钢铁集团有限公司高炉冲渣水余热供热项目可行性研究报告

1、xx钢铁集团高炉冲渣水余热供热工程可行性研究报告 x年十月目 录TOC o 1-2 h u HYPERLINK l _Toc496371491 第一章 总 论 PAGEREF _Toc496371491 h 1 HYPERLINK l _Toc496371492 1.1 工程背景 PAGEREF _Toc496371492 h 1 HYPERLINK l _Toc496371493 1.2 工程概况 PAGEREF _Toc496371493 h 1 HYPERLINK l _Toc496371494 第二章 热 负 荷 PAGEREF _Toc496371494 h 5 HYPERLINK

2、l _Toc496371495 2.1 供热现状 PAGEREF _Toc496371495 h 5 HYPERLINK l _Toc496371496 2.2 供热范围及供热面积 PAGEREF _Toc496371496 h 5 HYPERLINK l _Toc496371497 2.3 供热参数 PAGEREF _Toc496371497 h 5 HYPERLINK l _Toc496371498 2.4 热负荷 PAGEREF _Toc496371498 h 7 HYPERLINK l _Toc496371499 第三章 建设规模 PAGEREF _Toc496371499 h 8 H

3、YPERLINK l _Toc496371500 第四章 工程选址 PAGEREF _Toc496371500 h 9 HYPERLINK l _Toc496371501 4.1 场址现状 PAGEREF _Toc496371501 h 9 HYPERLINK l _Toc496371502 4.2 场址建设条件 PAGEREF _Toc496371502 h 9 HYPERLINK l _Toc496371503 第五章 技术方案 PAGEREF _Toc496371503 h 10 HYPERLINK l _Toc496371504 5.1 方案设计依据 PAGEREF _Toc49637

4、1504 h 10 HYPERLINK l _Toc496371505 5.2 方案设计原那么 PAGEREF _Toc496371505 h 10 HYPERLINK l _Toc496371506 5.3 方案内容 PAGEREF _Toc496371506 h 11 HYPERLINK l _Toc496371507 土建 PAGEREF _Toc496371507 h 24 HYPERLINK l _Toc496371508 供配电及传动 PAGEREF _Toc496371508 h 27 HYPERLINK l _Toc496371509 5.6 自动化仪表 PAGEREF _To

5、c496371509 h 30 HYPERLINK l _Toc496371510 5.7 给排水设计 PAGEREF _Toc496371510 h 31 HYPERLINK l _Toc496371511 5.8 采暖通风设施 PAGEREF _Toc496371511 h 31 HYPERLINK l _Toc496371512 第六章 供热管网 PAGEREF _Toc496371512 h 33 HYPERLINK l _Toc496371513 6.1 供热范围 PAGEREF _Toc496371513 h 33 HYPERLINK l _Toc496371514 6.2 水力计

6、算 PAGEREF _Toc496371514 h 33 HYPERLINK l _Toc496371515 6.3 管道热补偿、保温材料及附件 PAGEREF _Toc496371515 h 33 HYPERLINK l _Toc496371516 6.4 管道试压、冲洗及质量验收标准 PAGEREF _Toc496371516 h 34 HYPERLINK l _Toc496371517 第七章 环境保护、职业平安健康及消防 PAGEREF _Toc496371517 h 36 HYPERLINK l _Toc496371518 7.1 环境保护及综合利用 PAGEREF _Toc4963

7、71518 h 36 HYPERLINK l _Toc496371519 7.2. 职业平安健康 PAGEREF _Toc496371519 h 37 HYPERLINK l _Toc496371520 7.3 消防 PAGEREF _Toc496371520 h 44 HYPERLINK l _Toc496371521 第八章 节 能 PAGEREF _Toc496371521 h 47 HYPERLINK l _Toc496371522 8.1 设计依据 PAGEREF _Toc496371522 h 47 HYPERLINK l _Toc496371523 8.2 能源消耗情况 PAGE

8、REF _Toc496371523 h 47 HYPERLINK l _Toc496371524 8.3 节约能源 PAGEREF _Toc496371524 h 48 HYPERLINK l _Toc496371525 第九章 劳动平安与工业卫生 PAGEREF _Toc496371525 h 50 HYPERLINK l _Toc496371526 第十章 生产组织及定员 PAGEREF _Toc496371526 h 52 HYPERLINK l _Toc496371527 10.1 生产组织机构 PAGEREF _Toc496371527 h 52 HYPERLINK l _Toc49

9、6371528 10.2 劳动定员 PAGEREF _Toc496371528 h 52 HYPERLINK l _Toc496371529 第十一章 目标实施方案 PAGEREF _Toc496371529 h 53 HYPERLINK l _Toc496371530 第十二章 投资估算及经济分析 PAGEREF _Toc496371530 h 54 HYPERLINK l _Toc496371531 12.1 投资估算 PAGEREF _Toc496371531 h 54 HYPERLINK l _Toc496371532 12.2 建设工程总投资 PAGEREF _Toc49637153

10、2 h 55 HYPERLINK l _Toc496371533 12.3 资金使用方案 PAGEREF _Toc496371533 h 55 HYPERLINK l _Toc496371534 12.4 资本金筹措 PAGEREF _Toc496371534 h 56 HYPERLINK l _Toc496371535 第十三章 财务经济评价 PAGEREF _Toc496371535 h 57 HYPERLINK l _Toc496371536 13.1 编制说明、依据及参数的选取 PAGEREF _Toc496371536 h 57 HYPERLINK l _Toc496371537 1

