孤岛孤四联余热回收方案

PAGE益于地球益于地球始于荏原烟台荏原空调设备有限公司烟台荏原空调设备有限公司金鸡岭热源厂余热回收方案可行性分析设备单位：烟台荏原空调设备有限公司作者：王健电子邮箱：wangjian@联系电话：1379114151518678887061一．总论 31.1项目名称和简介 31.2锅炉给水现状和存在问题 41.3项目背景和实施的必要性 41.4项目实施范围和编制依据 5二.吸收式热泵简介 72.1吸收式热泵技术的提出 72.2吸收式热泵机组工作原理 82.3吸收式热泵机组的特点 10三．系统方案分析和确定 113.1原有系统原理图 113.2改造后系统原理图 113.3方案实施措施 123.4设计参数条件及说明 123.5热泵主机选型 123.6系统附属设备 133.7控制系统说明 133.8工程投资分析 133.8.1概算说明 133.8.2投资概算 14四．工程环境效益、市场需求及风险分析 144.1经济效益分析 144.2环境效益分析 154.3市场需求和前景分析 154.4项目风险分析 15五．结论 16六．荏原空调设备有限公司概况及热泵典型用户 17一．总论本报告讨论利用我公司烟台荏原空调设备有限公司吸收式热泵技术回收循环水废热，在冬季用以加热供暖水，在夏季用以加热锅炉给水，从而节省有价蒸汽、降低循水补水，实现节能减排、降低生产成本等目的。1.1项目名称和简介项目名称：金鸡岭热源厂循环水余热回收电厂锅炉给水基本情况：汽轮机规格及数量12MW凝气方式水冷电厂余热情况夏季工业水上塔温度可调节至3冷却水流量夏300T/H冬季工业水上塔温度可调节至3冬300T/H冷却水水质自来水换热管材质不明补水加热情况除氧器补水加热器进/出口温度35/104℃补水量50T/h夏季情况补水水质除盐水原补水加热蒸汽0.4MPa蒸汽耗量暂没统计项目简介：根据调研，夏季贵厂锅炉给水量50t/h，给水使用除盐水供给，给水温度35℃，使用0.4MPa蒸汽加热至104℃后，在除氧器中进行除氧。根据经验，其加热效率约96%，经计算此过程蒸汽耗量6.2t/h。利用荏原专用的吸收式热泵技术，回收电厂循环水余热资源，用来加热发电机配套锅炉的给水，蒸汽利用效率高达1.8，此技术解决了原工艺锅炉给水蒸汽耗量高造、效率低等急需解决的1.2锅炉给水现状和存在问题现状：锅炉给水通过除氧器，由33℃加热直接加热至104℃存在问题：锅炉给水量50t/h，除盐水从30度升高至104度，需要50t×1000kg/t×（104℃-35℃）=345×104kcal/h,约合0.4MPa饱和蒸汽6.2t/h所能提供的热量。锅炉工业循环水携带大量低温余热，长时间排放至大气，对环境造成不可逆的危害，浪费了大量热能。由于工业循环水全部开式循环，水损失率接近2%，因此需要大量的补水，造成水资源浪费，也因此造成了巨大的经济损失。开式循环不能保证水质，对所冷却设备寿命形成危害。1.3项目背景和实施的必要性1.宏观背景：随着我国国民经济持续快速发展，带动了能源消费长期高速增长，目前我国能源供给已呈现出紧张局面。大力推进节约降耗，缓解资源瓶颈制约，实现能源环境和经济社会的可持续发展是我国用能工作的核心。虽然企业的能源管理水平已得到了很大的提高，企业的能源消耗量呈逐年下降的趋势，但与发达国家比较，我国工业企业在能源利用效率方面还存在较大差距。大量的热量被排放至大气之中，对环境造成巨大的损害。大量热量的浪费，也降低了企业的利润。因此，大力推广应用新型节能技术、提高能源利用效率是响应国家节能环保政策的必要措施。应用先进的热泵技术，可以对冷热负荷设备进行节能建造，进而达到能源循环利用、节能降耗、降低污染的目标。