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    余热利用解决方案
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    某电池有限公司锅炉烟气余热回收工程设计方案

    某电池有限公司锅炉烟气余热回收工程设计方案

    时间:2016-02-25 17:40来源:居峰环保 作者:居峰环保 点击:

     
    东莞市居峰环保科技有限公司
     

    一、 工程概况

    某电池有限公司位于深圳市龙岗区坪山工业区,厂内有2台300万kcal/hr导热油锅炉,使用燃料为天然气。锅炉运行时产生260℃以上高温烟气直接排放,不仅造成较大的能源浪费,同时造成一定的污染性排放,因此为锅炉配套节能装置,减少燃料的消耗是减少环境污染和实现可持续发展战略的重要举措之一。该厂以保护环境、造福人类为宗旨,决定将锅炉烟气余热进行回收,特委托我公司为其编制节能系统设计方案。供有关部门评审.

    二、 设计依据

    2.1有关法规与技术标准
    (1) 《实用节能手册》
    (2) 《高温烟气余回收节能系统技术条件》
    (3) 《冷凝式换热器技术条件》
    (4) 《空气预热器设计规范》
    (5) 《低压配电系统设计规范》(GB50054-95)
    (6) 其他相关的建设标准、规范文件
    2.2甲方单位提供的有关资料  

    三、 设计思想及原则

    3.1 本方案遵循投资省、见效快、维护管理方便、工艺成熟可靠,设计
    合理,方便生产的原则;
    3.2 不影响锅炉的安全、正常运行;
    3.3余热回收系统的运行成本低,自动化程度高,并实现整个系统运行的自动控制,以减少人员编制、减小工人工作强度。
    3.4 采用目前国内成熟先进的技术和设备,尽量降低工程投资和费用。

    四、 设计范围

    4.1  设计范围
    锅炉烟气余热回收工程系统设计.
    4.2  设计内容
    ⑴ 烟气节能工艺选择及设计。
    ⑵ 配套设施、电气及控制设计。

    五、 锅炉及其排放烟气的相关参数

    5.1 锅炉总耗气量:
    约300万Nm3/年,2台锅炉每天工作16小时,全年300天生产计;(估算数据)
    5.2  烟气温度:260℃(经验值,锅炉烟气出口处)。

    六、 设计目标

    6.1 保证烘干车间热空气的情况下,每天可为员工洗浴提供热水154吨,年节约天然气27.3万Nm3, 年节能综合经济效益为145万元。
    6.2 采用运行成本低的技术措施,将原锅炉排烟温度从260℃降低 
    到100℃左右排放。
    6.3 每年减少25万m3CO2的排放;降低周边环境的热污染。
    6.4 抗腐蚀,装置后段换热基管采用不锈钢316L材质,寿命10年以上。

    七、 工艺设计及说明

    7.1  节能工艺的选定:

        工厂有员工800来人,每天需卫生热水 150吨(按南方地区用水定额估算),另外一车间需要热空气烘干物料,所以节能工艺选用烟气余热加热员工卫生热水,和车间用热空气为宜,从而减少能量的消耗。
    节能工艺流程框图:   
                                             
                                                                           烟气100℃以下排放
        
    7.2 工艺说明:
    每台锅炉烟温平均有260℃,含有大量的热量,为了充分将这部分热量吸收,在每台锅炉省煤器后面的烟管上安装1台组合式换热器,烟气先经过换热器Ⅰ段空气预热器,烟气温度降低到235℃,再经过换热器Ⅱ段气水换热器将烟气温度降到100℃左右。
    热空气流程:常温空气经过轴流风机送入换热器Ⅰ段空预器加热到53℃后进入烘干车间使用。
    洗浴水的流程:自来水经过换热器Ⅱ段加热到55℃,进入保温水箱,再泵入洗浴热水管网使用。

