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某電池有限公司鍋爐煙氣余熱回收工程設計方案

時間: 2016-02-25? 來源:居峰環保? 點擊:?

 
東莞市居峰環保科技有限公司
 

一、 工程概況

某電池有限公司位于深圳市龍崗區坪山第一工業區,廠內有2臺300萬kcal/hr導熱油鍋爐,使用燃料為天然氣。鍋爐運行時產生260℃以上高溫煙氣直接排放,不僅造成較大的能源浪費,同時造成一定的污染性排放,因此為鍋爐配套節能裝置,減少燃料的消耗是減少環境污染和實現可持續發展戰略的重要舉措之一。該廠以保護環境、造福人類為宗旨,決定將鍋爐煙氣余熱進行回收,特委托我公司為其編制節能系統設計方案。供有關部門評審.

二、 設計依據

2.1有關法規與技術標準
(1) 《實用節能手冊》
(2) 《高溫煙氣余回收節能系統技術條件》
(3) 《冷凝式換熱器技術條件》
(4) 《空氣預熱器設計規范》
(5) 《低壓配電系統設計規范》(GB50054-95)
(6) 其他相關的建設標準、規范文件
2.2甲方單位提供的有關資料  

三、 設計思想及原則

3.1 本方案遵循投資省、見效快、維護管理方便、工藝成熟可靠,設計
合理,方便生產的原則;
3.2 不影響鍋爐的安全、正常運行;
3.3余熱回收系統的運行成本低,自動化程度高,并實現整個系統運行的自動控制,以減少人員編制、減小工人工作強度。
3.4 采用目前國內成熟先進的技術和設備,盡量降低工程投資和費用。

四、 設計范圍

4.1  設計范圍
鍋爐煙氣余熱回收工程系統設計.
4.2  設計內容
⑴ 煙氣節能工藝選擇及設計。
⑵ 配套設施、電氣及控制設計。

五、 鍋爐及其排放煙氣的相關參數

5.1 鍋爐總耗氣量:
約300萬Nm3/年,2臺鍋爐每天工作16小時,全年300天生產計;(估算數據)
5.2  煙氣溫度:260℃(經驗值,鍋爐煙氣出口處)。

六、 設計目標

6.1 保證烘干車間熱空氣的情況下,每天可為員工洗浴提供熱水154噸,年節約天然氣27.3萬Nm3, 年節能綜合經濟效益為145萬元。
6.2 采用運行成本低的技術措施,將原鍋爐排煙溫度從260℃降低 
到100℃左右排放。
6.3 每年減少25萬m3CO2的排放;降低周邊環境的熱污染。
6.4 抗腐蝕,裝置后段換熱基管采用不銹鋼316L材質,壽命10年以上。

七、 工藝設計及說明

7.1  節能工藝的選定:

    工廠有員工800來人,每天需衛生熱水 150噸(按南方地區用水定額估算),另外一車間需要熱空氣烘干物料,所以節能工藝選用煙氣余熱加熱員工衛生熱水,和車間用熱空氣為宜,從而減少能量的消耗。
節能工藝流程框圖:   
                                         
                                                                       煙氣100℃以下排放
    
7.2 工藝說明:
每臺鍋爐煙溫平均有260℃,含有大量的熱量,為了充分將這部分熱量吸收,在每臺鍋爐省煤器后面的煙管上安裝1臺組合式換熱器,煙氣先經過換熱器Ⅰ段空氣預熱器,煙氣溫度降低到235℃,再經過換熱器Ⅱ段氣水換熱器將煙氣溫度降到100℃左右。
熱空氣流程:常溫空氣經過軸流風機送入換熱器Ⅰ段空預器加熱到53℃后進入烘干車間使用。
洗浴水的流程:自來水經過換熱器Ⅱ段加熱到55℃,進入保溫水箱,再泵入洗浴熱水管網使用。