结合国家和地方相关产业政策、规划，经过对项目技术、设备及建造目标的分析，本次实施的节能技术建造项目符合国家发展和改革委员会令第40号——《产业结构调整指导目录(2005年本)》鼓励类第二十六项（环境保护与资源节约综合利用）中第34款“节能、节水、环保及资源综合利用等技术开发、应用及设备制造”的政策条款范畴。本次项目的实施将有利于加快宁波工业行业的新型节能技术的推广和应用，有利于国家建设环保节约型社会的宏观战略的实施，政策效益明显。2.微观背景：从企业的长远发展战略出发，总结工业节能领域的技术经验，根据国内外有关节能设备的性能、价格，适时提出了实施本次节能技术建造项目。项目实施内容为：将循环水余热回收，利用回收回来的余热加热锅炉给水，大幅度降低自用气，从而降低生产成本，加大最大供汽量。使循环水部分实现闭式循环，减少大量的水处理费用及水资源费用。因循环水的闭式循环，有效的延长场内被冷却设备的使用寿命。项目完成后，上述问题将得到根本解决，项目的能耗水平、污染物排放水平也将显著降低，能源综合利用效率提高。本次项目的成功实施将成为市工业企业节能降耗和建筑节能减排的样板工程，将有力的带动企业节能降耗工作的开展，有利于国家、地方关于建设环保节约型社会政策的实施。1.4项目实施范围和编制依据1.项目实施范围该项目主要可概括如下：在除盐水系统：使用荏原吸收式热泵代替电厂内除氧器前的加热器，在加热器前后旁通吸收式热泵，通过吸收式热泵将除盐水由30℃加热至8在循环水系统：在工业循环水进出口管路开口，引循环水与吸收式热泵形成闭式循环。在原冷却塔进口处引水，冷却塔出水处回水。驱动能源系统：利用厂内原有加热器的蒸汽系统，可将蒸汽耗量降低45%以上。2.项目编制技术原则认真总结国内外工业节能降耗的先进技术和工艺，做到技术先进可靠、方案优化合理，保证长周期稳定、高效益运行。实现经济效益、环境效益和社会效益的统一。充分利用厂内现有各种余热资源和设施以节省投资，提高经济效益。具体来讲，本报告主要贯彻原则如下：（a）技术先进（b）经济合理（c）节约能量（d）节约资金（e）余热利用（f）环境保护（h）运行稳定（i）安全可靠3.项目编制依据本热泵系统报告的编制主要遵循以下相关国家标准、规范及设计手册，并满足与该项目有关的各项设计参数。（1）《设备安装、施工及验收规范》（2）《建筑设备专业设计技术资料》（3）《给水排水设计规范》（4）《设备及管道绝热工程设计规范》（5）甲方提供的技术资料及相关要求二.吸收式热泵简介2.1吸收式热泵技术的提出热泵技术，最早起源于法国科学家卡诺在1824年发表的关于卡诺循环的论文，从根本上奠定了热泵技术的理论基础。1852年才出现了用于供暖的热泵雏形，当时的热泵均使用电力作为驱动能源，供暖效率得到一定程度的提高；但高温型热泵技术的发展一直很缓慢，直到1971年日本荏原才创造出世界上第一台吸收式热泵，吸收式热泵的产生又一次极大的提高了一次能源的利用率，属于一种可再生能源技术。随着环境保护和节约能源呼声的高涨，国内外相关专家开始寻求一种回收工业领域大量的低温冷却水余热资源，提供建筑采暖或工业用热，达到节约能源、保护环境的目的。吸收式热泵原理，可以实现这一目的，荏原吸收式热泵技术应运而生。如果能合理利用冷却水的余热资源，在原有工艺不变的情况下，使用荏原吸收式热泵代替传统加热器，加热锅炉给水，至少可降低锅炉给水预热的40%，基于此，我们根据吸收式制冷机的原理，提出了回收余热资源用来改善预热方式的吸收式热泵供热技术，并将其应用与众多实际工程。2.2吸收式热泵机组工作原理1．热泵是一个专业术语，是把处于低温位的热量传输到高温位的机械。锅炉给水使用的吸收式热泵是将冷却塔水中的热量搬运到温度更高的除盐水中。冷却塔中33度的冷却循环水经过机组变为30度，而除盐水由进机组时的350度升高79度。2．荏原吸收式热泵同样遵循热力学第一定律（能量守恒定律）、热力学第二定律（热量由低温搬运到高温不会自发进行，必须消耗其他能量）。