能源井矿集团余热回收供热改造项目可行性研究报告【完整版】

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能源井矿集团余热回收供热改造项目可行性研究报告【完整版】(文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用,可编辑放心下载）冀中能源井矿集团余热回收供热改造工程可行性研究报告工程单位：冀中能源井矿集团编制单位：五洲工程设计研究院二○一一年十一月冀中能源井矿集团余热回收供热改造工程可行性研究报告法人代表：刘志刚总工程师：于万河审核定稿：刘满富主要负责人：杨毅编写单位：五洲工程设计研究院二○一一年十一月咨询资质

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ISO冀中能源井矿集团余热回收供热改造工程可行性研究报告报告审核人：刘满富〔动力、研究员级高级工程师〕主要负责人：杨毅〔暖通空调、高级工程师〕报告编制人：刘满富〔动力、研究员级高级工程师〕邓定旺〔动力、研究员级高级工程师、注册咨询工程师〔投资〕、注测公用设备工程师〔动力〕、一级注册建造师、全国注册监理工程师〕薛韶辉〔建筑结构、高级工程师〕翟小丽〔暖通空调、研究员级高级工程师〕王秀宏〔给排水、研究员级高级工程师〕沈雪萍〔技术经济、研究员级高级工程师〕晋武〔电气、高级工程师〕吕于韬〔电气、工程师〕目录TOC\o"1-2"\h\z\u第一章、总论 13一、工程背景 131.工程名称 132.建设地点 133.建设单位概况 134.承办企业概况 155.工程可行性研究报告编制依据 205.1国家及地方法律、法规、政策 205.2国家和地方现行的有关主要标准、标准和规定 226.报告编制范围 236.1供暖现状 236.2供暖方式 247.工程提出的理由与过程 277.1贯彻执行?中国节能技术大纲? 277.2新晶焦化现有余热资源现状 287.3新晶焦化现有余热资源利用设想 29二、余热回收供热改造工程概况 311.工程建设规模与目的 312.工程主要建设条件 323.工程主要技术经济指标 353.1方案描述及计算 35上升管热源 35烟气热源 363.2主要技术经济指标 38三、工程建设可行性及必要性 391.工程提出的背景 392.工程建设的可行性及必要性 412.1焦化厂余热资源情况 412.2焦化厂供热现状 422.3工程建设的可行性和必要性 422.4工程实施的有利条件 43第二章、工程余热资源利用条件评价及开发前景预测 46一、工程余热资源条件 461.炼焦过程中的余热资源利用 461.1上升管中的余热资源利用 461.2氨水罐、集气管中的余热资源利用 471.3初冷器中的余热资源利用 491.4息焦水中的余热资源利用 492.煤气生产过程中烟气的余热资源利用 50二、工程余热资源利用条件评价及市场前景预测 511.工程余热资源条件 511.1热量采集 511.2热量提升 511.3热量释放 522.工程余热资源利用条件评价 52第四章、工程场址选择 53一、场址选择方案 531.热源布置方案 531.1烟气余热回收 531.2上升管余热回收 541.3息焦水余热回收 541.4初冷器余热回收 541.5集气管、氨水罐余热回收 552.热量提升设备布置方案 553.大温差吸收换热设备布置方案 554.备用热源设备布置方案 56二、工程建设条件 56第五章、工程技术方案、设备方案、工程方案 59一、焦化厂余热回收供热改造工程技术方案 591.设计原那么和设计参数 591.1设计原那么 591.2设计参数 602.烟气段余热回收方案 612.1热管原理 612.2热管特点及开展趋势 62热管特点及热管传热的优势 62热管式换热器的开展趋势 622.3热管式余热锅炉 62传统热管式余热锅炉 63工程拟采用的新型热管式余热锅炉 64热管式余热锅炉传热计算 66热管式余热锅炉结算结果 672.4上升管余热回收方案 68原理介绍 68实施效果 692.5初冷器余热回收方案 71初冷器余热原理 71初冷器余热利用方案 722.6集气管、氨水罐余热回收方案 72集气管、氨水罐余热回收简介 72集气管、氨水罐余热回收设计计算 73集气管、氨水罐余热回收应注意问题 732.7息焦水余热回收方案 74息焦水余热回收原理说明 74宽流道换热器特点 75宽流道换热器的防腐与防垢 75宽流道换热系统余热回收效果 76息焦水余热回收的其它方法 762.8吸收换热技术 762.9热泵技术 79吸收式热泵与电驱动热泵的比较 79吸收式热泵机组简介 80工程吸收式热泵机组使用情况 87二、 冀中能源井矿集团余热回收供热改造工程系统及设备方案 871.热负荷 871.1供热范围 871.2室内采暖温度 872.余热回收供热改造工程系统方案 912.1余热回收供热改造工程系统总体方案 912.2息焦水换热系统方案 932.3氨水罐、集气管换热系统方案 942.4上升管换热系统方案 953.