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1、承德钢铁集团余热资源供热方案同方人工环境有限公司 工业节能事业部2009年07月01日目 录一、概述31.1用热现状31.2余热资源现状31.3余热资源潜力分析3二、设计目的及设计依据4三、方案设计43.1热泵原理原理43.2设计计算53.3设计选型5四、经济性分析与比较74.1投资分析64.2运行费用分析6五、系统方式对比分析75.1经济效益分析75.2环保效益分析8附：清华同方部分节能减排样板工程9一、概述1.1用热现状我厂现有厂房、住宅及办公楼，总建筑面积共计100万。其中，民用建筑需冬季供暖，工业厂房生产期间有工艺伴热需求，目前供热全部由燃煤锅炉系统解决，由锅炉提供高温蒸汽，之后通过汽
2、-水换热器消耗蒸汽换取热水满足用热需求。现有民用建筑区域由四个分区组成，由四个独立的果山，下营子，西地及北区热交换站分别为四个区域供暖。其中，果山热交换站系统：45个楼，面积214873.5 m2；下营子热交换站系统：共41个楼，采暖面积188870 m2；西地热交换站系统：共55个楼，采暖面积183081 m2；北区热交换系统：共62个楼，面积167843 m2。本次方案整体设计我厂厂区以上四个民用建筑区域共206座楼房，总面积75万的总体采暖。1.2余热资源现状与此同时，我厂在炼铁、炼钢生产过程中，存在大量工艺冷却水，冷却水总量共计20万 m/h左右，温度在2040之间，循环水每天24小时
3、不间断运行，蕴含丰富的低品位热资源，这部分热源并未加以有效利用，存在很大能源浪费。1.3余热资源潜力分析“节能减排”是当前国之大势，同样也是集团长久的发展方向，我部围绕这一主题，考虑对以上余热水加以利用，提取其低品味热能，满足厂区整体供暖需求。整个厂区的余热水源按照温差10提取，可回收的余热通过下式计算：Q吸热=G*1.163*T=2326MW回收余热资源在相应工况下可提供的热量约为2326MW，厂内余热资源相当充足。我部经多方调研，结合我厂实际情况，对现有余热资源利用方式进行优化筛选，确定以下采用吸收式热泵技术作为余热资源利用方式，同时将其与现有锅炉系统作对比分析。二、设计目的及设计依据设计
4、目的：采用热泵技术，回收利用冷却循环水的余热资源，为住宅和办公楼等民用建筑提供采暖集中热源，替代传统的锅炉房供热方式，从而可大量减少一次能源消耗，减少污染物排放量，同时节约大量运行费用。设计依据：1.采暖通风与空气调节设计规范（GB500192003）2、制冷设备安装、施工及验收规范GBJ66843、建筑设备专业设计技术资料4、通风及空调工程安装、施工及验收规范GBJ500243-2003 5、设备及管道绝热工程设计规范GB50264-976、通风与空调工程施工质量验收规范GB 5024320037、建筑给水排水设计规范8、业主提供的技术资料及相关要求。三、方案设计3.1热泵原理概述热泵是一种
5、能使热量从低温物体转移到高温物体的能量利用装置。恰当地利用热泵可以把那些不能直接利用的低温热能变为有用的热能，从而提高热能利用率，节约大量燃料。借助热泵可以把大气、土壤、河流等蕴藏的低品位热源利用起来。利用热泵可以实现冬季供热，夏季制冷，也可以同时供冷、供热。热泵主要有压缩式和吸收式两种。吸收式热泵是以消耗一部分温度较高的高位热能为代价，从低温热源吸取热量供给用户。压缩式热泵是以消耗一部分高品质能源（电能或机械能）为代价制热的。显而易见，吸收式热泵更符合我国目前节约能源的要求。吸收式热泵也分为水源、气源、地源、复合等多种类型，需要根据具体情况加以应用。溴化锂吸收式热泵工作原理3.2设计计算3.