11、3.2 财务数据预测 PAGEREF _Toc496371537 h 58 HYPERLINK l _Toc496371538 13.3 财务评价指标分析 PAGEREF _Toc496371538 h 59 HYPERLINK l _Toc496371539 13.5 评价结论 PAGEREF _Toc496371539 h 60 HYPERLINK l _Toc496371540 第十四章 社会评价 PAGEREF _Toc496371540 h 61 HYPERLINK l _Toc496371541 14.1 工程对社会的影响分析 PAGEREF _Toc496371541 h 61

12、HYPERLINK l _Toc496371542 14.2 工程与所在地互适性分析 PAGEREF _Toc496371542 h 61 HYPERLINK l _Toc496371543 14.3 社会风险分析 PAGEREF _Toc496371543 h 62 HYPERLINK l _Toc496371544 14.4 社会评价结论 PAGEREF _Toc496371544 h 62 HYPERLINK l _Toc496371545 第十五章 风险分析 PAGEREF _Toc496371545 h 63 HYPERLINK l _Toc496371546 15.1 工程主要风险

13、因素 PAGEREF _Toc496371546 h 63 HYPERLINK l _Toc496371547 15.2 风险程度分析 PAGEREF _Toc496371547 h 63 HYPERLINK l _Toc496371548 15.3 防范和降低风险的措施 PAGEREF _Toc496371548 h 63 HYPERLINK l _Toc496371549 第十六章 结论与建议 PAGEREF _Toc496371549 h 64 HYPERLINK l _Toc496371550 16.1 结论 PAGEREF _Toc496371550 h 64 HYPERLINK l

14、 _Toc496371551 16.2 建议 PAGEREF _Toc496371551 h 64 HYPERLINK l _Toc496371552 附件1：投资分析表 PAGEREF _Toc496371552 h 65 HYPERLINK l _Toc496371553 附件2：公司介绍和类似局部工程案例 PAGEREF _Toc496371553 h 68第一章 总 论1.1 工程背景1.1.1 工程名称xx钢铁集团xx钢厂高炉冲渣水余热利用工程工程1.1.2 可行性研究报告编制依据1. xx镇供暖详细规划2. xx镇现状总平面图3. 中华人民共和国行业标准GJJ34-2021?城镇供

15、热管网设计标准?4. 中华人民共和国国家标准?锅炉房设计标准?GB50041-20216.?投资工程可行性研究指南?7. 锅炉大气污染物排放标准GB13271-20018. 建设单位提供的其他根底资料。1.2 工程概况1.2.1 工程地理位置x市，位于x省x部，原为HYPERLINK s:/baike.so /doc/4375501.html t s:/baike.so /doc/_blankx市下辖县级市，2021年10月经国务院批准成为HYPERLINK s:/baike.so /doc/5345419.html t s:/baike.so /doc/_blankx省辖副地级市，直属x省管

16、辖。地处燕山南麓，滦河岸边。x地处环渤海环京津一级经济开发区内，区位优势明显，交通四通八达。京沈高速公路x出口距市中心仅12公里，西距北京市195公里，天津市160公里，东至HYPERLINK s:/baike.so /doc/782218.html t s:/baike.so /doc/_blank秦皇岛市75公里，北至HYPERLINK s:/baike.so /doc/1510269.html t s:/baike.so /doc/_blank承德126公里，南距x港京唐港区100公里，与x市中心相距60公里。境内现有铁路四条：京秦、大秦、通坨、卑水铁路。公路：国道2条，京沈高速、102

17、国道；省道3条，三抚路、平青大公路、长城旅游路。 工程规模与目标本工程建设规模：总供热面积25万，其中厂内10万，厂外15万；两台6MW的冲渣水余热利用设备和2台7MW的汽水换热器；厂外供热管网总长度8.5千米。工程建成后将解决区刚厂内和厂外居民的供热问题。 主要建设条件x市隶属于 HYPERLINK s:/baike.baidu /item/%E6%B2%B3%E5%8C%97%E7%9C%81 t _blank x省，位于 HYPERLINK s:/baike.baidu /item/%E6%B2%B3%E5%8C%97%E7%9C%81 t _blank x省x部， HYPERLINK

18、s:/baike.baidu /item/%E7%87%95%E5%B1%B1/220745 t _blank 燕山南麓， HYPERLINK s:/baike.baidu /item/%E6%BB%A6%E6%B2%B3 t _blank 滦河岸边，地理坐标为东经1183711855，北纬39514015之间，西距 HYPERLINK s:/baike.baidu /item/%E5%8C%97%E4%BA%AC%E5%B8%82 t _blank 北京市195公里， HYPERLINK s:/baike.baidu /item/%E5%A4%A9%E6%B4%A5%E5%B8%82 t _

19、blank 天津市160公里，东至 HYPERLINK s:/baike.baidu /item/%E7%A7%A6%E7%9A%87%E5%B2%9B%E5%B8%82 t _blank 秦皇岛市75公里，南距 HYPERLINK s:/baike.baidu /item/%E4%BA%AC%E5%94%90%E6%B8%AF t _blank 京唐港90公里，与 HYPERLINK s:/baike.baidu /item/%E5%94%90%E5%B1%B1%E5%B8%82 t _blank x市相距90公里，总面积1208平方公里。x市境内地势西北高，东南低，属暖温带、半湿润季风性气