余热回收供热改造工程设备方案 954.管道布置 1134.1供热介质参数确定 1134.2管网布置原那么 1144.3管网敷设方式 1144.4管材、管道附件、保温及防腐 1164.5水力计算 1174.6运行调节 1184.7管材 1215.气候补偿系统 1225.1气候补偿系统简介 1225.2气候补偿系统设备及费用 124三、 井矿集团余热回收供热改造工程工程方案 1241.余热回收供热改造总体方案 1241.1余热回收供热改造工程实施规划 1241.2余热回收供热改造工程进度方案 1251.3余热回收供热改造工程实施难点及解决方法 1262.余热锅炉安装注意要点 1272.1.余热锅炉实施工程特点 1272.2.余热锅炉实施要点 127第六章、总图与公用辅助工程 132一、工程总平面布置 1321.工程总平面布置 1322.总平面布置原那么 1333竖向设计 1344.管线综合布置 1345.绿化布置 1356.主要经济技术指标 135二、热力系统 1351.热网定压补水系统 1352.软化水处理系统 1353.站房布置 136三、给水排水 136四、电气 138五、暖通空调 145六、土建设计 147七、消防 1491.总平面布置的消防设计 1492.建筑的消防设计 1493.给水消防设计 1504.电气消防 150第七章、合理和节约利用能源 151一、节能措施综述 151二、相关专业的节能措施 151三、节能效果分析 157第八章、工程环境影响评价 161一、概述 161二、主要噪声源 161三、降噪声措施 161第九章、工程劳动平安卫生 163一、设计依据 163二、厂址选择的劳动平安措施 164三、生产过程中职业危害因素分析 164四、设计中考虑的劳动平安和工业卫生措施 164五、劳动平安卫生机构设置 168六、本工程劳动平安卫生预评价 168第十章、工程劳动组织与定员 169一、组织机构 169二、工作制度 169三、劳动定员 169第十一章、工程投资估算及资金筹措 170一、新增建设投资估算 170二、新增流动资金 171三、资金筹措 171四、投资估算表 171第十二章、工程财务评价 172一、根底数据确实定 172二、营业收入与本钱费用估算 173第十四章、工程社会评价 176第十四章、工程风险分析 178第十五章、可行性研究报告结论 180第十六章、存在的问题及建议 182第十七章、附表及附图 184一、附表 184二、附图 205第一章、总论一、工程背景1.工程名称冀中能源井矿集团余热回收供热改造工程。2.建设地点石家庄市井陉矿区新井路10号。3.建设单位概况建设单位全称为“冀中能源井陉矿业集团〞。前身为井陉矿务局，从1898年建井开采至今已有113年历史，曾以盛产优质主焦煤著称全国，是一个具有荣耀革命传统和丰厚历史文化资源的老工业基地。2006年6月16日与河北金能集团联合重组，2008年5月16日完成整体改制，2021年6月冀中能源集团成立，成为其子公司。现有井陉、左权、元氏、临城四个矿区，拥有6对矿井、4座大型洗煤厂、1座百万吨焦化厂和10万吨硝盐化工厂等16个子〔分〕公司，已经开展成为集煤炭开采、洗选加工、煤炭物流、煤焦化、电力、建筑、橡胶运输带制造等多个产业、多元开展的大型企业集团。近年来，井矿集团坚持以科学开展观为统领，制定实施“三步走、翻两番、再造新井矿〞的开展战略，坚持开发新区和开展老区并重，构建煤炭生产、煤炭物流、煤焦化三大基地，加快开展步伐，百年老局焕发生机，企业开展势头强劲，一年一大步，一步一跨越，煤炭产量、营业收入三年翻两番，职工收入逐年大幅增长。2021年，集团在册员工8360人，资产总额48亿元，煤炭产量866万吨，销售收入86亿元，多项指标创出历史新高。2021年，井矿集团坚持以科学开展观为统领，确立了“以煤为主、扩展多元、精细管理、科学开展〞的开展战略，提出了“十二五〞开展目标：两跨越两提高、实现1128目标。到“十二五〞末，建设成为千万吨能源强企，实现原煤产量1000万吨以上，销售收入100亿元以上，利税20亿元以上，职工人均收入8万元以上。冀中能源井陉矿业集团是冀中能源集团全资子公司，位于河北省石家庄市井陉矿区，距省会石家庄市45公里，东连京广〔铁路〕、京珠〔高速〕大动脉，南有太行灵秀苍岩山，西临天下要塞娘子关，北倚革命圣地西柏坡，毗邻307国道和202省道，矿厂铁路专线与石太线相接，交通运输十分便利。“河北新晶焦化有限责任公司〞成立于1996年，1999年独立建制，2006年5月完成重组改制，是冀中能源井矿集团非煤骨干企业。现拥有2*72孔TJL4350D型捣固焦炉一座和与之配套的铁路物流系统、备煤系统、化产回收系统、筛贮焦系统，另有3600kw发电厂一座，年产30万米阻燃带和3万米分层带生产厂一座。公司现有职工1050人，工程技术人员145人，其中高级职称3人，中级职称47人，公司目前生产经营状况良好，产销平衡。公司位于石家庄以西45公里处的井陉矿区新井路10号，距矿区城区约2公里，公司占地面积465572.58平方米。