荏原吸收式热泵在工作状态下需要输入一定量的蒸汽。3.吸收式热泵效率COP=1.6～1.8每输入一个单位的驱动能源，将制取1.8个单位的热量。即使用1MW的高温热能，驱动吸收式热泵可以吸收0.8MW的低温热能，输出1.8MW我们需要品位的热能。驱动热源驱动热源1MW废热源0.8MW用热需求1.8MW＋4.吸收式热泵内部原理图：5.吸收式热泵加热原理图6.吸收式热泵图片（仅供参考）2.3吸收式热泵机组的特点与传统的低温加热器加热除盐水系统相比，吸收式热泵有明显的优势。低温加热器只能将90％～95％的热能或55～80%的燃料内能转化为除盐水携带的热量。而吸收式热泵可利用蒸汽、高温热水或烟气等较高品位的能源再回收一部分余热能源，效率值可达1.8.因此吸收式热泵要比传统的低温加热器节省50%左右的能量。概括来讲，主要有以下特点：a.适用范围广。荏原吸收式热泵机组可利用的余热水水体温度冬季为15～70℃，可制取的热水水温为20～9b.高效节能。吸收式热泵系统之所以节能，很重要的一点就是它所提供的热量中有很大部分是从低温侧无偿获得，如果热泵的制热系数为1.8，相当于只消耗了1kW高温（蒸汽）热能，既有0.8KW的能量从低温侧无偿获得，吸收式热泵的效率为180%，远高于传统的换热器。c.环境效益显著。吸收式热泵基本不耗电能，热泵机组使用溴化锂-水溶液，运行时没有任何污染，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地。d.一机多用，应用范围广。吸收式热泵系统可加热工艺用水、供暖、还可供生活热水，一机多用，e.自动运行。吸收式热泵机组运转部件较少，机组运行简单可靠，维护费用低；自动控制程度高，使用寿命20年以上。三．系统方案分析和确定3.1原有系统原理图3.2改造后系统原理图3.3方案实施措施a.将吸收式热泵放置于冷却水循环管路旁，在除盐水罐输出母管上开孔引水至吸收式热泵，经过吸收式热泵加热至85b.在冷却塔进水管路上开口取水，经过吸收式热泵后排放至冷却塔底部水槽.c.引原除盐水加热器加热蒸汽至吸收式热泵。3.4设计参数条件及说明（1）除盐水系统进出水温：35/79℃水量：50t/h（2）余热循环水系统进出水温：33/30℃（按最恶劣工况）水量：300（3）蒸汽系统：吸收式热泵驱动蒸汽：原除氧器加热蒸汽0.4Mpa给水系统除盐水温度由35度预热至79度，与原工艺相比热量节省45%。其它相关设计参数根据甲方提供和国家相关设计规范及标准。3.5热泵主机选型吸收式热泵系统的总制热量为220×104kcal/h。选取制热量为220×104kcal/h的吸收式热泵1套。可以吸收余热90×104kcal/h.节省蒸汽约1.6t/h其参数见下表：项目单位规格机型-RHP026制热量kW2558×104kcal/h220热水进出口温度℃35→79流量m3/h50水室承压MPaG1.0热源水回收余热×104kcal/h90进出口温度℃33→30流量m3/h300水室承压MPaG1.0蒸蒸汽压力MPaG0.4汽流量ton/h2.3外形尺寸mm4300×2500×27003.6系统附属设备系统附属设备主要有：凝结水回收装置、循环水增压泵等3.7控制系统说明吸收式热泵智能化控制，自动根据补充除盐水的量和温度自动调整运行工况。在循环水温度高于33℃时或除盐水流量小于50t/h，机组出水温度可上升，最高加热温度至95℃。机组控制盘可显示机组各水系运行温度，并可对除盐水给水3.8工程投资分析3.8.1概算说明本项目投资概算依据：设备购置费按市场价格概算范围包括：a)机房内吸收式热泵机组，水泵等附属设备价格；b)机房内管道施工和设备安装工程；c)机房电气及自控工程。