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1、80万吨/年焦炉烟道废气余热回收项目可行性方案书编辑：张海兵日期：八月1 .总论41.1 设计根据41.2 设计原则41.3 项目概况42 .建设条件52.1 自然条件52.2 建设场地52.3 焦化工艺52.4 余热资源62.5 电源状况62.6 水源状况63 .工艺方案73.1 焦炉余热运用技术方案73.2 余热锅炉系统技术方案83.3 余热回收系统参数124 .余热锅炉134.1 建设内容及范畴134.2 余热锅炉指标144.3 重要设备参数错误!未定义书签。5 .电控系统156 .设备设计、制造执行的原则和规程197 .重要设备一览表208、运送方式和技术规定及服务219 .设备交货进
2、度表2210 .设备投资概算及经济效益分析2310.1 项目规模2310.2 投资估算编制范畴2310.3 工程投资概算2311 .节能方案分析2612 .结论2613 .典型业绩261.总论1.1设计根据XXXX公司提供的有关工程设计条件和资料。1. 2设计原则（1）在不影响焦炉正常运营的前提下最大限度地运用余热；（2）在生产可靠的前提下，尽量采用先进的工艺技术方案，以减少操作成本和改造基建的投入；（3）以生产可靠为前提，采用成熟、可靠的工艺和装备；（4）余热锅炉的过程控制采用集中控制原则，基本实现自动化为目的（5）贯彻执行国家和地方对环保、劳动、安全、计量、消防等方面的有关规定和原则，做到
3、“三同步”。1.3项目概况XXX公司在建年产80万吨焦炭的焦炉1座,生产中焦炉加热后的废气通过总烟道汇总会始终向大气排放。同步废烟气温度可达到260-300,烟气将通过烟囱的自拔力排放到空中，严重挥霍能源和污染厂区环境。如果这些余热不进行回收运用，挥霍了珍贵的能源，也污染了环境。因此采用措施，对焦炉产生的废气进行余热回收运用，对有效减少能耗，推动实现可持续发展战略具有十分重要的现实意义。为贯彻科学发展观，贯彻节能减排的可持续发展战略。XXXX公司拟规划对焦炉烟道废气余热进行回收运用，将产生的蒸汽并网供厂区内的生产和生活使用。2.建设条件2.1自然条件（略）2.2建设场地项目占地应在焦炉主烟道旁
4、空地布置。2. 3焦化工艺煤车间送来的配合煤装入煤塔，装煤车按作业筹划从煤塔取煤，经计量后装入炭化室内。煤料在炭化室内通过一种结焦周期E向高温干馈制成焦炭并产生荒煤气。炭化室内的焦炭成熟后，用推焦车推出，经拦焦车导入熄焦车内，并由电机车牵引熄焦车到熄焦塔内进行喷水熄焦。熄焦后的焦炭卸至凉焦台上，冷却一定期间后送往筛焦工段，经筛分按级别贮存待运。煤在炭化室干编过程中产生的荒煤气汇集到炭化室顶部空间，通过上升管、桥管进入集气管。约700C左右的荒煤气在桥管内被氨水喷洒冷却至90C左右。荒煤气中的焦油等同步被冷凝下来。煤气和冷凝下来的焦油等同氨水一起通过吸煤气管送入煤气净化车间。焦炉加热用的焦炉煤气