20、候，境内主要风景区有 HYPERLINK s:/baike.baidu /item/%E8%BF%81%E5%AE%89%E5%8D%9A%E7%89%A9%E9%A6%86 t _blank x博物馆、 HYPERLINK s:/baike.baidu /item/%E7%99%BD%E7%BE%8A%E5%B3%AA t _blank 白羊峪、 HYPERLINK s:/baike.baidu /item/%E9%BB%84%E5%8F%B0%E5%B1%B1%E5%85%AC%E5%9B%AD t _blank 黄台山公园和 HYPERLINK s:/baike.baidu /item/

21、%E9%BB%84%E5%8F%B0%E6%B9%96 t _blank 黄台湖等。截至2021年，x市辖12个镇、7个乡，1个城区街道。2021年，x市户籍总人口77.3万人。2021年，x市地区生产总值918.8亿元，全市人均地区生产总值12万元。2021年11月，x市被 HYPERLINK s:/baike.baidu /item/%E5%9B%BD%E5%AE%B6%E6%97%85%E6%B8%B8%E5%B1%80 t _blank 国家旅游局评为第二批国家全域旅游示范区。12月7日，x市被列为第三批国家新型城镇化综合试点地区。 1、地形地貌x市境内地形呈“簸箕状，地势西北高，东南

22、低。北部西起刘皮庄，经五重安、商庄子、雷庄、建昌营，至新房子，山峰连绵起伏；东从徐流营至五道沟乡均系低山丘陵；西从马兰庄向南，经x、大五里、北营、崇家峪至太平庄，是一条纵向群山。北、东、西三面呈脊背状与中部和南部的开阔平原相衬托，形成了典型“簸箕状地形。x市境内最高山峰海拔为695.70米五重安乡的大嘴子山，最低平原海拔为32.30米彭店子乡南丘村西。x市属暖温带、半湿润季风性气候。全年平均气温11.5度。全年降水量711.9毫米。全年日照2292.5小时，无霜期198天。2、水文x市境内有 HYPERLINK s:/baike.baidu /item/%E6%BB%A6%E6%B2%B3 t

23、 _blank 滦河、 HYPERLINK s:/baike.baidu /item/%E9%9D%92%E9%BE%99%E6%B2%B3/12663 t _blank 青龙河、 HYPERLINK s:/baike.baidu /item/%E6%B2%99%E6%B2%B3/25656 t _blank 沙河等16条河流，分别属于滦河水系和冀东沿海水系，其中滦河和青龙河为市域内两大河流，属于省级河道，其余14条河流均为县级河道。 HYPERLINK s:/baike.baidu /item/%E6%BB%A6%E6%B2%B3 t _blank 滦河自龟口入境，由西北向东南斜穿x全境，流

24、经x54公里，流域面积260平方公里。西有西沙河蜿蜒，东有青龙河环绕，境内形成了三河并行互相辉映的自然景观。3、气候气象x市属暖温带、半湿润季风性气候。全年平均气温11.5度。全年降水量711.9毫米。全年日照2292.5小时，无霜期198天。年平均气温：C；极端最高温度： C；极端最低温度： -2C；日平均小于5的天数：137天；日平均小于5期间的平均温度： C。 工程投入总资金及效益情况本工程总投资1226万元，从评价结果看出，该工程全部投资内部收益率高于8%，投资回收期均小于15年,各项财务指标均符合要求，此工程有较大的社会效益，建设该工程，将大大改善社会环境和投资环境，推开工业生产的开

25、展及开发区城市建设。第二章 热 负 荷2.1 供热现状x市x镇目前无集中供热，新建小区缺乏集中供热，x钢厂内冲渣水设备严重堵塞，陈旧，问题严重，急需解决。2.2 供热范围及供热面积本工程的供热范围为x钢厂外x镇集中供热和x钢厂内的供热。供热分区及采暖面积确实定：采暖面积是由用地面积乘以建筑容积率，再乘以热化系数而得。民用建筑热化系数取0.7，工业区热化系数取0.4。本工程采暖面积为25万平方米。 供热参数2.3.1 供热最大热指标确实定1、热负荷计算方法：采暖热负荷采用面积热指标估算法进行计算。2、耗热指标的选取：采暖热指标是供热工程设计中一项重要参数,直接关系到热源确实定及热力网设计的经济性

26、,然而由于地区的差异,建筑物类别的不同,本可研参考国家?城市热力管网设计标准?中所推荐的各类建筑的热指标,并参照?民用建筑节能设计标准?采暖居住局部x省实施细那么中有关热指标的标准，根据本工程为新规划的工业园区，按国家的节能政策应采用节能型外墙，考虑到目前建筑施工的实际情况以及保温墙体材料技术的逐步成熟过程，并结合一些工程实例,分别确定各类建筑的热指标为：工业80W/m2、公建70W/m2、住宅50W/m22。2。2.3.2 平均及最小热指标x市临港工业聚集区采暖期室外计算温度为-13，室内采暖设计温度为18，采暖期5，设最大热指标为A，那么：表2-1现有城区建筑采暖面积热指标表建筑物性质采暖

27、热指标W/m2最大平均最小综合表2-2新建及规划城区建筑采暖面积热指标表建筑物性质采暖热指标W/m2最大平均最小综合2.4 热负荷2.4.1 新建工程热负荷表表2-3供热面积及热负荷序号企业工程名称面积(万m2热负荷MW)1x厂内1072x厂外x镇1572.4.2 采暖平均热负荷系数采暖热负荷是随室外气温的变化而变化的,并不总在额定负荷下运行,本工程全年供热3288小时,采暖平均热负荷系数经计算为0.61。2.4.3 设计热负荷本工程从冲渣水中提取的余热为12MW，汽水换热器的热量为14MW。第三章 建设规模利用真空相变热能采集技术可以顺利高效地从高炉冲渣水中提取大概70%的热量。本工程设计2

