關于人防地下室柴油發電機組廢熱利用

姚志強

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

【關鍵詞】人防工程；發電機組；生活熱水；廢熱利用

隨著我國經濟技術的飛速發展，能源的供應也越來越緊張，近幾年來，柴油發電機組也得到了廣泛的應用。由于體積小，靈活，輕便，配套齊全，便于操作和維護，所以廣泛應用于鐵路礦山，野外工地，道路交通維護以及工廠、企業、醫院等重要建筑，作為備用電源或臨時電源。

柴油發電機組在運行過程中，其尾氣溫度可達到400到600多攝氏度，其冷卻水能達到55至85攝氏度左右，據測算，這兩部份的排熱量是整個柴油發電機組產熱量的50%左右，這個余熱量是非常巨大的，提高柴油發電機組余熱的利用水平是能源環境工程領域中的一個重要課題。在理論技術高度發展的今天，余熱的綜合利用研究備受重視。

下面我們來看一下柴油發電機組的廢熱是怎樣轉換成生活熱水的。原理圖如下：

由上圖可以看出，熱水循環泵從熱水保溫箱抽水.送至針型管熱交換器內部與柴油發電機組排煙管道的廢氣進行充分熱交換后，再流回熱水保溫箱，達到廢熱轉換成生活熱水的目的。

1、針型管熱交換器的內部結構

其構造如圖所示：

針形管熱交換器，是專為柴油發電機

組的煙氣余熱回收而設計的專用高效節能

產品。采用針形管熱管為全翅片管，強化

傳熱元件擴展受熱面，水管煙側的受熱面

可大大增加，同時煙氣流經針形管表面時

形成強烈的紊流，起到提高傳熱效率和減少煙灰積聚的作用。該熱交換器具有結構簡單、熱效率高、運行壽命長、安全可靠、維護方便等優點。

2、針型管熱交換器的工作原理

當工作時，高溫煙氣從左側煙氣進口通道向右流動沖刷熱管，此時熱管吸熱，煙氣放熱溫度下降。熱管將吸收的熱量導致管內的冷水，從而達到廢熱轉換成熱水的目的。

3、廢熱回收技術在人防工程中的應用

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。醫療救護工程人員淋浴洗消用熱水溫宜按37-40攝氏度計算，其它工程人員沐浴洗消用熱水溫度按32-35攝氏度計算。加熱設備應能在使用前3小時內將全部淋浴用水加熱至設計溫度。

以一個核5級常5級專業隊員掩蔽部為例，掩蔽人數為200人，需供熱水的衛生器具套數為4套，洗消人員百分數為20%，最冷月平均給水溫度為5攝氏度。電站內柴油發電機功率為：200KW。

解：

由以上條件得出：熱水供應量為：4*400=1600L

人員洗消用水量標準為40L/（人·次）計算，淋浴器和洗臉盆的熱水供應量宜按320～400L/套計算。

1600升35攝氏度熱水所需要的熱量為：

設計耗熱量為：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（℃），接當地最冷月平均給水溫度計算。

C——水的比熱C=4.187[KJ/（Kg·℃）]

因為人防工程熱水的加熱時間一般按3小時考慮，則：

200976干焦/3小時=66992千焦，小時

也就是說每小時回收66992千焦以上的熱量的熱交換器即可滿足加熱要求。

從以上表格內熱交換器的型號參數可得知，型號為RYRHS-1A的熱交換器回收熱為：

5萬Kcal/h轉換成千焦每小時：209300KJ/h

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

解：200976KJ/209300KJ/h=0.96小時

這個0.96小時滿足規定的3小時內把水溫加熱到35攝氏度的要求。

選用熱交換器時應注意：

（1）煙道的出入口徑尺寸不應小于柴油發電機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小時內可以把熱水供應量加熱至指定溫度。

從現在人防地下室的給排水設計來看.絕大多數設計人員均采用的是電熱水器加熱人防室內的洗消用水。由于戰時，地下室本身資源有限，在平時電源被破壞后，才使用柴油發電機組發電，而柴油發電站內的最大儲油量只能保證柴油機組運行7天的時間。

如果采用廢熱回收技術，可以大大節約柴油發電機組的油量，以延長運行時長。

相信，隨著廢熱回收技術的普及，會有越來越多的設計人員采用此項廢熱回收技術進行設計。