厂区西侧有贾凤公路、厂内有铁路专用线和国铁新井站相连，有自备机车进行新井站调运业务，铁路可通往全国各地。区内通讯设施完备，交通兴旺便利，地理位置优越。西与我国煤炭工业基地山西接壤，北与塑黄铁路相邻，十二公里铁路专用线与新井站贯穿，与京广、石太、石德等线相连，公路与107国道、石太高速公路毗邻。公司有完备的铁路接卸系统与国铁相连，负责公司内产品及外单位物资的调运。经营产品：冶金焦炭；焦油，粗苯，硫酸铵，煤气，发电，橡胶皮带，煤炭中转物流。“十一五〞期间，经历了从30万吨小厂到百万吨级大公司跨越式转变，实现了产能升级改造。2006年，公司焦炭生产产能36万吨。根据国家产业政策要求和企业开展需要，在十一五期间，公司借助市、集团公司相关经济政策以及井陉矿区被确定为石家庄市循环经济开展工业园区，冀中能源把井陉矿业集团确定为煤化工板块这些有利时机，根据焦化行业产业政策及国家节能减排政策要求，建设年产96万吨/焦炭2*72孔TJL4350D型捣固焦炉。工程投资5.1亿元，建设工期1年半时间，分别于2021年6月和10月建成投产了1#、2#捣固焦炉及化产回收系统，初步形成了一个集炼焦、化产回收、煤气发电、中转电煤及橡胶输送带生产为一体的井陉矿业集团最大的非煤骨干企业。目前，公司可年产焦炭100万吨、焦油3.72万吨、粗苯1.13万吨、硫酸铵1万吨及大量焦炉煤气。4.承办企业概况4.1企业概况北京中科华誉能源技术开展有限责任公司是首批国家级节能效劳公司。从公司创始人——清华大学徐秉业教授研制出我国第一台水源热泵开始，到华誉企业飞跃开展的今天，华誉人始终在热泵领域勤奋耕耘，不断探索，并把提高热泵机组效率及适应性作为技术攻关的重点。经过多年的理论研究及实践，产品性能已从单一应用领域向多元应用领域拓展，相继研制开发出适应多种工况条件及运营环境的、具备高稳定性、高效率性、高适应性的各类专用热泵产品，如地下水源专用热泵、土壤源专用热泵、海水源专用热泵、污水源专用热泵及工业源专用热泵，广泛应用在建筑节能、厂矿、工业节能及农业生产等领域。其无论在适应国情方面，或是在节能效率方面都走在同行业的前列，有些指标到达甚至超过国际先进水平，具备同类产品无法比较的优势。目前华誉热泵应用已覆盖北京、辽宁、吉林、山东、河南、新疆等十八个省市，工程涵盖机关、学校、住宅、石油化工、厂矿、电厂等类型，得到了政府和众多媒体的高度关注，如屡次获建设部及国家发改委授予的奖项，中央电视台新闻联播的三次报道、凤凰卫视的重点报道、地源热泵杂志等多家媒体专访。随着企业品牌知名度的提升，华誉企业得到了众多创投机构的青睐，一批知名创投机构如光大、中科招商等纷纷入主华誉，使华誉不仅保持技术领先优势，总体综合实力也得到了提升，成为国内第一家集研发、生产、安装、热力运营为一体的综合性地源热泵专业公司。4.2企业荣誉华誉资质：国家级高新技术企业资质；国家级首批合同能源管理资质企业；中关村高新技术企业资质；海淀区创新企业资质；北京市自主创新产品企业资质；平安生产企业资质；机电设备安装企业资质；工业产品生产许可企业资质；地源热泵供热资质；地源热泵供热收费资质；中关村企业信用促进会会员单位；高新技术企业协会会员单位；国际节能与环保协会理事单位；中国制冷协会会员单位。华誉从公司成立以来获得了一系列殊荣：2007中国建筑节能年度代表工程奖项；2021建筑节能减排〔暖通空调〕典范企业；2021国际节能环保科技示范工程奖项；2021中国50个最具投资潜力的清洁能源企业；2021世界环保与新能源中国影响力100强企业；2021中国建筑节能减排十大品牌企业〔可再生能源〕；2021年十一五建筑节能减排最具推动力先锋企业；2021年十一五中国建筑节能暖通空调行业十大品牌企业；2021年中国低碳城市化奉献力地源热泵品牌企业；建设部指定国家康居示范工程选用产品；中央电视台新闻联播对我公司地源热泵工程做两次报告；中央电视台经济半小时对我公司地源热泵工程做重点报道；辽宁电视台、沈阳电视台、?辽宁日报?、?沈阳日报?、?海淀报?等多家媒体分别对我公司完成的地源热泵工程做重点报道。4.3华誉节能效劳案例2004年12月，山东省星村煤矿开始使用热泵系统，作为国内第一个整体采用地温热泵的煤矿，成为循环经济的典范，是工业领域应用的代表工程。2005年，海淀区多家机关单位相继应用华誉热泵技术实现冷暖功能，由于节能效果突出，此后海淀区财政划拨建设工程首选华誉产品。2005年10月，东北大学游泳馆开始使用地温热泵系统。2006年4月，国家发改委和全国人大环资委共同出版的?可再生能源法知识册?把我公司列为唯一的地源热泵示范企业。2006年，中央电视台新闻联播，中央电视台经济半小时节目对我公司所作地源热泵工程作了重点报道。2007年8月，我公司在国家开发银行的支持下，开始了向热泵热力供暖模式的转型。2021年12月，在人民大会堂举行举办的“2021中国城市住宅与房地产开展顶峰论坛中，我公司被大会授予‘2021年度全国十大暖通节能环保品牌企业’。