5、，由外部管道架空引入。焦炉煤气经预热后送到焦炉地下室，通过下喷管把煤气送入燃烧室立火道底部与由废气互换开闭器进入的空气汇合燃烧。燃烧后的废气通过立火道顶部跨越孔进入下降气流的立火道，再经蓄热室，又格子病把废气的部分显热回收后，通过小烟道、废气互换开闭器、分烟道、总烟道、烟囱排入大气。对于其中经总烟道进入烟囱的热烟气(温度260-3O(TC)仍有较大的余热回收价值。本次方案就是为回收这一部分烟气的余热而设计。2. 4余热资源业主提供余热资源条件：焦炉余热数据表序号名称单位数据1焦炭规模万吨80万吨/年焦炉2焦炉烟道废气温度260-3003废气流量Nm3h104废气压力Pa-500烟道气成分如下(
6、参照)焦炉废烟气成分构成(%)CO2H2OO2N26.4120.063.6869.852.5电源状况区域高压电压级别(V)6000V10000V区域低压电压级别(V)380V电气、高压电接口：由厂区高压配电室提供，电网连接E向分界点在本余热锅炉中线路高压开关柜的下端。2. 6水源状况余热运用工程所需的工业水补充水、消防水、生活水等均从厂区既有系统接入，锅炉系统所有排水均排入焦炉附近的排水系统中。各水管路的接口位置皆在余热锅炉1米处。3.工艺方案3.1 焦炉余热回收技术方案3.1. 1工艺流程图心中3. 1.2烟气流程在地下主烟道翻板阀前开孔，将主烟道路热烟气从地下主烟道路引出，经余热回收系统换
7、热降温后，将热烟气降至约160C,经锅炉引风机再排入主烟道翻阀后的地下烟道，经烟囱排空；（新建项目可考虑在翻板阀前、后於J主烟道上或烟囱上预留孔）3. 1.3余热回收系统的构成该系统由软化水解决装置、除氧器、水箱、除氧给水泵、锅炉给水泵、中温热管蒸气发生器、软水预热器、低温热管蒸气发生器、汽包、上升管、下降管、外连管路和控制仪表、锅炉引风机等构成，并且互相独立。3. 1.4汽水流程工业软化水通过软水泵进入热力除氧器除氧，除氧水一部分由给水泵输入热管软水预热器预热到后进入汽包，水通过下降管进入中温热管蒸汽发生器，水吸取热量变成饱和水，饱和水再经上升管进入汽包，在汽包里进行水汽分离,形成O.8MP
8、a的饱和蒸汽，送至蒸汽总管或顾客；3. 1.5余热回收系统平面布置余热锅炉系统由电动蝶阀、除氧器、蒸发器、省煤器、风管、锅炉水泵、软化水箱、软化水泵、水路系统、循环管路系统，配电柜控制系统烟气引风机系统、平台爬梯等构成。水泵需位于锅炉附近，这样可以节省汽水管线，也减少温损和压降。3. 1.6余热回收系统横向布置在横向设计时，根据工厂的既有建筑物及场地标高，合理拟定车间的标高。3. 2热管余热锅炉技术方案热管余热锅炉系统重要为热管蒸发器、热管省煤器、蒸汽汇集器及汽水管路构成。系统采用高效传热元件一热管，较一般余热回收装置有许多明显长处。3.2.1热管热管余热锅炉的核心部件是热管。热管通过密闭真空
9、管壳内工作介质的相变潜热来传递热量，其传热性能类似于超导体导电性能，它具有传热能力大，传热效率高的特点。典型的重力热管如图1所示，在密闭的管内先抽成真空，在此状态下充入少量工质。在热管的下端加热，工质吸取热量汽化为蒸汽,在微小的压差下，上到热管上端，并向外界放出热量，且凝结为液体。冷凝液在重力的作用下，沿热管内壁返回到受热段，并再次受热汽化，如此循环往复,持续不断地将热量由一端传向另一端。由于是相变传热，因此热管内热阻很小,因此能以较小的温差获得较大的传热功率，且构造简朴，具有单向导热的特点,特别是由于热管的特有机理，使冷热流体间的热互换均在管外进行，并可以以便地进行强化传热。力战以受热S3.