28、台直热机，单台直热机制热量为6MW，建设成后渣水余热利用总量可达12MW，同时设计2台7MW汽水换热器，可满足厂外建筑面积15万和厂内10万的采暖需求。同时厂外地埋8500米DN300的采暖循环水管道。第四章 工程选址4.1 场址现状本工程热源站设立在x钢厂内原有的冲渣水热源站处，对原有的热源站机房进行改造，以到达现有工艺的要求。4.2 场址建设条件 场址地址构造需查找原冲渣水热源站的地质勘查资料。4.2.2 场址外部条件1交通条件：x钢厂内，交通便利2、供电条件：本工程用电负荷为二级用电负荷，由x钢厂提供。3、通讯系统：满足热源站通讯需求。4、供水条件：x钢厂内，供水条件便利。5、排水条件：

29、x钢厂内，利用钢厂的排水系统；生活污水排入市政水管网。第五章 技术方案5.1 方案设计依据?中华人民共和国节约能源法?中华人民共和国计量法? ?中华人民共和国计量法实施细那么? ?工业企业能源管理导那么?GB/T 15587-2021?企业节能量计算方法?HYPERLINK :/ csres /detail/204647.html t _blankGB/T 13234-2021 ?企业能量平衡统计方法?HYPERLINK :/ csres /detail/56381.html t _blankGB/T 16614-1996 ?综合能源计算通那么?HYPERLINK :/bbs2.zhulong

30、 /forum/detail5837859_1.html t _blankGB2589-2021?锅炉大气污染物排放标准?GB13271-2021?民用建筑供暖通风与空气调节设计标准?GB 50736-2021?建筑给水排水设计标准?GB50015-2003陆耀庆主编?供暖通风设计手册?建设单位提供的相关参数5.2 方案设计原那么5 实用性确保系统设计目标和设计结果都满足需求并行之有效。5 开放性系统设计采用开放标准、开放技术、开放结构、开放系统组件、开放用户接口。5 先进性 设计思想先进；软硬件设备先进。5 标准化全部设计符合有关的国际标准、国家标准或行业标准。5 经济合理性系统具有最高的性

31、能价格比和最低的生命周期本钱。5 易用性和可维护性使用方便，维护简便。5 平安性确保系统平安可靠运行，防止人为误操作和外来干扰影响本系统平安。5 可靠性确保系统在其生命周期内可靠运行。5.3 方案内容5 方案设计原那么充分利用工厂现有设施，采用先进、适用、成熟的节能环保技术，进行改造，以到达挖潜，节能降耗的目的，改善企业经济效益。5 余热分析高炉渣温度约1450，冲渣水喷洒在炉渣上，以淬渣蒸汽形式散失掉一局部炉渣热，小局部炉渣热量在水渣捞取、水面自然蒸发散热、池壁散热等方面散失，剩余热量均蕴含在池水中。本工程冲渣水采用冷却塔方式散热。冲渣水在冲渣过程中使高温的炉渣不断降温，最先落在炉渣上的75

32、的水吸收了少量的显热Q显，变为100的水，然后继续吸收大量的热，即汽化潜热Q潜变为100的蒸汽。随着炉渣温度的降低，后续的冲渣水大局部只吸收了显热，变为100的水流回渣池。本方案只做渣水的显热利用，设计提取渣池中15的温差热量，池水被提热后温度下降为60，这个温度的水在冲渣过程中会多吸收40的显热变为100的水，增加了显热吸收，然后再变为蒸汽，从炉渣总热量不变的角度做理论上的分析，降温后的冲渣水会减少汽化潜热量，即减少了蒸发量，节省了冲渣水的补水，同时因冲渣水的设计循环量大，会有更多的后续的水不能吸收炉渣外表的热量，这样会导致池水的温度有所下降。本方案所选余热利用设备可直接换取渣水中热量，用于

33、直接给厂区供暖。5 高炉渣热量计算序号项 目技术数据1炉渣计算温度14502高炉炉容m5803利用系数4渣铁比5炉渣热焓值kJ/kg18556日产铁量t/日22047日产高炉渣量t/日8火渣热量MW17.27 9提取比例70%10提热量125 冲渣水余热提取设备的比选图 4- SEQ 图 * ARABIC s 1 1冲渣水水质分析反复使用的冲渣水中必然会溶解局部硅酸盐，同时溶进了炉渣中含有的多种无机盐和氧化物，形成了饱和状态的无机盐类水溶液。从渣水中取热即是对渣水的强制降温过程，随着渣水温度的降低，溶解于渣水中的大量盐碱类物质不断析出。由于换热壁面即是冷壁面，因此粘稠的析出物必然挂附于换热壁面

34、。造成换热壁面迅速污染，传热系数急剧下降，最终导致换热设备堵塞，系统瘫痪。由于渣水中含有大量氯离子、硫酸根离子等强腐蚀性物质，必然对金属换热壁面造成严重腐蚀；同时换热壁面结垢又导致垢下腐蚀发生，进一步加剧腐蚀速率。导致换热设备寿命极大缩短。高炉冲渣水换热必须解决冲渣水对换热器造成的污染、堵塞以及腐蚀等三个主要问题。金涛公司曾做过各种尝试，采用过滤、电子阻垢、超声波阻垢等方式配合常规板式、壳管式、宽通道等各类间壁式换热器进行渣水余热提取，均无法防止由于渣水析晶结垢导致换热防止污染、堵塞、腐蚀等问题。具体情况如下：过滤器+钛合金板换+微波阻垢工艺1滤网过滤效果极差高炉冲渣水往往既有大体积的絮状渣棉