6、2.1 设计条件采暖室外计算温度 -14极端最低温度（年最低气温） -23.3室内设计温度： 18其它相关设计参数根据甲方要求，并参考国家相关设计规范及标准。3.2.2 相关参数采暖建筑热负荷：根据甲方提供的原有70万m2建筑的蒸汽耗量（约56t/h），参考现有建筑物维护结构情况，推算出本次方案设计75万m2 民用建筑系统蒸汽耗量约为60t/h，总热负荷约37MW。3.3设计选型根据以上负荷参数，吸收式热泵主机选型见下表：吸收式热泵机组机组名称型号基本参数数量单位吸收式热泵机组YX型Qr=7500kw5台吸收式热泵主机及其相关参数见下表：单位吸收式热泵机组单台制热量kw7500数量台5废热水进
7、出口温度45/37（与工业冷却塔废热水参数一致，如有特殊要求，温差及温度可根据用户要求进行调节）废热水流量m3/h370 热水进出口温度55/65热水流量m3/h655 蒸汽压力Mpa0.25蒸汽耗量t/h5.95 蒸汽凝水温度100电功率kw6.5四、经济性分析与比较4.1投资分析项目投资估算详见下表（仅对主机设备进行投资分析）：吸收式热泵机组初投资机组名称基本参数数量单位单价（人民币元）吸收式热泵机组Qr=7500kw5台2,580,000.00总价（人民币.元）12,900,000.004.2运行费用分析1）吸收式热泵系统运行费用分析系统蒸汽耗量：系统采暖期间，单台热泵机组制热工况运行蒸
8、汽耗量为5.95 t/h，5台主机同时运行蒸汽耗量为29.75 t/h。计算依据l 采用全年分段负荷计算法；l 空调系统设定冬季系统运行5个月，每天运行24小时；l 蒸汽费用60元/t。热泵系统运行季节蒸汽运行运行运行负荷蒸汽耗量总耗量运行费用总耗量天数小时百分数百分数kW天数小时*100%*100%kW/hkW/h元冬季29.75150240.10.996395462132772600.30.6192780.60.425704全年总运行费用（万元）327.73单位建筑面积运行费用（元/m2）4.37以上可见，就75万平米建筑而言，若采用吸收式热泵机组，全年蒸汽耗量为54621t，全年蒸汽耗费
9、为327.73万元。2）锅炉系统运行费用分析系统蒸汽耗量：根据甲方提供数据，75万m2 民用建筑系统蒸汽耗量约为60t/h。计算依据l 采用全年分段负荷计算法；l 空调系统设定冬季系统运行5个月，每天运行24小时；l 蒸汽费用60元/t。热泵系统运行季节蒸汽运行运行运行负荷蒸汽耗量总耗量运行费用总耗量天数小时百分数百分数kW天数小时*100%*100%kW/hkW/h元冬季60150240.30.95832014472086832000.60.6777600.10.48640全年总运行费用（万元）868.32单位建筑面积运行费用（元/m2）11.58注：因锅炉系统操作复杂，机组随负荷运行可调节
10、度小，故锅炉系统的负荷系数较吸收式热泵系统高。以上可见，就75万平米建筑而言，现有锅炉系统，全年蒸汽耗量为144720t，全年蒸汽耗费为868.32万元。五、系统方式对比分析5.1经济效益分析系统初投资年运行费用每平米每年运行成本较现有系统年节省费用投资回收期万元万元元/m2万元/年初投资/年节省费用吸收式热泵1290327.734.37540.592.39年现换热机组/868.3211.58/ 由以上对比分析可见，采用溴化锂吸收式热泵系统优势明显：1、与锅炉系统相比年节约运行费可达540.59万元。较锅炉系统多增加初投资1290万元，投资回收期2.39年。2、系统简单、供热温度稳定可靠、操作