    八、自动控制说明

    PLC控制,人机界面为触摸屏
    8.1  输入显示
    8.1.1  屏上有10路温度显示:
    进烟温度T1、T2、: 二台组合式换热器烟箱进口温度,温度范围(0-300℃)(不锈钢温度传感器)
    排烟温度T1’、T2’:二台组合式换热器烟气出口温度,温度范围0-200℃;(不锈钢温度传感器)
    热水温度T3、T4:二台组合式换热器出水温度,温度范围(0-100℃)(不锈钢温度传感器)
    热空气温度T5、T6:二台组合式换热器热空气温度,温度范围(0-100℃)(不锈钢温度传感器)
    8.1.2 显示屏上显示保温软水箱实时水位。
    高水位H1,中水位H2,低水位H3。
    8.1.3 运行状态显示:屏上还能显示水泵、电磁阀、风机、风阀运行状态。
    8.2.输出控制
    轴流风机2台(风量Q=6000m3/h,风压260pa,功率0.75kw)、进水2个电磁阀F1、F2。电动风阀DF1、DF2。
    电磁阀F1(常闭)由1#换热器热水温度T3和热水箱液位双控制,水箱处于高液位以下时,热水温度T3高于某个设定温度时F1开启,低于某温度时F1关,该温度可在屏上设定;当水箱液位处于高液位时,电磁阀F1不管T3温度怎么变化,F1关闭。
    电磁阀F2(常闭)由2#换热器热水温度T4和热水箱液位双控制,水箱处于高液位以下时,热水温度T4高于某个设定温度时F2开启,低于某温度时F2关,该温度可在屏上设定;当水箱液位处于高液位时,电磁阀F1不管T4温度怎么变化,F2关闭。
    1#轴流风机由1#组合式换热器进烟温度T1所控制,当T1高于某个设定温度时,轴流风机起动,电动风阀DF1与1#轴流风机联动,风机起动,风阀也也开启,风机关,电动风阀也关闭。
    2#轴流风机由2#组合式换热器进烟温度T2所控制,当T2高于某个设定温度时,轴流风机起动,电动风阀DF2与2#轴流风机联动,风机起动,风阀也也开启,风机关,电动风阀也关闭。
    系统中电磁阀的开闭和风机、风阀的启停都能手动与自动。
    8.3 保护及报警功能
    报警页面可显示风机故障、温度传感器故障、电动风阀故障、热水箱低液位等故障信息,有故障时柜体会发出声光报警,可通过手动解除声光报警,根据触摸屏显示的报警信息,排除故障,按下报警复位后可恢复报警。
           

    九、节能经济效益分析

    9.1能耗基本情况:
    锅炉使用燃料为天然气,全年共耗气300万Nm3,每天平均耗天然气1000Nm3,天然气单价5.3元/Nm3,全年能耗1590余万元,能耗特别巨大,加之导热油炉的排烟温度高,做烟气余热回收具有重大意义。
    9.2 基本参数
    本项目热力计算的基本参数于下表所示:

    指标
    符号
    单位
    数量
    1Nm3气燃烧产生的烟气量
    Vy
    Nm3
    11.604
    标态下烟气密度
    ρy
    kg/Nm3
    1.232
    标态下烟气的比热容
    λy
    KJ/Kg.℃
    1.168 
    天然气低位发热值
    q
    Kcal/Kg
    8500
    天然气价格
    Ρ
    元/Nm3
    5.3 
    天然气锅炉的效率
    η
    %
    0.85
    热量单位换算
    B
    KJ/Kcal
    4.18 
    锅炉排烟温度
    W1
    260
    烟气经过换热后温度
    W2
    100
     
    9.3热量平衡计算:
    按每天耗天然气1000Nm3来计算全天的加热空气量及洗浴热水量,
    空气预热器段:
    10000m3天然气燃烧后产生的烟气从2600C降低到2350C,回收的热量:
    Q1=10000×11.6×1.232×1.168×(260-235) 
       =4174469kj
    这些热量能将每小时6000m3常温空气从200C加热到530C;(全天工作时间按16小时计)
    气水换热器段:
    10000m3天然气燃烧后产生的烟气从2350C降低到1000C,回收的热量:
    Q2=10000×11.6×1.232×1.168×(235-100) 
       =22542134kj
    这些热量能将154吨自来水从200C加热到550C
    9.4   运行费用分析
    本系统运行费用主要为2台轴流风机的运行电费,电磁阀的功率在0.75kw,电磁阀及电动风阀,电耗很少,可忽略。设备运行按每天运行16小时,全年运行300天计。电价按工业用电0.8元/kw.h
    年电费开支:
    2×16×300×0.75×0.8=6336元
     9.5 经济效益分析
        从上分析计算可以得出:本套节能系统回收的总热量为:
    Q总=300×(Q1+Q2)=8265449364kj=1977380231kcal
    折合天然气273685Nm3
    M =1977380231kcal/8500/85%=273685Nm3
    天然气价按单价5.3元/Nm3计
    全年经济效益为节约的天然气费用减去运行费用:
    273685×5.3-6336=1450530元≈145万元  
     

    十、冷凝式换热设计计算:

    参照同类锅炉,500万kcal/hr导热油炉的烟气量按8200Nm3/h计算.
    10.1设计过程计算(略)
    10.2.组合式换热器设计参数:
    设计参数
     烟气入口温度           │    t1h   │    ℃   │  260.00    
     烟气出口温度           │    t2h   │    ℃   │  100.00    
     空气侧入口温度         │    t1c   │    ℃   │  20.00    
     空气侧出口温度         │    t2c   │    ℃   │  53.00    
    水侧入口温度           │    t1c   │    ℃   │  20.00    
    水侧出口温度           │    t2c   │    ℃   │  55.00    
    烟气体积流量           │    Vh    │ Nm3/h│8200.00    
    空气体积流量           │    Vh    │ Nm3/h│3000.00    
    自来水流量             │    Gc    │kg/h   │4930
    回收热量               │    Qc    │  kW   │ 237
     
    换热器参数计算结果
    基管尺寸                │  d0×S  │  mm   │ 2.5×2.0 
     螺旋翅片厚度            │   S     │  mm   │   1
     螺旋翅片高度            │    lf   │  mm   │   12    
    翅片螺距                │    Sfh  │  mm   │   5.00    
    管子横向间距            │    St   │  mm   │   80.00    
    管子纵向间距            │    Sl   │  mm   │   80.00    
    热管长度                │    RL   │   m    │   2.0
    翅片管长度              │    lL   │   m    │   1.1
    热管排数                │     M   │   排    │   略   
    翅片管排数              │     M   │   排    │   略   
    每排管数                │     B   │    支   │   略   
    排列方式                │         │  叉排   │   
    烟气阻力降              │    hy   │ mmH2O│  7.5(75Pa)

    十一、 设备清单及报价 询价热线400-630-3306     万元

    序号
    名称
    型号
    数量
    单位
    单价
    金额
    备注
    1
    组合式换热器
    JH-500w
    2
     
     
    居峰公司
    2
    设备支架
    Q235
    2
     
     
    现场制做
    3
    电动阀门
    DN450
    2
     
     
     
    4
    自动控制系统
    GRS-ZL
    1
     
     
    PLC控制,触摸屏
    5
    轴流风机
    DZ-I
    2
     
     
     
    6
    热水箱
    20吨
    1
     
     
     
    7
    防腐保温
     
    2
     
     
    烟水管保温铝皮外包
    8
    安装
     
    2
     
     
     
    9 
    小计
     
     
     
    10
     管理费
     
    9项*5%
     
     
     
     
    11
    税收
    9+10项*10% (17%增值税票)
     
     
     
    合计
     
     
     
     
    因员工宿舍到锅炉房的地面情况、距离及住宿员工人数不详,此报价不含从换热器至宿舍楼的热水管道、热水箱及员工房间的淋浴管道及淋浴头。

    十二、工期安排及售后服务

    12.1 工期安排(共计:70个工作日)
    ①产品设计:          5个工作日
    ②设备制作:          30个工作日
    ③施工计划及组织:    2个工作日
    ④设备现场安装:     30个工作日
    ⑤系统调试:          3个工作日
    (说明:在组织施工期间,如遇特殊情况或人力不可抗拒,影响正常施工的进行,则工期顺延。)
    12.2  售前、售后等技术服务承诺
    我公司为本项目下保修服务及优惠条件的各项内容特此承诺:
    ⑴  售前承诺:
    我公司将组织专业技术人员,结合我公司设备的性能特点,免费对贵方的技术文件进行设计评审,并提出合理化建议,以保证我公司产品的正常运行,为整个供热系统的正常运行打好坚实的基础。
    ⑵ 安装与调试承诺:
    我公司将派出专业的安装技术人员对锅炉余热回收设备进行安装与调试,直到节能设备验收合格。
    ⑶ 操作培训承诺:
    我公司派出的专业技术人员在节能设备的安装、调试过程中将对贵方的操作、管理人员进行现场培训,使他们明白设备的性能原理,熟练掌握该设备的运行操作、维护保养和应该注意的事项等。
    ⑷  质保期内承诺:
    ① 质保期:主体设备从设备验收后二年;
    ② 如发现设备有其他潜在缺陷及我公司使用了不符合标准要求或不符合报价书承诺的原材料等质量问题,贵方有权退货或向我公司索赔;
    ③ 故障响应:我公司能够在故障通知后24小时内赶到现场,操作故障在12小时内解决,一般性故障维修在8小时内解决,重大故障在48小时内解决;
    ④ 零、部件更换:由于零、部件质量原因所造成的零、部件损坏,由我公司负责无偿维修或更换;由于贵方人为原因所造成的设备故障和零部件损坏,如需更换,为确保贵方的利益,只按低于市场的工厂优惠价格收取材料费。
     
    东莞市居峰环保科技有限公司

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