35、等污杂物，也有大量直径仅几十微米的玻璃丝悬浮物，如果滤网选择过于稀疏，玻璃丝类细小杂质将无法阻拦；滤网选择过密，将会在极短时间内被大量的污杂物堵死，导致系统瘫痪。图 4-2 过滤器+板式换热器+微波阻垢系统工艺流程图2过滤无法阻止结晶、结垢滤网式过滤装置无论过滤等级多高，均无法过滤掉溶解于渣水中的盐碱类物质，结晶结垢现象依然非常严重。3过滤器大幅增加系统能耗过滤器阻力大，需在过滤器后增设加压泵，大幅增加系统能耗；另外还需配备大功率反冲洗泵，增加系统能耗同时消耗大量清洁水资源。4板式换热器抗堵性能极差板式换热器结构紧凑，内部为网格状支撑。因此，对水质要求极高，抗堵性能极差，少量的结晶结垢就会导致

36、换热器严重堵塞。5换热设备采用纳米涂层防垢无法实现目前各行各业都愿意拿纳米技术进行炒作，实际尚未形成工业化应用；纳米材料的防水、防污性能决定了其为疏水材料，而疏水性影响传热，因此换热材料上采用纳米技术是一种误导和炒作。6微波阻垢设备对高炉冲渣水工况无效包含微波阻垢、超声波阻垢在内的各类电子阻垢技术仅适用于硬度1000mg/L以下水质，对硬度在1万mg/L以上的高炉冲渣水几乎无效；其次，该技术仅对碳酸盐类物质结晶产生一定干扰，对硅酸盐物质完全无效，而高炉冲渣水中结晶物主要为硅酸盐类。因此，微波阻垢在渣水工况下无法起到阻垢作用。7腐蚀机理异常复杂，廉价钛合金材料无法抵抗目前市场上钛合金材料牌号众多

37、，价格及其抗腐蚀性能差距极大，价格性能比照见下表：表 STYLEREF 1 s 3- SEQ 表 * ARABIC s 1 1常温20%浓度盐酸下不同牌号钛合金腐蚀速率及价格牌号腐蚀率mm/年价格万元/吨1Cr18Ni9Ti (SUS321)溶解2Ti6A14V10因此，并非所有钛合金材料都能抵抗冲渣水的腐蚀。综上所述，过滤器+钛合金板换+微波阻垢系统，能耗高、占地面积大、板换易堵塞、系统可靠性极差。 宽通道换热器宽通道换热器对污水中常见的固体悬浮物具备较强的抗堵性能，但高炉冲渣水对换热器的堵塞并非固体悬浮物造成。1易堵塞、易腐蚀、换热效率低、使用寿命短宽通道换热器对污水中常见的固体悬浮物具备

38、较强的抗堵性能，但高炉冲渣水对换热器的堵塞并非固体悬浮物造成，而是溶解在渣水中的大量盐碱类物质在换热过程中饱和析出并与冲渣水中的悬浮物混合后附着在换热壁外表，对换热壁面造成污染、腐蚀甚至堵塞。轻那么换热效率急剧下降，重那么导致系统瘫痪。2腐蚀机理异常复杂，廉价双相钢材料无法抵抗此类设备由于结构形式决定其耗钢量巨大，通常500换热面积，设备自重就高达20余吨，如采用能够耐受渣水腐蚀的高品质双相钢，其造价根本无法承受。而采用廉价的2205双相钢材质，又无法抵御渣水的腐蚀。3采暖水侧无法清洗由于采暖水水质较难控制，通常在一定时间内也需要对采暖水侧进行清洗，宽通道换热器由于渣水侧必然频繁清洗，因此设置

39、了清洗口，那么导致采暖水侧只能采用全焊接工艺，全封闭结构根本无法清洗，设备传热系数衰减严重，最终将导致设备报废。设备承压低、维修难度大图4-7 直热机工作原理图图 46内部撕裂开天窗修补采暖水由于长距离输送，换热器采暖水侧必然要求具备较高的承压能力，但由于该换热器采用单侧支撑结构，导致此类换热器承压能力极低，容易造成换热器内部超压撕裂。一旦撕裂将导致冲渣水进入到采暖水一侧，对整个供暖系统造成巨大危害。全焊接结构设备，一旦内部撕裂，极难修复。因此，此类设备非常不适合用于高炉冲渣水换热。真空相变换热技术直热机要想彻底防止冲渣水在换热过程中对换热壁面造成的污染、堵塞与腐蚀，就不能让冲渣水与换热壁面直

40、接接触！“真空相变换热技术系利用水在真空状态下沸点降低的特性，利用极小的能耗在蒸发器内制造出真空环境，使29以上的冲渣水无需二次加热，在蒸发器内直接闪蒸成为负压蒸汽闪蒸量约为23%。这个过程中，冲渣水只进入到直径2米左右的蒸发器罐体内，闪蒸出的清洁蒸汽再进入到冷凝器中与采暖水进行冷凝放热，从渣水中析出的结晶物与污垢随着冲渣水排回到渣池中，不会接触到换热壁面。从而彻底防止了工业废水与换热壁面的直接接触，杜绝了堵塞、腐蚀、结晶挂垢等渣水换热中的瓶颈问题，为高效、可靠的提取高温工业废水余热提供了完美的解决方案。哈工大金涛“真空相变直热机设备具有以下特点：1蒸发器罐体采用ND钢材质，壁厚10mm以上；