11、管理方便、维护费用低、设备寿命长。3、废热利用、经济节能。采用吸收式热泵机组能源利用率提高，运行费用与常规方式相比更节约。符合国务院关于加强节能工作的决定中所指出的：大力推进节能技术进步，全面实施重点节能工程，区域热电联产、余热余压利用的方针。如果考虑除建筑采暖外，在非采暖季应用于工艺预热，则节能效果更加明显。 5.2环保效益分析如果将现有锅炉系统和两种热泵系统耗能折合为标煤，经计算：吸收式热泵系统每年可节省标煤消耗约为4594吨，冷却水余热利用可取得很好的环保效应和经济效应，每年可少排放CO2 11837吨，CO 7吨，SO2 39吨，NOx 34吨，粉尘50吨。同样，余热源热泵系统相对现有
12、锅炉系统也有一定的减排量，但本次计算为满负荷，余热源热泵在此优势不明。采用吸收式热泵系统，不仅节省了锅炉的运煤输送、堆放场地等费用；同时解决了燃煤锅炉污染物排放对环境造成的大气污染的问题，符合当前节能减排的战略方针。系统CO2COSO2NOx粉尘吨/年吨/年吨/年吨/年吨/年吸收式热泵系统减排量118377393450附：清华同方部分节能减排样板工程徐州集团张双楼矿该项目厂房及办公楼等辅助建筑建筑面积共约6万m2，使用同方高电压型水源热泵机组，解决建筑冬季采暖，并提供2500人的洗浴用生活热水，同时满足三口矿井井口采暖需求。该项目选用6台SGHP2200G(高电压型)水源热泵机组作为系统的主机
13、，从矿井涌水中提取低温余热用来满足总计约12MW的热负荷需要。机组采用6000V电压作为机组电源，节省了变压设备的投资，也避免了变压过程中的能耗。机组采用计算机电脑芯片自动化控制，智能调节机组的最佳运行状态，运行费用低，具有较高的经济性。与燃煤锅炉相比每年可实现节省运行费用300万元，节省约10000吨原煤。辽宁铁煤集团铁法热电厂该项目位于铁法市郊，南距沈阳市100公里，为铁煤集团自发自用热电联产电厂，发电总容量60MW。该项目选用10台SGHP3000HMG（高电压、满液式、高温型）水源热泵机组回收利用电厂工艺冷却水中的低温余热，满足施荒地小区、电厂小区、金都别苑小区及新建小区共计约104万
14、m2供暖负荷要求，与燃煤锅炉相比每年可以节省标准煤14473.8吨，减少CO2排放37682吨 。山东新汶集团孙村煤矿该项目选用3台SGHP-1400A（高效型）水源热泵机组，解决矿井井口采暖，保证井口温度不低于5。使用水源热泵系统取代其原有燃煤锅炉，利用坑道废气加热水源热泵机组回水，并回收坑道水中的低温余热，解决井口采暖。每年可以节省标准煤约830吨，并减少大量大气污染物的排放。该项目自投入使用以来，运行状况良好。在系统稳定运行的同时，最大限度的节约了能源，保护了环境。山东新汶集团协庄煤矿该工程矿井副立井深700余米，是生产人员和物资上下的主要通道。冬季时副井井口会形成悬挂冰凌，随时可能坠落，威胁到井下作业人员的安全。在室外最低气温为-15时，要求保证副井井口温度不低于5。该工程选用3台SGHP-1800A（高效型）水源热泵机组，从排放的矿井水中提取低温余热，解决副井井口供暖需求。河北开滦精煤集团该工程每年可节约936吨标准煤，比原有燃煤系统节能约73%，每年减少运行费用约87万元。水源热泵系统减少了大气污染物的排放量，生态环境得到改善。机组：水源热泵机组建筑面积：98000平方米第二批可再生能源建筑应用示范项目。通过水源热泵提取低温余热，解决工人生活热水需求及井筒保温问题。2008年开始运行，每年可节省50%的运行费用，节能效果显著。