2021年12月，在科技部、财政部、国家税务总局等机构联合完成的2021年度高新企业重新认定工作中，华誉公司以其自身的技术和优势，成为重新认定后的首批高新技术企业。2021年光大投资参加华誉。2021年经国家开展改革委、财政部组织对地方上报的节能效劳公司进行评审，我公司成为第一批公告的节能效劳公司。2021年12月，中科华誉良乡生产基地全面投产，生产车间面积超过2万平方米，年产量到达3000台，生产规模到达国内先进水平。2021年5月和南通联发热电签订利用余热加热锅炉补水的合同。2021年6月和天津富通电子塑料制品签订利用余热水采暖的合同。2021年1月和山西新柳煤矿签订利用回收矿井排风的热量来解决井筒防冻、建筑物采暖及制取生活热水的合同。4.4华誉产品技术特点4.4.1技术创新：华誉热泵节能技术是集众多科研成果于一身的系统化工程，其关键技术集中于：⑴地下水方式的地能辐射冷暖系统技术⑵地埋管方式的地能辐射冷暖系统技术⑶污水及地表水源热泵无阻塞压力平衡防阻装置及其系统技术⑷防砂型多回路系统技术⑸智能化模块控制系统技术⑹多回路涡旋式压缩机并联技术目前华誉热泵系统已升级到第六代，且已应用于上百个工程。在应用的众多工程中不断获得用户好评，也在节能环保工作中不断发挥着作用。4.4.2技术专利：⑴创造专利：石油化工工艺中利用高温热泵进行冷热循环利用的装置。⑵实用新型专利：地下水方式的地能辐射冷热系统地埋管方式低能辐射冷暖系统用于地板制冷系统中的露点中的控制装置石油化工工艺中利用高温热泵进行冷热循环利用的装置石油化工工艺流程中余热能分级回收利用系统利用地温通过地板采暖系统为建筑提供冷却的制冷系统防沙性壳管式全逆流满液式蒸发器利用抽汽式汽轮机中抽出的蒸汽驱动热泵进行供热的系统用抽油式汽轮机抽出的蒸汽驱动热泵提高电厂效能的系统通过热泵提取电厂余热供热并加热冷凝水的系统通过热泵提取电厂余热加热冷凝水的系统利用蒸汽锅炉和蒸汽驱动的水源热泵联合供热系统利用供热抽汽和溴化锂机组联合供热的系统5.工程可行性研究报告编制依据5.1国家及地方法律、法规、政策?中华人民共和国节约能源法??国务院关于加强节能工作的决定?〔国发[2006]28号〕?节能中长期专项规划?〔国家发改委发改环资[2004]2505号〕?“十一五〞十大重点节能工程实施意见?〔国家发改委发改环资[2006]1457号〕?节能技术改造财政奖励资金管理暂行方法?〔财政部、国家开展和改革委员会财建[2007]371号〕?民用建筑节能管理规定?〔建设部令第76号〕?河北省节约能源条例?〔2000年〕?河北省省工业经济开展第十二个五年规划纲要?〔2006〕?机械行业节能设计标准?〔JBJ14-2004〕?工业企业能源管理导那么?〔GB/T15587-2021〕?评价企业合理用电技术导那么?〔GB/T3485-1998〕?评价企业合理用热技术导那么?〔GB/T3486-1993〕?综合能耗计算通那么?GB/T2589-2021?节能监测技术通那么?GB15316-2021?企业能量平衡通那么?GB/T3484-2021?企业节能量计算方法?GB/T13234-2021?用能设备能量测试导那么?GB/T6422-2021?用电设备电能平衡通那么?GB8222-2021?企业水平衡测试通那么?GB/T12452-2021?节水型企业评价导那么?〔GB/T7119-2006〕?节电措施经济效益计算与评价方法?GB/T13471-2021?设备及管道保温保冷技术通那么?〔GB/T11790-1996〕?设备及管道保温保冷技术导那么?〔GB/T15586-1995〕?工业设备及管道绝热工程设计标准?〔GB50264-1997〕?工业设备及管道绝热工程质量检验评定标准?〔GB50264-1997〕?公共建筑节能设计标准?GB50189-2005?锅炉房设计标准?〔GB50041-2021〕?城市热力网设计标准?〔CJJ34-2021〕?用能单位能源计量器具配备和管理通那么?〔GB17167-2006〕?城镇燃气设计标准?〔GB50028-2006〕?建筑照明设计标准?〔GB50034-2004〕?采暖通风与空气调节设计标准?〔GB50019-2003〕?建筑给水排水设计标准?〔GB50015-2003〕?建筑设计防火标准?(GB50016-2006年版)?10kV及以下变电所设计标准?(GB50053-94)?供配电系统设计标准?(GB50052-95)?低压配电设计标准?(GB50054-95)?外墙外保温工程技术规程?〔JGJ144-2004〕?建筑节能工程施工质量验收标准?GB50411-2007?混凝土结构设计标准?(GB50010-2002)?建筑抗震设计标准?(GB50011-2001)?建筑工程抗震设防分类标准?(GB50223-2004)?单端荧光灯能效限定值及节能评价值?GB19415-2003?通风机能效限定值及节能评价值?GB19761-2005?清水离心泵能效限定值及节能评价值?GB19762-2005?三相配电变压器能效限定值及节能评价值?GB20052-2006?