10、2.2系统工作原理余热锅炉系统涉及热管蒸发器（采用银基钎焊热管）和热管省煤器（银基钎焊热管），烟气先通过蒸发器，后通过省煤器。（1）各段换热设备之间有过渡段连接，过渡段上设有膨胀节（以满足设备的热膨胀）和人孔（供设备安装和停炉检修时使用）。每套装置平台均留有通道，以便设备安装和维修需要。（2）热管蒸发器是由若干根热管元件组合而成。其基本构造及工作原理如图2所示。热管的受热段置于热流体风道内，热风横掠热管受热段，热管元件的放热段插在汽一水系统内。由于热管的存在使得该汽一水系统的受热及循环完全和热源分离而独立存在于热流体的风道之外，汽一水系统不受热流体的直接冲刷。热流体的热量由热管传给水套管内的饱
11、和水（饱和水由下降管输入），并使其汽化，所产蒸汽（汽、水混合物）经蒸汽上升管达到汽包，经汽水分离后来再经主汽阀输出。这样热管不断将热量输入水套管，通过外部汽一水管道的上升及下降完毕基本的汽一水循环，达到将热烟气降温，并转化为蒸汽的目的。热管蒸发器工作原理(图2)(3)热管省煤器也是由若干根特殊的热管元件组合而成，热管的受热段置于烟气风道内，热管受热，将热量传至夹套管中从除氧器进来的除氧水，加热到150以上，送至汽包。3. 2.3系统特点(1)采用热管作为传热元件，整个汽水系统的受热及循环完全和热流体隔离而独立存在于热流体烟道以外，这就使本系统有别于一般余热锅炉。(2)设备中热管元件间互相独立，
12、热流体与蒸汽发生区双重隔离互不影响，虽然单根或数根热管损坏，也不影响系统正常运营，同步水、汽也不会由于热管破损而进入热流体。(3)采用银基钎焊技术，根据烟气特点，设计采用银基钎焊翅片，表面具有致密不锈钢合金层，防低温下酸露腐蚀。(4)设计时调节热管两端的传热面积可有效地调节和控制壁温，避免低温酸露点腐蚀。(5)操作简朴、维修以便、工作可靠，整个系统的热量输送过程不需要任何外界动力，故障率低，效率高。(6)整个系统中热管蒸发器和热管省煤器均采用积木式模块化箱体构造设计，所有受压元件的组焊均在厂内完毕，分段出厂，现场吊装，减少现场安装焊口，缩短现场安装量，节省安装费用。3. 2.4银基钎焊翅片管技
13、术在此设备的技术方案中，我们采用一种新技术银基钎焊翅片管技术，以提高热管在低温条件下抗酸露腐蚀的能力。在换热器的制造行业中基本上使用日勺都是高频焊翅片管技术，而锲基钎焊翅片管技术是我公司由美国引进日勺一项新技术。它是在高频焊基本上再通过一道锲基钎焊工艺进行深加工，是一种新型翅片管焊接工艺，它由酸、碱钝化、绕片、喷粉、高温钎焊、充工质、封口、抽真空、再钝化、检查等十多道工序构成，运用锲粉在950C时熔化使其渗入翅片与基管间隙中，并焊接在一起，形成合金连接，同步锲粉也渗入碳钢表面，在翅片管表面形成一层厚度0.05mm左右日勺致密、光滑日勺合金保护层，使一般碳钢材料具有不锈钢日勺性能。采用银基钎焊翅
14、片管技术：(1)、翅片管表面形成致密、光滑的不锈钢合金保护层，表面光滑、硬度高(HRC256);(2)、在高温、高流速和腐蚀性介质的冲刷下工作，耐低温酸露点腐蚀；(3)、管片焊着率100%,接触热阻接近零，传热效率高；(4)、可减缓积灰，耐冲刷能力增强；(5)、其使用寿命较一般翅片热管提高了23倍，使设备的经济回报率大大提高。3.3余热回收系统技术参数根据我们对焦炉烟气余热锅炉工程设计经验以及厂家提供的设计条件：年产80万吨焦炭焦炉配备一台余热锅炉(9th),产压力0.8Mpa,温度170CB饱和蒸汽;具体方案如下：3.3.1系统参数的拟定通过现场参数(由贵司拟定)的拟定,最后决定年产80万吨
15、焦炭的焦化炉有关参数如下：系统烟气量：10NmYh;此烟气流量为余热锅炉系统设计参数,风机选型和烟气管道尺寸大小留有余量.废气入锅炉温度：300废气出锅炉温度：165C蒸汽压力：0.8Mpa蒸汽温度：170C蒸汽产量：9th3.3.2系统烟气行程的拟定3.3.2.1余热锅炉烟气进口管道部分：在焦炉原有的两条地下烟道上，烟道闸板阀前面位置，各开出一种巾300Omm的烟道孔，将制作好的e3000mmR烟气管道吊装放置在开口处，用耐火浇注料浇注，保证密封。同步另一端和连接余热锅炉进口的巾350Omm的主烟气管道进行焊接，同理，另一条地下烟道也做同样解决。止匕外，在两条4）3000rnn的分烟道上个各
