炉渣余热利用科技成果.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date炉渣余热利用科技成果炉渣余热利用科技成果川煤集团达竹公司内部技术市场课题锅炉炉渣余热利用技术研究完成单位：渡市选煤发电厂完成时间： 2012年12月 目 录1、概况41.1立项背景41.2研究的主要内容、关键技术51.2.1换热器技术要求51.2.2输水泵选择61.2.3管道选择61.2.4管道热膨胀计算71.3达到的技术水平及主要技术经济指标72.实施方案82.1

2、可行性分析82.1.1炉渣的余热82.1.2余热供给洗澡水的可行性92.2 方案92.2.1系统设置（见系统图）92.2.2设计说明122.3进度安排143.现场应用情况154.关键技术和创新点155.经济效益和社会效益分析155.1投资情况155.2年效益计算165.2.1产生的综合效益：165.2.2新系统完成后增加的费用：175.2.3净效益175.2.4 效益结论176.存在问题及下一步努力方向171、概况 渡市选煤发电厂于2012年成功进行了低热值锅炉的改造，电厂规模：240th沸腾炉27000KW凝汽式汽轮机组。但是，在运行过程中为保证机组负荷，给煤量相应增大，也相应产生了大量的炉

3、渣，炉渣中含有大量的热量。在该项目实施前是通过冷渣机对炉渣进行冷却直接排放，其热量被白白损失。 从锅炉机组的运行负荷情况分析，炉渣量大量增加，炉渣中含有热量4.925106kcal/h，其中电厂热力系统回收的热量为1.625106kcal/h ，余下的3.3106kcal/h热量。可将68t/h冷水从20加热至80以上。 本项目通过技改实现了对渡市、铁山澡堂洗澡用热水的供应。节约了能源、提高了经济效益。1.1立项背景渡市选煤发电厂成功进行了低热值锅炉的改造，电厂规模：240th沸腾炉27000KW凝汽式汽轮机组。但是，在运行过程中为保证机组负荷，给煤量相应增大，也相应产生了大量的炉渣，炉渣中含

4、有大量的热量，通过冷渣机改造运行，电厂热力系统只是回收了一部分热量，其大部分热量被白白损失，热损失特别大。从锅炉机组的运行负荷情况分析，炉渣量大量增加，炉渣中含有热量4.925106kcal/h，其中电厂热力系统回收的热量为1.625106kcal/h ，还有3.3106kcal/h浪费。不利于经济运行，热能浪费十分明显。铁山南矿区澡堂以前为保证职工洗澡用水，再用热水锅炉供热，热水锅炉的煤炭消耗、锅炉的维修费用、以及锅炉工的工资费用等，全年大约需花费180万元左右。渡市厂澡堂采用蒸汽加热生活水方式供热，全年消耗生活水达7.5万吨，每次提供自用蒸汽时，对锅炉的运行工况影响很大，锅炉的主汽参数受到

5、影响，同时影响发电效率。对此，从节约能源、提高经济效益的发展方向出发，采用炉渣余热供热职工洗澡有很大的必要性。1.2研究的主要内容、关键技术1.2.1换热器技术要求（1）系统对换热器的要求：A: 足够的通流面积。需要达到换热器要求足够的通流面积来满足高温凝结水和洗澡水通过。从电厂热力系统参数得知，单炉冷渣机的高温凝结水量为85t/h。根据渡市厂和铁山南的统计，冬季洗澡水最为350吨/天，通过量在5t/h15t/h。B：便于清洗。换热器使用一定时间后就会结垢，影响换热效果，需要定期清洗。电厂有高压冲洗机，所以设置为洗澡水走管内便于用高压冲洗机冲洗，凝结水不结垢走管内。C: 足够的换热面积。来满足