3.8.2投资概算投资概算表设备名称设备参数型号数量单位单价（万元）合计（万元）备注吸收式热泵制热量:220×104kcalRHP0261套100万元100万元烟台荏原设备安装、管道安装包括：机房管路、阀门、软连接、仪表、保温1套50万元50万元烟台荏原机房电气及自控工程包括：附属设备配电箱、仪表、自控1套30万元30万元烟台荏原合计180万元四．工程环境效益、市场需求及风险分析4.1经济效益分析1.节省蒸汽运行成本原工艺加热除盐水由35℃至79℃需要热量220×104kcal，需要0.4MPa饱和蒸汽约4吨放热获得.现使用吸收式热泵，0.4MPa饱和蒸汽消耗量约2.3t/h；每小时节省0.4MPa饱和蒸汽约1.7节省运行费用=节省蒸汽量×蒸汽价格=1.7t/h×4320h/6个月×150元/t=110万元/6个月2.节省给水费用冷却水部分闭式循环，节省的水资源费用及水处理费用。吸收式热泵可将300t/h循环水形成闭式循环。原工艺为开式循环，按2%水损失率计算，循环水每小时需要补水300t/h×2%=6t/h.年运行时间4320h/年。年节省循环水补水量=6t/h×4320h/年=25920t/6个月补水水资源费用+水处理费用=3.8元/t（国内平均值）；年可节省循环水补水费用=25920t/6个月×3.8元/t=9.8万元/年3.踪上所述：吸收式热泵系统改造后，年可节省生产成本=110万元/年+9.8万元≈120万元，经济效益显著。机组承诺使用寿命20年以上，20年产生经济效益2400万元4.2环境效益分析吸收式热泵系统改造后，大幅度提高了锅炉的煤热效率，降低了煤炭使用量。根据以上计算，可节省饱和蒸汽7344吨/年,每年节约了大量的燃煤，减少大量二氧化碳、二氧化硫气体、氮氧化物、固体烟尘及煤渣的排放，对环境作出巨大贡献。如处理这些污物，将浪费大量的人力、物力、财力。4.3市场需求和前景分析“发展循环经济，建设节约型社会”，是坚持以人为本、实现人与自然和谐发展的必然要求。在工业领域中，大力发展可再生能源在锅炉补水中的应用，利用热泵系统回收循环水的余热资源，拓展了能源利用的综合效益，实现了废物利用，体现了“发展循环经济，建设节约型城市”的要求4.4项目风险分析热泵技术是一种先进可靠的节能技术，国内已有多个项目成功应用的先例。针对本项目可能出现的风险，本报告从以下几方面进行分析：1）循环水量保障。应用热泵时，可能会出现循环水量不足的情况。通过上文技术部分的分析，本项目需要循环水量总水量为302）循环水温保障。循环水温可达33度。3）系统维护保障。吸收式热泵系统简单，属于静设备，因此维修量非常低，如需维修，电厂可马上切换与原系统运行，对吸收式热泵进行维修。通过以上各方面的分析可以看出：本项目可行性非常好。五．结论第一、建设节约型社会，大力发展循环经济和推广应用可再生能源，是党中央、国务院在当前能源供应紧张的新形势下提出的可持续发展战略。该工程的实施，正是符合“树立科学发展观，建设和谐社会”的要求。第二、经过技术和经济分析论证，应用该项技术，由于它属国家大力提倡和鼓励的节能减排技术，运行费用较传统工艺大为降低。如果申报该节能项目得以审批，可获得可观的政府补贴，经济性将更为明显。第三、本方案不仅从技术上提供支持和保证，而且在国内有着众多的成功案例，实践证明了本方案的可行性。综上所述，本工程技术方案可行，经济效益明显，社会效益显著，环境效益突出，符合国家大力发展可再生能源的基本国策和能源战略。烟台荏原空调设备有限公司可为用户提供技术支持与技术保障，提供先进可行的技术方案和有关设备。六．荏原空调设备有限公司概况及热泵典型用户1.公司概况烟台荏原空调设备有限公司成立于1996年，由日本荏原制作所与烟台冰轮股份有限公司合资兴建。