16、安装一台电动调节阀，可以调节两焦化炉内的压力以及进入两分烟道内的烟气流量。在进余热锅炉的烟气主管道上设立一台烟道闸板阀。余热锅炉没问题时打开此阀，关闭旁通阀；检修时，关闭此阀，让烟气由旁路走出。3 .3.2.2余热锅炉出口烟气管道部分：焦炉废气通过余热锅炉降温后经引风机送入位于主烟道翻板阀后的烟气主管内（新建项目如烟囱有预留孔可直接排放）。4 .余热锅炉系统4.1建设内容和范畴（1）供方将提供整套的、先进的、成熟的、完整的和安全可靠的，且设备的技术经济性能符合本技术规范书规定的余热蒸汽系统及其配套附属设备。（2）承包范畴：整个低温余热回收系统范畴内所有系统的设计、设备采购及系统的安装、调试；余
17、热回收系统涉及1套余热锅炉系统、循环水系统以及上述各系统的电气及控制系统。（3）从工业水进入软化水解决装置后开始到蒸汽出汽包为止，以及整套锅炉系统内的排污系统和烟气管路系统。（4）上述内容以外的项目（如项目报批、电力接入系统），不在承包方承包范畴内。4.2余热锅炉指标序号指标名称单位数量备注生产规模80万吨/年焦化炉1二余热锅炉建设规模蒸汽蒸发量t/h9三余热锅炉工艺纯低温余热运用四重要生产设备1蒸发器台22蒸汽汇集器台13省煤器24烟气引风机台1五蒸汽系统指标1蒸发量t/h92计算年最大蒸发量t/a7.8万3年运营时间h8640按360天计算4年最大回收热量10,Kcal/a46674.3余
18、热锅炉其他系统4.3.1锅炉水质规定给水规定：硬度W2.0氧W15,铁W50,PH8.89.2.凝结水规定：硬度W2.0溶解氧100磷酸根515mg1.PH值9.(Tll4.3.2锅炉供水系统锅炉选用两台给水泵，一开一备。一台1211?软化水箱。4.3.3锅炉排污系统排污系统一在汽包的下段设排污管，在水系统的下联箱设定期排污，排去适量的锅炉污水以保证蒸汽品质。在锅炉本体下部配备1台定期排污管，排污降温池布置在锅炉本体下部，且预留好排污降温池位置。4.3.4放汽系统放气系统一在系统的最高点，设立放气点，当上水和启动时，排去锅炉内空气和不凝结气体。蒸汽放散一当锅炉故障或其她设备故障时，低压蒸汽可以
19、通过锅炉的集汽箱实现紧急迅速放散蒸汽。事故放水一当锅炉汽包水位高于紧急水位时，打开放水阀，避免汽包满水。5.余热锅炉电控系统该方案本着安全实用、经济可靠的原则进行设计。本系统过程控制采用智能仪表，给水系统采用变频自动持续供水。5. 1设计范畴5.1 本工程电气、热工自动化设计范畴涉及锅炉、及其辅助设备和系统的启停、联锁及所有热工过程工艺参数的!监控、调节、保护等。本套余热锅炉，总承包范畴为软化水进入除氧器始，直至将蒸汽送出汽包1米为止。电：该工程的启动电源接口，接自该区域就近接口。由需方提供电源线。余热锅炉系统范畴内所有接电电缆线和控制柜由卖方设计并统一采购。所有上述范畴内的调研、勘察、设计、
20、施工、调试、试运营、建成移送等必要的内容均属于卖方的责任范畴（2）所有装置除买方指定品牌外均选用品有先进水平的设备，并经买方承认后使用。如果调试、试运营需要双方配合，买卖双方必须进行协调、互相合伙。（3）自动控制、仪表我方为本工程提供自动化仪表的选型、供货、安装、校验、调试、试运营。自动化仪表除买方指定品牌外均选用品有先进水平的设备，并经买方承认后使用。控制室应为集中控制，布置在余热锅炉范畴内。（4）其他所有的电缆、补偿导线、桥架、导管、管道伴热、保温的设计、供货、施工均在我方范畴内。有关的实验、也属于我方责任范畴。5.2 电气重要设备及控制方式（1）锅炉给水泵系统采用两台锅炉给水泵。一用一备