41、冷凝器不与渣水接触，无污染、无腐蚀，传热效率高、水侧阻力小、承压能力可达2.0MPa20kg以上，不会出现采暖水侧超压泄露现象。设备使用寿命不低于10年。2冲渣水的取热与放热在“两器内分别进行，冲渣水只进入粗大的蒸发器罐体内，不接触换热壁面，所以高炉冲渣水无需过滤处理就能够进行直接换热，彻底防止了换热壁面结晶、结垢造成的污染、堵塞以及腐蚀问题；3由于冲渣水温度通常在100以下，在这种温度下，溶解在冲渣水中的钙镁离子等物质不会发生闪蒸，因此闪蒸出的是纯洁的水蒸气，无任何污染与腐蚀。因此，直热机设备从原理上彻底杜绝了渣水与换热壁面的直接接触，换热壁面不会因渣水水质产生结晶、结垢及腐蚀等问题，整个采

42、暖期之内无需清理维护，传热系数无衰减；4“闪蒸不是必须在饱和线水在不同压力下的沸点连成的曲线上发生，只要到达饱和温度或在饱和温度以下都可以连续闪蒸。哈工大金涛直热机配置的真空泵可保证直热机内到达96.7%的真空度，对应的闪蒸温度为29。所以，只要冲渣水温度不低于29并且高于采暖回水温度，闪蒸就可以持续发生。无论冲渣水以及采暖水温度如何波动，系统都会瞬时自适应、自调整，保证系统稳定运行；5直热机采用“多级连续闪蒸、纯逆流换热，设备呈纵向布置，占地面积小、换热效率高。6一台额定换热量10MW直热机设备，真空泵、冷凝水泵等耗电设备最大用电负荷仅为31.5KW，远远小于一台水泵的能耗，折合约为0.88

43、KW.h/GJ。同时，直热机为负压系统，对冲渣水入口带有2-5米的自吸程，节省渣水泵能耗。因此，直热机设备系统能耗通常远小于“过滤+板换方式；与宽通道换热器相比，由于“直热机是负压运行，设备阻力小，系统能耗也略低；7冲渣水在罐体内由于温度降低也必然产生结晶结垢物，但因为蒸发器罐体内只提热，不放热，没有换热壁面的存在，因此污垢无处附着，大局部污杂物会随着渣水冲回到渣池内。即便有少量的污杂物附着在罐体内壁，也不影响系统运行。罐体设计时即预留出了50mm直径的裕量，保证一个采暖期之内不需要进行清理维护；8蒸发器罐体内关键部位均配备了自动排污装置专利产品，即便发生了局部位置的污染物堆积，也可以做到快速

44、排出，并且完全做到了自动化在线排污，无需停机，无需人工清理，且快速排污过程中不影响供热运行。9设备自带控制系统，操作简便，可做到 “一键启动，且在整个采暖期内无需维护清理，不受冲渣水水质影响，始终保持高效换热。10该设备既可做渣水侧全流量取热，又可小流量大温差取热，渣水侧最大温降可达30以上，可广泛应用于各种工况。11直热机渣水换热系统既可用于冬季供暖，又可在非采暖季直接从工业废水、海水中制取软化水，同时实现了工业废水的浓缩处理。 哈工大金涛真空相变换热器，适应各类温度波开工况，在高炉冲渣水余热回收工程中不仅彻底防止了冲渣水对换热设备造成的污染、堵塞、腐蚀等难题，同时可以根据冲渣水以及采暖水的

45、温度波动，自动瞬时自适应，是目前高炉冲渣水换热工程中的最正确技术。5 主要设备选型和工艺配置1设计依据建设单位提供的相关参数；GB50736-2021 ?民用建筑供暖通风与空气调节设计标准?GB50015-2003 ?建筑给水排水设计标准?陆耀庆主编 ?供暖通风设计手册?2设备选型根据上述计算结果得知：针对x扎一钢厂580m3高炉冲渣水余热资源的提取，我们选择2台6MW的直热机组，总制热量为12MW。热源侧进出水温度为75-65；系统水侧进出水温度为45-65。单台直热机运行参数如下：表4 高炉单台直热机运行参数机组型号JTHR-Z-6-3名义制热量kW6000机组输入功率kW19控制系统微电

46、脑全自动控制PID调节热源水侧工况额定工况进出口温度75-65流量m/h516渣水引退水管径mmDN300采暖水侧进出口温度45-65流量m/h258采暖水供回水管径mmDN250本次设计以提取580m3高炉全部可利用冲渣水余热为基准进行设计，当极寒期余热无法满足厂外和厂内供暖负荷时，启动汽水换热器设备，利用蒸汽补充供热。5 热源站系统设计1主要设备本工程主要设备为2台直热机组，以及配套的渣水引退水泵、循环水泵、水箱等设备，构成一个完全以余热、废热资源供热的热源站。同时，为了便于在高炉检修时不间断供暖，我们在热源站选择了一台汽-水换热设备，用以备用。由于本工程为改造工程，有些设备利用原有设备。