普通照明用双端荧光灯能效限定值及能效等级?GB19043-2003?普通照明用自镇流荧光灯能效限定值及能效等级?GB19044-2003?金属卤化物灯用镇流器能效限定值及能效等级?GB20053-2006?金属卤化物灯能效限定值及能效等级?GB20054-2006河北省地方标准?公共建筑节能设计标准?〔DB13(J)81-2021〕河北省地方标准?居住建筑节能设计标准?〔DB13(J)63-2007〕5.2国家和地方现行的有关主要标准、标准和规定?城市热力网设计标准?〔CJJ34-2002〕；?城镇供热厂工程工程建设标准?〔建标112-2021〕；?城镇直埋供热管道工程技术规程?CJJ/T81-1998；?城镇供热管网工程施工及验收标准?(CJJ28-2004)；?建筑设计防火标准?〔GB50016-2006〕；?建筑给水排水设计标准?〔GB50015-2003〕；?室外排水设计标准?〔GB50014-2006〕；?室外给水设计标准?〔GB50013-2006〕；?建筑结构可靠度设计统一标准?GB50068-2001；?建筑结构荷载标准?GB50009-2001〔2006年版〕；?混凝土结构设计标准?GB50010-2002；?砌体结构设计标准?GB50003-2001；?建筑抗震设计标准?GB50011-2001〔2021年版〕；?建筑地基根底设计标准?GB50007-2002；?建筑地基处理技术标准?JGJ79-2002；?建筑物防雷设计标准?〔GB50057-1994〕〔2000年版〕；?工业企业噪声控制设计标准?〔GBJ87-1985〕；?工业企业厂界环境噪声排放标准?〔GB12348-2021〕；?声环境质量标准?〔GB3096-2021〕；?建筑照明设计标准?〔GB50034-2004〕；?建筑灭火器配置设计标准?〔GB50140-2005〕；?民用建筑热工设计标准?GB50176-93；?民用建筑节能设计标准?〔JGJ26-95〕；?既有采暖居住建筑节能改造技术规程?〔JGJ129-2000〕；?公共建筑节能设计标准?〔GB50189-2005〕；?采暖通风与空气调节设计标准?〔GB50019-2003〕；?建筑工程设计文件编制深度规定?(2021年版)；?全国民用建筑工程设计技术措施?(2021年版)；?全国民用建筑工程设计技术措施—节能专篇?(2007年版)；甲方提供的技术资料及相关要求。6.报告编制范围6.1供暖现状新晶焦化厂现承当矿区约67.60万平米供暖的任务。供暖现状及规划见表1.1：表1.1供暖现状及规划序号工程名称总建筑面积〔m2〕2021年规划增加说明一高温供暖573871434412139459〔一〕一矿换热站269060209601594591住宅19442102公建854103商业66390〔二〕机关换热站30481122481180000机关换热站原设计供暖能力21.5万平米；机厂换热站原设计供热能力6.2万平米；机关换热站已包含机厂换热站供暖面积。1住宅17676902公建4721703商业825.0004机厂换热站40000400000二低真空供暖24112920655534574〔一〕一矿社区管理处16709616709601住宅1605312公建55923商业973〔二〕三矿社区管理处740333945934574三焦化厂区3500035000总计考虑开展规划8500006759671740336.2供暖方式目前供暖方式：焦化厂区3.5万平米用初冷器上段冷却水直接供暖；矿区生活区及机关办公室共计约24万平米由新晶热电厂现有两台3MW的发电机组，低真空供暖；其余靠35吨锅炉和汽轮机组抽气，供蒸汽，通过汽水换热实现。目前该工程采暖季采暖主要采用三种方式，第一种为发电机组低真空供暖，供暖的供回水温度为55/45℃，供暖面积约24万㎡。这局部室内末端主要是地板采暖的形式。地板采暖具有要求采暖供水温度比较低、供暖效率比较高的优点。第二种采暖方式为新晶焦化厂对初冷器的改造，在初冷器上端增加一个采暖段，利用采暖段回收荒煤气的热量用来供暖，此局部供暖面积为3.5万㎡，此局部的设计供回水温度为85/60℃。采暖季大局部时间运行温度为68/58℃左右。此局部采暖主要为新晶焦化厂区的采暖。第三局部为燃气蒸汽锅炉和3.5MW抽凝式机组抽气采暖。利用燃气锅炉燃烧煤气制取高温蒸汽，并将蒸汽输送至二级换热站，通过二级换热站的汽水换热器来加热负荷侧循环水，从而满足采暖的需求。这局部采暖共分三个二级换热站。第一个为局内换热站，共负担采暖面积约22.5万㎡，目前机厂换热站循环水泵及换热设备布置于局内换热站，机厂换热站共负担采暖面积4万㎡，第三个为一矿换热站，负担采暖面积约21万㎡。蒸汽锅炉共负担采暖面积约43.5万㎡。这局部室内末端主要是采用散热器采暖的方式。本工程局部建筑为老建筑，保温效果不是太好，再加上长时间的运行及运行过程中维护管理不当，造成软化水水质不达标，据了解室内散热器及管道内壁已经大量结垢导致水流通截面积比较小，水阻过大，导热系数减小等现象。