6、热交换；运行两个状态，洗澡水流动和静止，高温凝结水都需要及时通过。所以凝结水通流面积必须满足（2）冬季能满足，夏季就能满足，按冬季计算，350吨/天的水，从5加热至80需要的热量为：查锅炉房实用设计手册表1-26得：5和80凝结水中热量分别为：5.25 kcal/kg和80 kcal/kg。（350000kg/天16h/天）（80kcal/kg-5.25kcal/kg）=1.635106 kcal/h=0.9106W换热器面积：F=2=40m21.2.2输水泵选择输水泵应能满足冬季最大用水需要每天按照运行16小时计算：350t/天16h/天=22t/h选择型号：IH65-50-160清水泵，流

7、量25t/h，扬程32米，功率5.5KW1.2.3管道选择查阅锅炉房使用设计手册第407页8-2式：Dn=594.5=594.5=72.73mmDn：管道内径，mmG:介质的质量流量，22t/h。v:介质的比体积，m3/kg，查阅锅炉房实用设计手册第7页表1-25得，低压给水母管中水的比体积0.0010199 m3/kg:介质流速，m/s，查阅锅炉房实用设计手册第406页表8-6得12 m/s，本说明取值1 .5m/s选择：只要管径为减少72.73mm均可。为管道阻力，建议选择D100无缝钢管。1.2.4管道热膨胀计算按照冬季，从0上升至90计算热膨胀查阅锅炉房使用设计手册第13页表2.2.2

8、，钢材线膨胀系数为1210-6/1210-6/(90-0)=1.0810-3也就是说每米管道，热胀冷缩为1.08mm，若按照膨胀30mm设置个膨胀补偿，50米管道膨胀为301.08=27mm，取值25米1.3达到的技术水平及主要技术经济指标 每小时完全能够保证68吨的供水量，并且将生活水从20左右加热至80以上，完全能够满足职工洗澡用水。同时根据澡堂的热水用量情况，完全有余量提供职工的家庭生活用水，相应减少职工的用电量，并增大发电的上网余量以获取更大的经济效益。洗澡水冬季最冷时段能回收的热量： 0.9106W/小时=900KW/小时年平均回收热量按照冬季1/3计算： （900W/小时3）0.5

9、元/度360天24小时=129.6万元/年全年可节约标准煤： （335.7kJ/kg-84.8kJ/kg）68000kg/29271.2kJ/kg24小时360天5.036106kg5036吨（标准煤）2.实施方案2011年11月21日，达竹公司冯春、赵银洲、谢波等4人，铁山南矿范总、曾礼等三人，渡市选煤发电厂罗朝全、杨世凯、赵树成三人。在渡市选煤发电厂三楼会议室召开会议，研讨利用发电锅炉炉渣余热加热洗澡水，供铁山南澡堂洗澡的可行性，会议期间，与会人员考察了锅炉排渣现场。研讨会上鸿春指出，渡市选煤发电厂锅炉炉渣中含有大量的热量，而电厂热力系统只能回收一部分，其他白白损失。利用锅炉炉渣加热洗澡水

10、是可行的。铁山南煤矿和渡市选煤发电厂分别报送方案，渡市选煤发电厂报送炉渣余热供给洗澡水方案，铁山南煤矿报送电厂停运时备用洗澡水供给方案。2.1 可行性分析2.1.1炉渣的余热渡市选煤发电厂锅炉改造后，炉渣量大量增加，炉渣中含有热量4.925106kcal/h，其中电厂热力系统回收的热量为1.625106kcal/h ，还有3.3106kcal/h浪费。可将68t/h冷水从20加热至80的热水。2.1.2余热供给洗澡水的可行性渡市选煤发电厂排渣系统，使用滚筒式冷渣机来冷却排出的炉渣，同时滚筒式冷渣机中的凝结水被换热加热至101左右，在回收凝结水热量过程中，只有部分热量被热力系统回收，剩余热量排放