47、主要设备如下表：表5 高炉热源站主要设备选型表序号设备名称规格型号单位数量备注1直热机JTHRZ-6-3 制热量6MW台2哈工大金涛2渣水泵H=35m Q=550m/h P=110kw台43厂外采暖水循环泵H=50m Q=300m/h P=75kw台21用1备，利旧4厂内采暖水循环泵H=50m Q=300m/h P=75kw台1利旧一用一备5厂内采暖水循环泵H=44m Q=374m/h P=75kw台16厂外快速除污器DN300个17厂内快速除污器DN350个1利旧8厂外补水定压泵H=36m Q=6m/h P=kw台2一用一备变频9厂内补水定压泵H=36m Q=6m/h P=kw台2一用一备变

48、频10软化水箱个1利旧11软化水装置处理水量24m/h套1利旧12冷却水泵H=15m Q=m/h P=kw台21用1备13冷却水箱V=6m个1冷却真空泵14空冷器散热量195kw P=6.6kw台115汽水换热器7MW台216凝结水回收器回收水量24m/h套117Q=24m/h H=32mH2O 一用一备，变频备注：由于目前热源站位置、渣水取退水位置、系统水接入点等暂未确定，表中所列举水泵扬程等参数均为估算值，具体数值待相关位置确定后再进行详细计算后给出。本工程改造给予尽可能利旧的原那么，以降低投资为出发点进行设计。本工程选用配套设备按照适应性、经济性、先进性、平安可靠性、系统化的原那么进行配

49、置。在满足作业要求的前提下，以较简单的设备、较少的投资，实现预定的功能。2系统主要用电设备设备均选用国家推荐的节能产品和先进的高效设备，符合?节能机电设备产品推荐目录第一批?工节2021第41号、?节能机电设备产品推荐目录第二批?工节2021第112号和?节能机电设备产品推荐目录第三批?工节2021第42号文件的要求。设备用电负荷如下：表6 高炉冲渣水热源站设备用电明细表序号设备名称规格型号运行数量台功率kW合计kW备注1直热机JTHR-Z-6-321938哈工大金涛2渣水泵H=35m Q=550m/h P=110kw21102203厂外采暖水循环泵H=50m Q=300m/h P=75kw1

50、75751用1备4厂内采暖循环水泵P=75kw175751用1备5冷却水泵H=15m Q=m/h P=kw11用1备6空冷器17厂外补水定压泵H=36m Q=6m/h P=kw18厂内补水定压泵H=36m Q=6m/h P=kw19凝结水回收器Q=24m/h H=32mH2O 1合计5.4.1 设计内容1换热站的土建改造设计。2换热站内设备根底设计。主要包括渣水退水泵根底2个、换热器根底1个、循环泵根底2个、定压补水泵根底1个、补水箱根底1个等。分集水器根底利用原有根底。3换热站内管道支架及检修平台设计5.4.2 主要设计依据1暖通专业委托任务书2国家现行有关设计标准、规程及规定5.4.3 建

51、、构筑物抗震设防本工程建、构筑物抗震烈度按7度设防，设计根本加速度为0.10g，划分为第二组。5.4.4 厂区自然条件1 气象条件冬季通风计算温度：冬季采暖计算温度：-10极端最高温度：极端对最低温度：年平均降雨量：年平均温度：日最大降雨量：年平均相对湿度：62%大气压力 冬季：大气压力 夏季：年平均风速：全年雷暴日数最大风速：20m/s最大积雪深度：22cm年主导风向：CE2主要设计参数 冬季采暖室外计算温度： -10场地冻结深度：80cm3地质情况场地地形平坦，位于风口平台下方。场区地质条件较好，所有根底均采用天然地基。5.4.5 主要结构构件材料的选用1 钢材普通钢筋：HPB235，HR

52、B335，HRB400；型钢、钢板： Q235-B、 Q345-B焊条：E43xx型、E50 xx型。2 混凝土强度等级设备根底采用C25，5.4.6 主要建筑物、构筑物1 换热站换热站长20m，宽8m，净高约10.5m，电气室设置在5.5m平台上，约3.5x4.5m，净高3.5m。换热站总建筑面积约180。内设一台3吨电动葫芦，结构型式为框架结构，包括换热站、电控室；门窗均为塑钢门窗，外墙采用240厚砖墙，屋面为混凝土板。屋面采用有组织排水，根底采用钢筋混凝土根底。2 换热站内设管道支吊架及检修平台管道支吊架形式主要有落地钢支架、柱子做三角钢支架和在梁上设钢吊架。2台直热机安装完成后，集中做

53、检修平台5.5.1 设计范围高炉冲渣水换热站供配电设计、电气传动、照明、接地设计等。5.5.2 电气设计依据供配电、电力传动及根底自动化系统，本着合理、可靠、经济适用、便于操作、便于维修的原那么进行设计及设备选型。5.5.3 装机容量本工程换热站总装机容量：380kW；电压等级：交流： 380V；220V；24V；电源频率：50Hz5.5.4 供电电源及供配电设施 换热站供电电源由甲方负责。在换热站内设GGD型低压配电柜，负责换热站内各用电设备的供配电及照明。 电气主要设备及保护低压配电柜。型式：固定式GGD。防护等级：IP30。主要设备：低压柜内装元器件选用国内优质产品。低压配电开关留有10