在运行过程中出现新建筑采暖季室内温度过高而老建筑室内温度不能到达设计温度的情况。目前运行过程中只有提高循环水的供水温度来满足采暖的需要。供热系统拟采取如下节能供热改造措施：工程拟利用中科院热物理研究所和中科华誉能源技术开展有限责任公司的专有技术直接回收荒煤气中的热量用以制取高温热水，利用高温热水作为吸收式热泵主机的驱动热源吸收初冷器下段循环水中的热量用以制取55℃的热水，直接用于低温采暖，替代原有的低真空供暖方式，满足约24万平米的地板辐射低温供暖系统需要。热量缺乏局部由煤气锅炉提供的热量补充。荒煤气温度由800℃降低为非采暖季可以利用上升管热回收装置产生的热水作为吸收式热泵主机的驱动热源，吸收初冷器下段的循环水热量，让初冷器下段循环水的温度从32℃降低到18高温换热站主干网采用大温差供热技术，在原有二级换热站局部设置大温差机组，大温差换热机组供回水温度为120℃～35℃。在焦化厂内，35℃的一次网循环水分成两路，一路经过初冷器的中段和上段加热，一路经过氨水罐和集气管加热，加热后水温上升到62℃，然后利用温度比较高的熄焦水将采暖循环水从62℃加热到72℃，熄焦水的温度降低后可以作为吸收式热泵主机的低品位余热源。被加热到72℃的采暖循环水，然后经过吸收式热泵主机加热，将其从72℃从烟气热回收中提取的约为4.8MW的蒸汽热量在非采暖季用来满足工艺用蒸汽需求，采暖季将蒸汽接入蒸汽型热泵主机用来将一次网回水加热到90℃，再通过煤气锅炉加热至120℃送往各个二级换热站，并在换热站内再通过两台吸收换热机组向终端热用户提供70℃～55℃的热水，并在必要时经原蒸汽换热器加热至80℃～60℃，向原机关换热站和一矿换热站供暖。厂区原煤气锅炉用于供暖调峰使用。利用初冷器上段在非采暖季、采暖季和过度季节制取生活热水供厂区员工洗澡用水和新增10000平米招待所生活热水要求。原有2台10T锅炉已经废止。厂区现有一台35T煤气锅炉，拟在焦炉产量下降时应急供暖使用。编制本工程可研的范围包括以下几局部：1〕余热利用热源设计。包括上升管提取热量系统、烟道提取热量系统、初冷器提取系统、息焦水和氨水罐、集气罐提取热量系统和输气管提取热量系统；2〕余热回收供热改造系统集成设计；3〕换热站设计。包括设置于热电厂原10T锅炉房处的热泵站房和设置于原机关换热站和一矿换热站的大温差吸收换热机组站房设计；4〕余热回收供热改造工程热力系统、设备选型、软化水处理系统、电气系统、控制系统等系统设计；5〕与余热回收供热改造工程相配套的辅助工程。6〕管线设计。7.工程提出的理由与过程7.1贯彻执行?中国节能技术大纲?为推动节能技术进步，提高能源利用效率，促进节约能源和产业结构优化升级，建设资源节约型、环境友好型社会，国家发改委和科技部于2007年2月28日重新修订?中国节能技术大纲?。大纲强调节能工作既是一项长期的战略任务，也是当前的紧迫任务。节能工作要全面贯彻科学开展观，以提高能源利用效率为核心，以转变经济增长方式、调整经济结构、加快技术进步为根本，强化全社会的节能意识。要坚持开发与节约并举，节约优先的方针，通过调整产业结构、产品结构和能源消费结构，用高新技术和先进适用技术改造提升传统产业、淘汰落后技术和设备、提高产业的整体技术装备水平和能源利用效率。冀中能源井矿集团是能耗大户。工程实施有利于企业减少生产能耗，有利于企业节约经营本钱，有利于减少各种污染物的排放，既符合国家节能减排的政策大背景，又可以向国家申请节能降耗补贴，给企业带来实实在在的经济效益、社会效益和环境效益。7.2新晶焦化现有余热资源现状新晶焦化在运行过程中产生了大量的余热资源。新晶焦化现有有72孔TJL4350D型捣固焦炉两座，年焦炭生产能力100万吨，煤气发生量为55000Nm3/h。在炼焦过程中，从碳化室出来的荒煤气的温度能到达800℃左右，其中含有焦油气、苯族烃、水蒸气、氨、硫化物及其他化合物。要回收和处理这些化合物和减小煤气的体积，要求焦炉煤气必须冷却至25℃以下，首先高温煤气要在桥管和集气管中用大量的70～75℃循环氨水喷洒，煤气可冷却至80℃左右，然后在初冷器中再被冷却至25在制取煤气的时候，需要炼焦炉提供大量的热量，炼焦炉在制热的同时会有大量的高温烟气产生，这些烟气最终将会以废气的方式被排放至大气中。这局部的烟气具有温度高、流量大、余热资源比较丰富的特点。氨气罐、集气管和输气管也拥有大量的余热资源，考虑采取间接接触式换热吸收该局部余热。息焦水废水中蕴藏着大量余热资源，考虑采取宽流道换热器和间接接触式换热吸收该局部余热。综上所述，新晶焦化厂余热资源十分丰富，在能源日益紧张的今天，积极利用该余热资源、减少碳排放量成为中科华誉和焦化厂关注的共同焦点。这些丰富的余热资源为井矿集团余热回收供热改造工程提供了根底条件。7.3新晶焦化现有余热资源利用设想供暖现状新晶焦化公司热电车间一直担负着井陉矿业集团机关单位及机关以北居民的冬季供暖。供暖方式为将生产出来的蒸汽分别送往局内区域、机厂区域和建桥区域三个换热站，通过汽水换热器将热量传输给二次热网，再通过二次热网输送到用户，用户采用散热器型式采暖。