余热资源供热方案.doc

承德钢铁集团余热资源供热方案承德钢铁集团余热资源供热方案 1 承德钢铁集团承德钢铁集团 余热资源供热方案余热资源供热方案 同方人工环境有限公司同方人工环境有限公司 工业节能事业部工业节能事业部 2009 年 07 月 01 日 承德钢铁集团余热资源供热方案承德钢铁集团余热资源供热方案 2 目目 录录 一、概述 3 1.1 用热现状 3 1.2 余热资源 现状 3 1.3 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4 3.1 热泵原理 原理 4 3.2 设计计算 5 3.3 设计选型 5 四、经济性分析与比较7 4.1 投资 分析 6 4.2 运行费用分析6 五、系统方式对比分析7 5.1 经济效益 分析 7 5.2 环保效益分析8 附：清华同方部分节能减排样板工程.9 承德钢铁集团余热资源供热方案承德钢铁集团余热资源供热方案 3 一一、概概述述 1 1. .1 1 用用热热现现状状 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-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 1. .2 2 余余热热资资源源 现现状状 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 1. .3 3 余余热热资资源源潜潜力力分分析析 “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 承德钢铁集团余热资源供热方案承德钢铁集团余热资源供热方案 4 锅炉系统作对比分析。 二、二、设计目的及设计依据设计目的及设计依据 设计目的：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gbj6684 3、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gb50264-97 6、通风与空调工程施工质量验收规范gb 502432003 7、 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、方案设计三、方案设计 3 3. .1 1 热热泵泵 原原理理 概概述述 热泵是一种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。 承德钢铁集团余热资源供热方案承德钢铁集团余热资源供热方案 5 溴化锂吸收式热泵工作原理溴化锂吸收式热泵工作原理 3 3. .2 2 设设计计 计计算算 3.2.1 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. .3 3 设设计计选选型型 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 承德钢铁集团余热资源供热方案承德钢铁集团余热资源供热方案 6 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、经济性分析四、经济性分析与比较与比较 4 4. .1 1 投投资资 分分析析 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） 12,900,000.00 4 4. .2 2 运运行行费费 用用分分析析 1）吸收式热泵系统运行费用分析 系统蒸汽耗量系统蒸汽耗量： 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。 承德钢铁集团余热资源供热方案承德钢铁集团余热资源供热方案 7 计算依据计算依据 采用全年分段负荷计算法； 空调系统设定冬季系统运行 5 个月，每天运行 24 小时； 蒸汽费用 60 元/t。 蒸汽运行运行运行负荷 总耗量天数小时百分数百分数 蒸汽耗量总耗量运行费用 运行季节 kw天数小时 *100%*100% kw/hkw/h元 0.10.9 9639 0.30.6 19278 热泵系统 冬季 29.7515024 0.60.4 25704 546213277260 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，全年蒸汽耗费为 327.73 万元。 2）锅炉系统运行费用分析 系统蒸汽耗量系统蒸汽耗量： 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。 计算依据计算依据 采用全年分段负荷计算法； 空调系统设定冬季系统运行 5 个月，每天运行 24 小时； 蒸汽费用 60 元/t。 蒸汽运行运行运行负荷 总耗量天数小时百分数百分数 蒸汽耗量总耗量运行费用 运行季节 kw天数小时 *100%*100% kw/hkw/h元 0.30.9 58320 0.60.6 77760 热泵系统 冬季 6015024 0.10.4 8640 144720 8683200 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。 承德钢铁集团余热资源供热方案承德钢铁集团余热资源供热方案 8 五、五、系统方式对比分析系统方式对比分析 5 5. .1 1 经经济济 效效益益 分分析析 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 系统 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与锅炉系统相比年节约运行费可达 540.59540.59 万元。较锅炉系统多增加初投万元。较锅炉系统多增加初投 资资 12901290 万元，投资回收期万元，投资回收期 2.392.39 年。年。 2、系统简单、供热温度稳定可靠、操作管理方便、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 5. .2 2 环环保保 效效益益分分析析 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。 承德钢铁集团余热资源供热方案承德钢铁集团余热资源供热方案 9 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。 co2coso2nox粉尘 系统 吨/年吨/年吨/年吨/年吨/年 吸收式热泵 系统减排量 118377393450 附：清华同方部分附：清华同方部分节能减排样板工程节能减排样板工程 徐州集团张双楼矿徐州集团张双楼矿 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，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 承德钢铁集团余热资源供热方案承德钢铁集团余热资源供热方案 10 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 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 。 承德钢铁集团余热资源供热方案承德钢铁集团余热资源供热方案 11 山东新汶集团孙村煤矿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山东新汶集团协庄煤矿 承德钢铁集团余热资源供热方案承德钢铁集团余热资源供热方案 12 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-