21、直接起动方式运营。电压为380V交流电源。水泵的运营在控制柜上进行显示或报警，并且具有必要的保护连锁功能。（2）监测及控制功能实现对汽包液位、汽包压力、软化水箱水位、除氧水箱水位、水泵出水压力等监控。采用分布式控制，汽包和除氧水箱的液位采用集中控制，非重要压力检测参数就地显示，关系到装置安全的汽包液位测量为双系统，汽包和除氧水箱液位调节采用变频器控制水泵的转数。5.3 电压保护和电力装置接地(1)对高于15m的建筑物按三类防雷建筑物保护设计，顶部安装避雷针。(2)电力装置的接地高压系统为接地保护，低压系统为接零保护。所有电机均设接地装置，并通过电缆沟及电缆桥架上的接地干线，将各处的接地装置连接
22、起来，形成系统的接地网络。5.4 热工控制测量元件采用差压变送器将汽包的水位转换成电信号传至上位控制模块，经运算输出电信号至水位调节阀，控制锅筒水位在给定范畴内。汽包水位控制:设立两台液位计，一台为就地显示的双色液位计；一台为能输出4-20mA信号的磁翻板液位计，同步将42OnIA信号和锅炉给水泵联锁，水位低时，水泵自动启动补水；水位补高时，水泵设立自动停止。当汽包水位过低时，设立紧急声光报警。5.5 热工测量为使余热运用系统可靠运营，对过程中多种参数进行必要的测量，除了配备必要的就地直读仪表外，还配备了远传测量手段，所有重要参数均可以在控制室配电柜上实现显示，远传仪表的信号采用原则信号、分度
23、号，与控制柜相配套。重要监测项目见下表：热工监测项目一览表序号参数名称批示报警信号类型备注1烟道烟气温度V热电偶E共3点序号参数名称批示报警信号类型备注2饱和蒸汽温度VV热电偶E共1点3过热蒸汽温度VV热电偶E共1点4锅炉给水压力VV420mA共1点5锅筒压力VV420mA共1点6汽包水位VV420mA共1点7锅炉给水流量V420mA共1点8饱和蒸汽流量V420mA共1点9烟道烟气压力V420mA共1点余热锅炉热工参数批示、报警无论操作员控制柜上显示的是何种画面，当重要参数达到或超过报警值时，应在显示屏上立即以光信号对该参数进行报警。6.设备设计、制造执行的原则和规程换热器的设计、制造、检查和
24、验收必须符合有关国标:GB4457-446084图样GB1800-180379公差与配合GBl182118480形状和位置公差GBl92、193、196、19781一般螺纹GB/T131-93机械制图表面粗糙度符号及其注法GB350583表面粗糙、术语、表面及其参数JB/T5992.15992.1092JB/T599492装配通用技术规定GB98485堆焊焊条GB985-88气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸GB986-88埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸ZBJ3800187切削加工通用技术条件JB/Z307.1-307.1388冷加工工艺GB5023597工业金属工程施工及验
25、收规范GB/T1323791优质碳素构造钢冷轧薄板和钢带HG/T3181-89高频电阻焊螺旋翅片管GB150-1998钢制压力容器JB4708-92钢制压力容器焊接工艺评估JB/T4730-特种设备无损检测GB5117-85碳钢焊条72B02-1997硅酸铝耐火纤维炉衬工程技术条件GB50017-钢构造设计规范GB50205-钢构造工程施工质量验收规范JB/T1615-91锅炉油漆和包装技术条件7.重要工艺设备汇总表序号项目名称设备名称型号及参数单位数量备注1余热热管蒸发器台2回收装置热管省煤器2蒸汽汇集器台1钢架平台套1含爬梯2水泵23水箱12m3套14管道阀门烟气管道3500套1烟道阀门只
26、5膨胀节只15引风机含电机及变频250kw台16控制系统套17防雨棚箕18.运送方式和技术规定及服务8.1 运送方式运送方式采用公路运送，发运途径为：制造厂一一顾客工程施工现场。8.2 技术规定及服务8.2.1 设备涂装均按有关规范和规定涂防锈漆及面漆。1.1.1 2.2卖方提供的设备必须达到国内同行业近年来的先进水平，且有可靠的设备使用性能和使用寿命。8.2.3 卖方对整机的制造质量负责，并保证设备在进行安装、调试和试运营期间损坏的或有缺陷的零部件能及时、以便得得到维修或更换。8.2.4 卖方对设计、制造、检查技术、原则、安装、调试、操作维修要领书进行阐明，按买方规定及时参与现场安装、调试、