系统回收蒸汽凝结水。在供暖期新晶热电公司的发电量受到一定程度的影响，消耗了发电所需的蒸汽。供暖初期，居民楼较少，供暖面积小，只有两台10吨的蒸汽锅炉，靠蒸汽加热循环水，将低压热水供入管网即能满足需求。随着社会的开展，职工生活生活水平的提高，集团公司自2002年开始大规模撤除现有的危旧平房，开发建设居民住宅小区，改善集团公司职工居住条件。随着住宅小区的陆续建设和竣工，配套的供暖设施的建设也是摆在眼前的急需解决的重要问题。到2021年集中供暖面积已到达70多万平米。按厂区规划，采暖季集中供热面积将到达85万平米。这给公司的冬季供暖带来巨大的压力。期间，焦化公司通过技术挖潜，先后实现了利用初冷器余热满足公司内部的冬季供暖，利用热电车间的低真空余热供暖，2021年又新增一台35吨燃煤锅炉，确保冬季供暖的正常。但这些举措没有从根本上改变焦化生产中能源的巨大浪费。通过采用先进适用技术提高焦化生产工艺的能源利用效率，成为企业走可持续开展之路的必然选择。余热利用技术路线生产过程中的余热、余压和余能的回收利用技术遵循“梯级利用、高质高用〞的原那么。优先把高品位的余热余能用于做功或发电，低温余热用于空调、采暖或生活用热。本工程采用中科华誉公司的独有技术回收烟气中的热量，利用这局部热量制取高温蒸汽，采暖季利用制取的局部高温蒸汽驱动蒸汽型吸收式热泵主机从低品位热源中提取热量来满足采暖的需要，剩余的蒸汽作为工艺热源。春、夏及秋季利用这局部蒸汽来满足生产工艺的需要。对上升管进行改造，利用中科华誉公司独有的技术来回收上升管中的高品位热量，利用这局部热量用来加热采暖循环水。对初冷器进行改造回收荒煤气中的热量，主要将其分成三局部，分别为初冷器上段、中段、下段。通过改变荒煤气进初冷器的参数，利用中段制取温度较高的水，随后进入初冷器上段，利用上段进行二次加热提高采暖循环水的出水温度，从而做到初冷器荒煤气热量的梯级利用。下段余热资源比较低适宜做吸收式热泵主机的低品位热源的特点，利用热水型吸收式热泵主机提取其热量。采用宽流道换热器吸收息焦水中热量，使其间接的作为蒸汽型吸收式热泵主机的低品位余热源，以保证热源出口温度的设计需求。采用间接接触式换热方式吸收氨水罐和集气管的热量，充分利用由氨水罐释放到大气中的热量。为了保证该工程能在焦化厂进行检修的时候不影响居民的正常采暖，所以在本次方案中拟采用原有的蒸汽锅炉作为该工程的备用热源以便在焦化厂进行检修的时候能够满足居民的正常的采暖的需要。二、余热回收供热改造工程概况1.工程建设规模与目的1.1建设规模：⑴在热电厂原10T锅炉房布置一台775*104kCal/h的热水型热泵机组和一台662.5kCal/h的蒸汽源热泵机组。⑵在机关换热站布置一台1289.7*104kCal/h的大温差吸收换热机组，为原机关换热站二次网提供热源。⑶在一矿换热站布置一台1117.8*104kCal/h的大温差吸收换热机组，为原一矿换热站二次网提供热源。⑷在热电厂布置一台257.9*104kCal/h的大温差吸收换热机组，为焦化厂冬季供暖提供热源。⑸在热电厂布置12MW的板式换热器，通过热水型热泵机组提供45/55℃的低温热水，利用原低温热水系统水泵向厂区原低温地板辐射供暖区域供暖。⑹非采暖季提取初冷器上段的热量制取生活热水，生活热水加压泵设置在初冷器旁边原厂区冬季供暖水泵机房。利用澡堂原冷、热水箱。⑺用烟气段换热器提取烟气的热量制取0.6Mpa的蒸汽非采暖季提供工艺热源，冬天为蒸汽源热泵再生器提供热源。⑻提取上升管中的热量制取90～95℃的热水，为热水型热泵机组提供驱动⑼在息焦水池旁边新建一个换热站，提取约80～90℃的息焦水的热量。⑽对热电厂原10T锅炉房进行修缮。⑾增加从焦化厂到热电厂、热电厂到换热站、焦化厂到澡堂的假设干热力管线。⑿在烟囱附近新建一余热锅炉房。1.2建设目的本工程余热利用的目的是利用回收的热量来满足焦化厂工艺用蒸汽、采暖和生活用热水的目的。工程余热利用的主要用途见表1.2：表1.2工程余热利用的主要目途序号余热的来源热源的品位及参数热量承当的建筑面积及类型备注1上升管品位较高，可以制取温度95℃5000KW利用这局部热量来制取冬季地板辐射采暖用热。2烟气品位较高，可以利用其制取0.6MPa，140℃4800KW回收该局部热量可产生7T左右的蒸汽，主要用于局部替代原有煤气蒸汽锅炉制取生产工艺用热的需求。采暖季，对于居民采暖系统可作为调峰热源使用，即利用制取的局部蒸汽驱动吸收式热泵主机来采暖，其中设计制热量为7MW。3初冷器上段、中段品位较高。12000KW由于此局部温度比较高，非采暖季用来提供生活热水。采暖季用于加热蒸汽热泵机组冷凝器侧一次网35℃4初冷器下段品位较低，可以作为热泵主机的低品位余热资源。4000KW主要作为热水型吸收式热泵主机的低品位热源。5氨水罐、集气管、输气管品位较低，可以作为热泵主机的低品位余热资源。2000KW主要作为热水型吸收式热泵主机的低品位热源。6息焦水品位较低，可以作为热泵主机的低品位余热资源。