11、于大气中。新建换热站，将凝结水中剩余的热量来加热洗澡水，是完全可行的。2.2 方案煤矿为重点用户，洗澡水供应，必须要连续和稳定。电厂有计划检修和事故停运，不能保证365天随时有热水供给。要求煤矿具有备用系统，在电厂停运时启动备用系统供给职工洗澡。乐观估计，电厂358天/年能满足随时有热的洗澡水供给。2.2.1系统设置（见系统图）- 2.2.1.1水源保证采用渡市厂500t水库生活用水，在电厂就近生活水管道上T接取水管。当管道检修造成停水时，铁山南矿启动备用洗澡水系统。注：选煤系统和发电系统检修都可能要停用电厂的生活水管路，但每年停运次数应在7次以下，每次停运时间一般控制在4小时内，若在电厂增加

12、储水箱和输送泵，可以保证全年不停水。2.2.1.2输送动力设置2台IH65-50-160清水泵（5.5kw），与电厂水处理室清水泵一个型号，便于配件更换。若500t水库水压输送动力足够时，直接利用压差输送，清水泵和储存水箱作备用。清水泵设置远程操作或自动控制。2.2.1.3换热站设置设置原则：确保对电厂系统不影响，确保洗澡水出水温度最高。确保稳定。稳定保障：双系统并联运行方式。一炉对应一套换热系统，每台锅炉停运时，检修或维护该换热系统。洗澡水温度最高保障：换热器采取两级配置，每个换热器洗澡水为双行程，保证足够换热时间和路径。冷得洗澡水首先通过一级换热器加热，再到二级换热器加热，保证洗澡水温度最

13、高。不影响电厂系统的保障：冷渣机来的高温凝结水，首先通过洗澡水换热站进行降温，再通过冷渣系统的外部冷却器进行。当洗澡水不流通时（澡堂储水池满），冷渣系统的外部冷却器也同样保证电厂系统要求。2.2.1.4输送水管路设置沿电厂至渡市厂澡堂蒸汽管路走向渡市厂周转房索道起点站铁山南澡堂。利用自然转角作为若膨胀补偿，直段过长部分，每25米设置一个补偿弯道。2.2.1.5支吊架设置利用沿程建筑设置支吊架，无建筑可依靠的设置座架，每5米设置一个点。过公路支吊架高度4.5米，过人行道高度3米，其他位置不低于2米。2.2.2设计说明2.2.2.1换热器设计说明（1）系统对换热器的要求：A: 足够的通流面积。需要

14、达到换热器要求足够的通流面积来满足高温凝结水和洗澡水通过。从电厂热力系统参数得知，单炉冷渣机的高温凝结水量为85t/h。根据渡市厂和铁山南的统计，冬季洗澡水最为350吨/天，通过量在5t/h15t/h。B：便于清洗。换热器使用一定时间后就会结垢，影响换热效果，需要定期清洗。电厂有高压冲洗机，所以设置为洗澡水走管内便于用高压冲洗机冲洗，凝结水不结垢走管内。C: 足够的换热面积。来满足热交换；运行两个状态，洗澡水流动和静止，高温凝结水都需要及时通过。所以凝结水通流面积必须满足（2）冬季能满足，夏季就能满足，按冬季计算，350吨/天的水，从5加热至80需要的热量为：查锅炉房实用设计手册表1-26得：

15、5和80凝结水中热量分别为：5.25 kcal/kg和80 kcal/kg。（350000kg/天16h/天）（80kcal/kg-5.25kcal/kg）=1.635106 kcal/h=0.9106W换热器面积：F=2=40m22.2.2.2输水泵选择输水泵应能满足冬季最大用水需要每天按照运行16小时计算：350t/天16h/天=22t/h选择型号：IH65-50-160清水泵，流量25t/h，扬程32米，功率5.5KW2.2.2.3管道选择查阅锅炉房使用设计手册第407页8-2式：Dn=594.5=594.5=72.73mmDn：管道内径，mmG:介质的质量流量，22t/h。v:介质的比