54、-20%的备用量。5.5.6 保护及计量低压柜总开关采用塑壳断路器作短路与过载保护；低压电动机装有短路、低电压、过负荷及断相保护；低压进线柜: 装设多功能仪表；容量大于等于37kW低压电动机回路机旁装设电流表。容量大于75kW的恒速交流电动机采用软启动。需要调速的交流电机采用变频调速装置供电。5.5.7 电气传动及控制电气系统采用机旁控制和集中控制，机旁控制做为试车调试及检修用，正常工作时集中控制。根据工艺流程的要求，各用电设备之间设置必要的联锁。每台设备的控制方式的选择开关装在操作台上。5.5.8 电缆敷设低压动力电缆采用电缆桥架或电缆支架明敷设，局部采用穿焊接钢管敷设。控制电缆敷设方式同低

55、压动力电缆，移动设备采用软电缆。5.5.9 照明1照明电源与电压照明网络电压为AC380/220V, 灯泡电压为AC220V。检修照明电压为AC24。2 照明灯具及线路根据工艺要求将对车间进行一般照明和局部照明设计，换热站内采用高效节能的防水防尘灯具及光源。操作室采用节能型荧光灯照明，并按标准要求设置应急照明。5.5.10 接地及平安卫生1 接地充分利用建构筑物内的根底钢筋等作为自然接地体，开关柜、控制柜、电缆桥架、水煤气管等所有正常情况下不带电的金属导体均须与接地体做好可靠的电气连接。电气设备设有工作接地,保护接地,接地电阻小于4。所有电气设备均需作保护接零，与其他金属管路及构件构成接地网，

56、其接地电阻值小于或等于4。对于一个厂房如工作接地、保护接地分不开时，可作成公用接地网，其接地电阻值按其中最小值要求确定。2 平安卫生电气装置在选型、防护等级及安装运行等方面按照有关标准充分考虑了防止触电事故的措施，并在选型上尽量选用无污染低噪声的电气设备。3 防振及防地震措施：所有的电气设备、都必须牢固地固定在根底上，对必须整体拆卸检修的电动机、变压器等应采用螺栓固定。4防止水害的措施水管不允许架设在电气设备的顶部。电气设备的施工及安装按有关规程标准进行设计5.6 自动化仪表5.6.1 设计范围换热站内布置的工艺设备及管道系统进行的仪表检测系统设计。5.6.2 装备水平本职操作管理方人性化的原

57、那么，自控系统采用PLC控制方式。各换热站仪表检测系统采用常规仪表检测控制。各个系统的测点设就地显示和操作室显示。5.6.3 主要检测及控制内容采暖循环水供水、回水温度检测；采暖循环水供水、回水压力检测；冲渣水供水、回水温度检测；冲渣水供水、回水压力检测；冲渣水流量检测；补水管道压力、流量检测；5.6.4 仪表选型仪表选型本着先进、实用、可靠的原那么，并适应检测仪表的开展趋势。压力检测采用普通压力测量仪表；温度检测采用双金属温度计。5.7 给排水设计5.7.1 给水设计本工程用水量主要用于采暖循环水间歇补水和换热站冲洗地面，总用水量约25t/h。考虑厂区水压缺乏，在换热站设管道加压泵1台，来提

58、高供水压力。供水参数要求如下： 水质要求：生活自来水水压要求：0.3MPa。管材与敷设方式：采用明设的敷设方式。5.7.2 排水设计本工程排水包括：换热站内事故排水，排水通过排水沟有组织的进入排水坑内，通过排污潜水泵排入室外排水管网。5.8 采暖通风设施?采暖通风与空气调节设计标准?GB50019-2003?工业企业设计卫生标准?GBZ1-20025.8.2 当地气象参数冬季采暖室外计算温度 -10冬季通风室外计算温度 -5最热月室外计算相对湿度 79% 夏季：2.3m/s大气压 冬季:1023.4 hPa 夏季：100hPa日平均温度+5的天数 137天考虑换热站内及电气室内设备及管道均散热

59、，因此本着节能原那么，不做采暖设计。换热站内采用T35-11轴流风机进行通风换气，满足设备及人员工作环境，换气次数按8次/h计算。第六章 供热管网6.1 供热范围x钢厂外管道总长度约8.5公里，管径DN300，采用地埋敷设。x钢厂内供热采用原有的供热管道。x钢厂内的蒸汽管道采用架空敷设。供热管道材质的选择：目前供热管道材质的选择主要有无缝钢管和螺旋焊缝钢管，根据本工程的实际情况，选择螺旋焊缝钢管即可满足工程需要，如果选择无缝钢管，工程造价太高，而且也没有必要。故本设计管材选用螺旋焊缝钢管，做预制保温，采用高密度聚乙烯外套管做外护管。6.2 水力计算供热管网走向及供热参数确定后，管道比摩阻的选择

60、是非常重要的，根据?城市热力管网设计标准?CJJ34的要求,本工程一次网主干线经济比摩阻控制在3070pa/m范围内，热水管网的内壁绝对粗糙度取K0.5mm，求得本区域供热一次网主干线平均比摩阻为65pa/m。6.3 管道热补偿、保温材料及附件6.3.1 管道热补偿根据供热管网走向，管道热补偿考虑采用自然补偿，在三通、分支和弯头等应力集中处假设不能满足应力条件时选用直埋式波纹补偿器。6.3.2 保温材料管道保温材料：蒸汽管道保温采用复合保温，离心玻璃棉加隔热层等，外护管采用钢套管和玻璃钢外护。可参照 “蒸汽管道复合保温管结构简图。高温热水供热管网采用预制直埋保温管，并配备相应的管道附件如三通、