也用于加热从大温差换热机组回来的35℃5500KW主要作为热水型吸收式热泵主机的低品位热源和加热一次网回水。2.工程主要建设条件本工程从企业的长远开展战略出发，总结了工业节能领域的技术经验，调研了国内外节能设备的技术性能后，根据工厂现有有利条件，提出了实施供热节能技术改造方案。经调查，河北省冀中能源井陉矿区新晶焦化厂现有丰富的余热资源〔上升管、初冷器、烟气、氨水罐和集气管、息焦水等〕，目前，这些余热资源未被充分利用，而是直接释放到大气和水中，白白浪费。合理利用生产过程产生的大量废热、废气的热量，既符合国家节能减排的政策大背景，又能为企业带来实实在在的经济效益、环境效益和社会效益。北京中科能源技术有限责任公司依托清华大学、中科院工程热物理所的技术背景，利用公司雄厚的技术实力和在工业节能领域和建筑节能领域的丰富的节能经验，为合理利用焦化厂丰富的余热资源提供充分的技术保障。工程实施方案为：本工程将焦炉上升管用上升管换热器替换，每九根管共用一个集水器，共有16个集水器，再分别把其中8个集水器并联集合到供回水管，通过桁架将供回水管接入初冷器附近的供回水总管。上升管产生的90～95℃的热水送至热电厂热水型热泵，产生40/55℃的热水再送原厂区低温辐射供暖系统采用地板辐射方式供暖，供暖负荷缺乏局部由板式换热器通过余热系统补充。在烟道上并联加装烟气余热换热器，制取的0.6Mpa、140℃的蒸汽在非采暖季提供工艺用热源，在采暖季将蒸汽送至蒸汽源热泵机组制取72/90℃的热水，经煤气锅炉加热120℃后再经换热站的大温差吸收换热机组制取60/80℃热水，供厂区原高温供暖用户使用。由大温差吸收换热机组回来的35℃热水先经过初冷器中段和上段加热至63℃由烟气换热器产生的蒸汽送至热电厂蒸汽分集水器，由分集水器上通过阀门切换，分别满足工艺用蒸汽和冬季供暖使用。工艺用蒸汽由厂区原工艺蒸汽管道输送。非采暖季利用初冷器上段制取生活热水。由初冷器上段制取65/75℃热水，经换热制取60℃初冷器上段与中段供回水管之间通过带阀门水管连接，冬夏切换。热水型热泵机组和蒸汽源热泵机组布置在热电厂原10T锅炉位置，在机关换热站和一矿换热站布置大温差吸收换热机组各一台，供该换热站采暖用户冬季供暖使用。在热电厂布置大温差吸收换热机组一台，供焦化厂厂区冬季供暖使用。由烟气换热器产生的蒸汽和由上升管产生的高温水以及初冷器至热电厂之间的管道经由厂区原桁架架空敷设。由热电厂至换热站之间的管道采用原蒸汽管道和凝结水管道。非采暖季由初冷器上段制取的换热用生活热水采用直埋敷设，换热用生活热水加压水泵设置在初冷器侧原厂区供暖泵房。设置在热电厂的热泵机组，安装位置为原10T锅炉房，供水、供电条件具备。设置在换热站的大温差吸收换热机组安装在原汽水换热器位置。供水、供电条件具备。原补水泵、补给水箱和水处理装置继续使用，原二次网循环水泵继续使用。设置一次网循环水泵、补给水泵。生活热水加压泵设置在原厂区供暖泵房，供电、供水条件具备。原补给水泵、水处理装置和补给水箱继续使用。烟道换热器安装在原厂区烟囱附近〔见附图1〕，新建一余热锅炉房。现场安装条件具备。上升管换热器安装条件具备。氨水罐、集气管换热器安装条件具备。原息焦水池侧新建换热站，新建条件具备。换热站靠近原水泵房，供电、供水条件具备。应用热泵技术和大温差吸收换热技术提取工业余热的一局部热能，作为生活区采暖的热源，原来的煤气锅炉只作为调峰时热泵的局部驱动力和厂区焦炭产能缺乏时热源的补充。这样改造后既可大量减少余热的白白消耗，又能提高工程的经济效益、环保效益和社会效益。3.工程主要技术经济指标3.1方案描述及计算上升管热源采用中科华誉公司独有的工业节能技术，回收上升管和烟气中的高品位热量。利用这些热量作为热泵机组的热源，将来自初冷器下段的低品位热源进行热量提升后，制取循环供水为温度为55℃，回水温度为40℃的一次网热水供给焦化厂焦炉总共有上升管144根，每根的平均每小时回收热量为60Kg水蒸气〔根据相关工程的实测值及结合该工程独有的情况，从100℃的水变为100℃的水蒸气，荒煤气的温度从800℃降低到600℃左右〕，从荒煤气中可以回收的热量约为7T吨水蒸气。查水蒸气焓熵图可知，标准大气压下，100℃60×72×〔2675.14-417.52〕/3600=2709KW两台焦炉可以回收的热量为：60×72×2×〔2675.14-417.52〕/3600=5418KW从上升管中回收的热量约为5MW。从上升管出来的95℃的热水送至热电厂的热水型热泵机组。从初冷器下段回收的低品位热量为4MW。由热泵机组制取的40℃/55℃热水供原低温地板辐射采暖使用。由热水型热泵制取的热量约为9MW。而24万平米低温采暖负荷烟气热源从现场了解的数据可以知道从烟气回收的热量按4100KW计算，利用这局部热量可以用来制取高品位蒸汽，可以利用制取的局部蒸汽来驱动吸收式热泵主机，设计用局部制取的蒸汽驱动的吸收式热泵主机的制热量为7000KW。7000KW热量中有4100KW的热量来自蒸汽，剩余的2900KW热量从低品位热源中提取出来。采暖季经初冷器中段和上段加热后的水再经宽流道换热器加热后