16、体积，m3/kg，查阅锅炉房实用设计手册第7页表1-25得，低压给水母管中水的比体积0.0010199 m3/kg:介质流速，m/s，查阅锅炉房实用设计手册第406页表8-6得12 m/s，本说明取值1 .5m/s选择：只要管径为减少72.73mm均可。为管道阻力，建议选择D100无缝钢管。2.2.2.4管道热膨胀计算按照冬季，从0上升至90计算热膨胀查阅锅炉房使用设计手册第13页表2.2.2，钢材线膨胀系数为1210-6/1210-6/(90-0)=1.0810-3也就是说每米管道，热胀冷缩为1.08mm，若按照膨胀30mm设置个膨胀补偿，50米管道膨胀为301.08=27mm，取值25米。

17、2.3进度安排时间安装进度现场负责人技术负责人现场指挥2012年4月6日施工进场刘伟王鑫冉银华2012年5月20日基础浇注后保养达要求刘伟王鑫冉银华2012年6月15日换热站支撑架安装结束杨银王鑫冉银华2012年6月28日生活水管道连接至换热站杨银王鑫冉伟2012年7月10日至澡堂热水管道连接安装结束刘伟田桂雄冉伟2012年7月30日冷渣机系统管道连接至换热站刘伟田桂雄冉伟2012年9月25日换热站管式换热器吊装结束刘伟田桂雄冉伟2012年10月6日换热站管道系统连接完毕杨银王鑫冉伟2012年10月6日换热站投入试运行黄先蛟冉伟唐华兵3.现场应用情况 在2012年10月6日，发电科组织了发电车

18、间对换热站系统进行调试运行工作。通过运行监测，换热站出口水温90-95，铁山南澡堂热水管道出口热水温度达到了8090之间，供水量达到60T/h，工作压力在0.81.0Mpa之间。完全能够满足澡堂需求。4.关键技术和创新点 本项目通过2台40T/h热交换器对冷渣机出水进行换热，能够将生活水从20左右加热至80以上。5.经济效益和社会效益分析5.1投资情况（1）投资：90万元，（2）材料配件列表序号名称型号单位数量计划资金（万元）备注1换热器RJH-D650套432参考2无缝钢管1085米1500012.5参照材料领用价目，6500元/吨计算，3焊接弯头D1001MPa个500.585参照材料领用

19、价目，117元/个计算，4钢制阀门J41H-16CDg100个161.088参照材料领用价目，680元/个计算，5法兰Dg1001MPa个2001.1参照材料领用价目，55元/个计算，6钢板5吨4.12.44参照材料领用价目，6100元/吨计算7其他型材吨21.265参照材料领用价目，6325元/吨计算8螺栓等标件0.3参考9电气控制系统、电缆3参考10土建施工2参考11防腐费用2参考12管道保温费用1213设计费、管理费6参考14安装人工费12参考合计86.278（2）洗澡水冬季最冷时段能回收的热量：0.9106W/小时=900KW/小时5.2年效益计算5.2.1产生的综合效益：（1）年平均

20、回收热量按照冬季1/3计算：（900W/小时3）0.5元/度360天24小时=129.6万元/年（2）全年可节约标准煤：（335.7kJ/kg-84.8kJ/kg）68000kg/29271.2kJ/kg24小时360天5.036106kg5036吨（标准煤）（3）节约基本费用：铁山南澡堂费用：180余万元；渡市厂澡堂费用：10余万元。5.2.2新系统完成后增加的费用：（1）设备折旧按系统运行10年计算：90万元0.1=9万元/年（2）检修材料费：5万元/年5.2.3净效益产生的效益-增加的费用=129.6-（9+5）+180+10=305万元/年5.2.4 效益结论 本项目共计投资90万元，每年可创造经济效益300万元，运行成本低，一年内可收回投资。6.存在问题及下一步努力方向 根据目前的运行情况，渡市厂及铁山南澡堂热水需求量较少，约为10T/h,还有58T/h的余量，并且不是连续使用。这对热交换器在加热生活水后，热水压力逐渐增大，经常出现交换器大法兰垫圈损坏的情况，增加了检修频率，并且对热水供应受到影响。 根据目前澡堂的热水用量情况，下一步若将其余量提供职工的生活用水，相应减少职工的用电量，既为职工提供服务，又增大了发电机组的上网余量，可取得更大的社会效益和经济效益。