秉承母公司“益于地球·始于荏原”的企业理念，通过提供先进的技术和最好的服务，为社会做出广泛的贡献。作为日本荏原在海外唯一制冷机生产基地，烟台荏原在产品技术、生产、管理等方面均保持与日本荏原同步发展。引进日本荏原600余项技术专利，集80多年的研发、制造经验在烟台生产目前世界上最先进的吸收式热泵机组、溴化锂吸收式制冷机、冷温水机组、离心式冷水机组、螺杆式冷水（热泵）机组以及开（闭）式冷却塔等六大系列产品。在致力于围绕中央空调系统不断地开发新产品，发展新事业的同时，烟台荏原率先在同行业内取得机电设备安装工程的贰级资质，具备系统交钥匙能力。在国家节能减排政策的指引下，烟台荏原致力于节能产品的开发，以适应多种废气、废热的再利用，推动循环经济，为客户提供节能、环保的制冷、制热设备及综合解决方案。产品广泛适用于电力、炼油、化工、热电、钢铁、冶金、焦化、化纤、造纸等行业及商业、民用建筑舒适性空调、区域供冷供热等诸多领域。采用荏原核心技术采用荏原核心技术600余项技术专利80多年研发、制造经验具备系统集成能力高效、节能助力节能减排！2.典型用户国电承德热电厂用户介绍：国电承德热电有限公司现装机2x330MW，全部为供热机组，承担周边地区1400万平方米的供热任务。据2009-2010年供热季节运行数据显示，机组整个采暖季平均抽气量已接近额定抽汽量。在严寒期已达到甚至超过额定抽汽量，说明电厂供热能力已经受限，现在由于热负荷增加，必须增加新热源。废热来源：凝汽器循环冷却水。热水用途：供暖。节能分析：实施循环水余热利用，可增加供热面积近200万平方米，解决了电厂供热能力不足问题。由于回收凝气余热用于供热，采暖季节约标煤约3.9万吨。减少SO2排放320.2吨/年、减少NOx排放278.7吨/年、减少CO2排放9.9万吨/年、灰渣排放9224吨/年。采暖季可减少冷却水塔冷却水损失约58.4万吨。机组台数：8台，5台24MW机组，3台35MW机组邢台国泰热电有限公司用户介绍：邢台国泰发电有限公司现装机2x300MW，全部为供热机组，承担周边地区1100万平方米的供热任务。据2009-2010年供热季节运行数据显示，机组整个采暖季平均抽气量已接近额定抽汽量。在严寒期已达到甚至超过额定抽汽量，说明电厂供热能力已经受限，现在由于热负荷增加，必须增加新热源。废热来源：凝汽器循环冷却水。热水用途：供暖。节能分析：实施循环水余热利用，可增加供热面积200万平方米，解决了电厂供热能力不足问题。由于回收凝气余热用于供热，采暖季节约标煤约4.1万吨。减少SO2排放340.6吨/年、减少NOx排放296.5吨/年、减少CO2排放10.5万吨/年、灰渣排放9813吨/年。采暖季可减少冷却水塔冷却水损失约62.1万吨。机组台数：9台，单机能力26.4MW武安顶峰热电厂用户介绍：河北省武安顶峰热电有限公司2×6+3×12+1×25MW，全部为供热机组，承担周边地区的供热任务废热来源：凝汽器循环冷却水。热水用途：供暖。节能分析：实施循环水余热利用，可增加供热面积近200万平方米，解决了电厂供热能力不足问题。由于回收凝气余热用于供热，采暖季节约标煤约3.6万吨。减少SO2排放295.5吨/年、减少NOx排放257.2吨/年、减少CO2排放9.1万吨/年、灰渣排放8513吨/年。采暖季可减少冷却水塔冷却水损失约12万吨。机组台数：6台，单机能力43.8MW京能石景山热电厂项目概况：京能石景山热电厂是国内第一个200MW汽轮机的供热改造项目，作为行业内的示范性项目，烟台荏原生产的8台超大型溴化锂吸收式热泵机组已稳定的运行3个采暖季，热泵机组单机制热能力达到20MW。采用吸收式热泵技术可对热电厂循环水余热得到利用，总供热能力达到160MW，在不增加锅炉和供热机组的情况增加供热面积200万平米，有效解决了电厂供热能力不足的问题。取得的效益