八、自動控制說明

PLC控制,人機界面為觸摸屏
8.1  輸入顯示
8.1.1  屏上有10路溫度顯示:
進煙溫度T1、T2、: 二臺組合式換熱器煙箱進口溫度,溫度范圍(0-300℃)(不銹鋼溫度傳感器)
排煙溫度T1’、T2’:二臺組合式換熱器煙氣出口溫度,溫度范圍0-200℃;(不銹鋼溫度傳感器)
熱水溫度T3、T4:二臺組合式換熱器出水溫度,溫度范圍(0-100℃)(不銹鋼溫度傳感器)
熱空氣溫度T5、T6:二臺組合式換熱器熱空氣溫度,溫度范圍(0-100℃)(不銹鋼溫度傳感器)
8.1.2 顯示屏上顯示保溫軟水箱實時水位。
高水位H1,中水位H2,低水位H3。
8.1.3 運行狀態顯示:屏上還能顯示水泵、電磁閥、風機、風閥運行狀態。
8.2.輸出控制
軸流風機2臺(風量Q=6000m3/h,風壓260pa,功率0.75kw)、進水2個電磁閥F1、F2。電動風閥DF1、DF2。
電磁閥F1(常閉)由1#換熱器熱水溫度T3和熱水箱液位雙控制,水箱處于高液位以下時,熱水溫度T3高于某個設定溫度時F1開啟,低于某溫度時F1關,該溫度可在屏上設定;當水箱液位處于高液位時,電磁閥F1不管T3溫度怎么變化,F1關閉。
電磁閥F2(常閉)由2#換熱器熱水溫度T4和熱水箱液位雙控制,水箱處于高液位以下時,熱水溫度T4高于某個設定溫度時F2開啟,低于某溫度時F2關,該溫度可在屏上設定;當水箱液位處于高液位時,電磁閥F1不管T4溫度怎么變化,F2關閉。
1#軸流風機由1#組合式換熱器進煙溫度T1所控制,當T1高于某個設定溫度時,軸流風機起動,電動風閥DF1與1#軸流風機聯動,風機起動,風閥也也開啟,風機關,電動風閥也關閉。
2#軸流風機由2#組合式換熱器進煙溫度T2所控制,當T2高于某個設定溫度時,軸流風機起動,電動風閥DF2與2#軸流風機聯動,風機起動,風閥也也開啟,風機關,電動風閥也關閉。
系統中電磁閥的開閉和風機、風閥的啟停都能手動與自動。
8.3 保護及報警功能
報警頁面可顯示風機故障、溫度傳感器故障、電動風閥故障、熱水箱低液位等故障信息,有故障時柜體會發出聲光報警,可通過手動解除聲光報警,根據觸摸屏顯示的報警信息,排除故障,按下報警復位后可恢復報警。
       

九、節能經濟效益分析

9.1能耗基本情況:
鍋爐使用燃料為天然氣,全年共耗氣300萬Nm3,每天平均耗天然氣1000Nm3,天然氣單價5.3元/Nm3,全年能耗1590余萬元,能耗特別巨大,加之導熱油爐的排煙溫度高,做煙氣余熱回收具有重大意義。
9.2 基本參數
本項目熱力計算的基本參數于下表所示:

指標 符號 單位 數量
1Nm3氣燃燒產生的煙氣量 Vy Nm3 11.604
標態下煙氣密度 ρy kg/Nm3 1.232
標態下煙氣的比熱容 λy KJ/Kg.℃ 1.168 
天然氣低位發熱值 q Kcal/Kg 8500
天然氣價格 Ρ 元/Nm3 5.3 
天然氣鍋爐的效率 η % 0.85
熱量單位換算 B KJ/Kcal 4.18 
鍋爐排煙溫度 W1 260
煙氣經過換熱后溫度 W2 100
 
9.3熱量平衡計算:
按每天耗天然氣1000Nm3來計算全天的加熱空氣量及洗浴熱水量,
空氣預熱器段:
10000m3天然氣燃燒后產生的煙氣從2600C降低到2350C,回收的熱量:
Q1=10000×11.6×1.232×1.168×(260-235) 
   =4174469kj
這些熱量能將每小時6000m3常溫空氣從200C加熱到530C;(全天工作時間按16小時計)
氣水換熱器段:
10000m3天然氣燃燒后產生的煙氣從2350C降低到1000C,回收的熱量:
Q2=10000×11.6×1.232×1.168×(235-100) 
   =22542134kj
這些熱量能將154噸自來水從200C加熱到550C
9.4   運行費用分析
本系統運行費用主要為2臺軸流風機的運行電費,電磁閥的功率在0.75kw,電磁閥及電動風閥,電耗很少,可忽略。設備運行按每天運行16小時,全年運行300天計。電價按工業用電0.8元/kw.h
年電費開支:
2×16×300×0.75×0.8=6336元
 9.5 經濟效益分析
    從上分析計算可以得出:本套節能系統回收的總熱量為:
Q總=300×(Q1+Q2)=8265449364kj=1977380231kcal
折合天然氣273685Nm3
M =1977380231kcal/8500/85%=273685Nm3
天然氣價按單價5.3元/Nm3計
全年經濟效益為節約的天然氣費用減去運行費用:
273685×5.3-6336=1450530元≈145萬元  
 