27、功能考核验收，及时解决技术、质量问题。8.2.5 现场服务人员服务内容：设备安装、投入运营，负责调试和有关人员的技术培训。8.2.6 2.6卖方可以从整套设备及其配套件的设计、制造到整套设备的交付使用，在设备生产和交付有效期间，都派专业技术人员到现场进行指引。8.2.7 在质保期内，买方发出告知后，卖方必须及时达到买方施工现场，提供相应技术服务；对由于卖方因素所导致的问题，卖方负责及时维修，以保证设备正常运营。9.设备交货进度表工程周数123-1011-1819202122设计重要图纸发送日期设计确认重要材料订货重要外协件订货焊接工艺实验制造总装检查防腐油漆包装发运管道钢架预制钢架设备吊装配管
28、、安装内喷涂电器安装水压实验调试竣工验收可以根据顾客规定合适调节交货时间。10.设备投资概算及经济分析10.1 项目规模XXX公司筹划对既有年产80万吨焦炭焦炉烟道废气进行余热回收,建设一台9th的J余热锅炉。10.2 投资估算编制范畴本项目投资额计余热锅炉、汽水系统、循环水系统、阀门辅机等，涉及所含电气、热工、水路等费用。土建、检查、设备运营费均涉及其中。10.3 工程投资概算10.3.1工程投资详见下表：80万吨/年焦化项目焦炉烟道废气余热工程概算表序号项Il公式来源数值（万元）工程设备费1.热力设备费（含烟道改造费）3202.引风机及变频703.电仪设备费404.热力建安费405.电仪建
29、安费206.土建锅炉钢架费用80二设计费15三生产职工培训费5四总承包管理费10I1.联合试车费10六预备费20七费用合计650注：1.所有基本仅涉及设计，不含地下部分施工及地脚螺栓。2.投资不含电讯摄像机、电话。10.3.2静态经济评价本工程年运营成本及静态收益估算如下表:序号项口数值单价金额（万元）蒸汽量1年产蒸汽量（按8640h计算）9th8640h=7.810,ta120元/吨933.12折合标煤(Q1.7000KCal/Kg)11000ta900元/吨990收入合计三生产成本1软化水81900t4.4元/t36.02工资福利3人4.5万元/人年13.53修理费104电耗（按60%电耗
30、计算）装机总容量为250KW0.6元/度电105合计164.5按动态效益分析:本工程静态投资额为650万元。本期工程建成后，如果按产出蒸汽量计算，每年可收回投资933万元。扣除运营成本164.5万元，年收益为768.5万元。静态投资回收期约为0.8年而已（不含建设期），约10个月即可回收所有建设投资。I1.节能方案分析本工程运用焦化炉烟道废热烟气的余热产生O.8Mpa的饱和蒸汽，可觉得漠化锂蒸汽制冷提供蒸汽，可以做焦油深加工用，也可供生活取暖或热电厂除氧器用，不需要消耗任何化石燃料，项目自身是一项节能减排工程。本工程每年可节省标煤量约IlOOO吨（按864Oh计算），减少了温室气体和酸性气体的
31、排放，符合国家倡导的节能减排政策，可申报节能减排资金，同步也符合京都议定书的精神。因此本工程具有突出的环保节能效益。可申报节能减排奖金：（1）年节省标煤：IlOOO吨/年；（2）按国标，节省一吨标煤奖励300元计：国家一次奖励：IlOOOX30010000=330万元12.结论随着近几年来低温余热回收技术的突飞猛进，焦化行业的余热回收项目造价大幅度减少，同步余热回收效率大幅度提高。从上述分析可以看出，余热运用项目，不仅可以减排大量的烟尘、COz和SO2等，发明巨大的环保效益，同步可以发明可观的节能效益和经济效益，本设计方案在不影响焦炉工艺的前提下，采用成熟的专利余热回收技术，实现了一举多得的收益，的确是应当大力倡导的节能减排项目，建议尽快上马，并尽量提供有关的政策扶持。
