24 小時(shí)運(yùn)行，所需要的工作人員大概預(yù)計(jì)為 50 人，年支出至少為 150 萬(wàn)元。 6) 其它費(fèi)用包括管理費(fèi)在內(nèi)按 元 /kWh 計(jì)，費(fèi)用為 75 萬(wàn)元每年。 工程每年正常運(yùn)行合計(jì)消耗成本為 988 萬(wàn)元 利潤(rùn)總額 煤氣發(fā)電年銷售收入 3000 萬(wàn)元，年成本消耗為 988 萬(wàn)，利潤(rùn)為 2022 萬(wàn)元，由于本項(xiàng)目完全是利用本公司焦?fàn)t 生產(chǎn)過(guò)程中剩余荒煤氣，按照稅收優(yōu)惠政策，自生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)之日起，免征所得稅 5 年， 5 年后所得稅稅率按 25%計(jì)提，但是需要扣除增值稅（按國(guó)家政策，增值稅減半征收， %），所以前 5 年每年的利潤(rùn)即為 1757 萬(wàn)元。 投資回收期 靜態(tài)投資回收期是指以項(xiàng)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(dòng)資金）所需要的時(shí)間。它是考察項(xiàng)目在財(cái)務(wù)上的投資回收能力的主要靜態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)。 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 該項(xiàng)目投資總額 4978 萬(wàn)元，利潤(rùn)總額為 1757 萬(wàn)元，所以靜態(tài)投資回收期至少為 年。 評(píng)價(jià)結(jié)論 本工程投產(chǎn)后在其計(jì)算 5 年的 生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)期內(nèi)，計(jì)算利潤(rùn)總額 3807 萬(wàn)元；在其后的10 年內(nèi)總收入為 30000 萬(wàn)元，總的成本為 9880 萬(wàn)元，上繳增值稅金及附加 1500 萬(wàn)元；上繳所得稅 4392 萬(wàn)元；計(jì)算所得 15 年投資總收入為 18035 萬(wàn)元。從上述財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)看，本項(xiàng)目投資回報(bào)率高，投資回收周期快，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。從敏感性分析看，項(xiàng)目前期需要大量的資金提供，有一定的風(fēng)險(xiǎn)，后期回報(bào)高，具有一定的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。因此，項(xiàng)目從財(cái)務(wù)上看是可行的。從環(huán)保評(píng)價(jià)來(lái)看，每年節(jié)約大量的煤炭資源，并且減少了高溫焦?fàn)t煤氣對(duì)大氣的污染，減緩地球氣候惡化。從對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益方 面評(píng)價(jià)，平均每年新增額外收入 1200 多萬(wàn)，該投資屬于正發(fā)展有很好的發(fā)展前景，同時(shí)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(píng)估 煤氣消耗量的計(jì)算 本項(xiàng)目按一期全部建成考慮：一期上 16 臺(tái) 500GFRJ 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)，但是實(shí)際使用臺(tái)數(shù)為 15 臺(tái)，總發(fā)電功率為 7500kW。當(dāng)焦?fàn)t氣低位熱值為 ，燃機(jī)熱耗為(kWh)。即效率按 28%、每臺(tái)機(jī)組的煤氣耗量為 325Nm3/h 計(jì)算時(shí)，總的煤氣耗量為 4875Nm3/h。 發(fā)電量計(jì)算 全部項(xiàng)目建成后的總的裝機(jī) 容量為 7500kW，因煤氣發(fā)電機(jī)組的年檢修時(shí)間很少，一般只做平時(shí)的保養(yǎng)，因此每年發(fā)電時(shí)間按 333 天（ 8000 小時(shí)）計(jì)，年發(fā)電量為 6000