十、冷凝式換熱設計計算:

參照同類鍋爐,500萬kcal/hr導熱油爐的煙氣量按8200Nm3/h計算.
10.1設計過程計算(略)
10.2.組合式換熱器設計參數:
設計參數
 煙氣入口溫度           │    t1h   │    ℃   │  260.00    
 煙氣出口溫度           │    t2h   │    ℃   │  100.00    
 空氣側入口溫度         │    t1c   │    ℃   │  20.00    
 空氣側出口溫度         │    t2c   │    ℃   │  53.00    
水側入口溫度           │    t1c   │    ℃   │  20.00    
水側出口溫度           │    t2c   │    ℃   │  55.00    
煙氣體積流量           │    Vh    │ Nm3/h│8200.00    
空氣體積流量           │    Vh    │ Nm3/h│3000.00    
自來水流量             │    Gc    │kg/h   │4930
回收熱量               │    Qc    │  kW   │ 237
 
換熱器參數計算結果
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    
管子橫向間距            │    St   │  mm   │   80.00    
管子縱向間距            │    Sl   │  mm   │   80.00    
熱管長度                │    RL   │   m    │   2.0
翅片管長度              │    lL   │   m    │   1.1
熱管排數                │     M   │   排    │   略   
翅片管排數              │     M   │   排    │   略   
每排管數                │     B   │    支   │   略   
排列方式                │         │  叉排   │   
煙氣阻力降              │    hy   │ mmH2O│  7.5(75Pa)

十一、 設備清單及報價 詢價熱線400-630-3306     萬元

序號 名稱 型號 數量 單位 單價 金額 備注
1 組合式換熱器 JH-500w 2     居峰公司
2 設備支架 Q235 2     現場制做
3 電動閥門 DN450 2      
4 自動控制系統 GRS-ZL 1     PLC控制,觸摸屏
5 軸流風機 DZ-I 2      
6 熱水箱 20噸 1      
7 防腐保溫   2     煙水管保溫鋁皮外包
8 安裝   2      
9  小計      
10  管理費   9項*5%        
11 稅收 9+10項*10% (17%增值稅票)    
  合計      
 
因員工宿舍到鍋爐房的地面情況、距離及住宿員工人數不詳,此報價不含從換熱器至宿舍樓的熱水管道、熱水箱及員工房間的淋浴管道及淋浴頭。

十二、工期安排及售后服務

12.1 工期安排(共計:70個工作日)
①產品設計:          5個工作日
②設備制作:          30個工作日
③施工計劃及組織:    2個工作日
④設備現場安裝:     30個工作日
⑤系統調試:          3個工作日
(說明:在組織施工期間,如遇特殊情況或人力不可抗拒,影響正常施工的進行,則工期順延。)
12.2  售前、售后等技術服務承諾
我公司為本項目下保修服務及優惠條件的各項內容特此承諾:
⑴  售前承諾:
我公司將組織專業技術人員,結合我公司設備的性能特點,免費對貴方的技術文件進行設計評審,并提出合理化建議,以保證我公司產品的正常運行,為整個供熱系統的正常運行打好堅實的基礎。
⑵ 安裝與調試承諾:
我公司將派出專業的安裝技術人員對鍋爐余熱回收設備進行安裝與調試,直到節能設備驗收合格。
⑶ 操作培訓承諾:
我公司派出的專業技術人員在節能設備的安裝、調試過程中將對貴方的操作、管理人員進行現場培訓,使他們明白設備的性能原理,熟練掌握該設備的運行操作、維護保養和應該注意的事項等。
⑷  質保期內承諾:
① 質保期:主體設備從設備驗收后二年;
② 如發現設備有其他潛在缺陷及我公司使用了不符合標準要求或不符合報價書承諾的原材料等質量問題,貴方有權退貨或向我公司索賠;
③ 故障響應:我公司能夠在故障通知后24小時內趕到現場,操作故障在12小時內解決,一般性故障維修在8小時內解決,重大故障在48小時內解決;
④ 零、部件更換:由于零、部件質量原因所造成的零、部件損壞,由我公司負責無償維修或更換;由于貴方人為原因所造成的設備故障和零部件損壞,如需更換,為確保貴方的利益,只按低于市場的工廠優惠價格收取材料費。
 
東莞市居峰環保科技有限公司

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