【正文】 傳熱技術）為主導，輔助常規(guī)對流換熱方式，合理設計上升管內(nèi)耐火層與傳熱器件之間的結(jié)構(gòu)關系，同時兼顧橋管段的二次強化換熱，最大限度地利用荒煤氣余熱。通過新開發(fā)的換熱設備將焦爐荒煤氣大量的余熱產(chǎn)生蒸汽，用作原料汽。在某年產(chǎn)焦炭100萬噸的焦化廠進行了單個上升管現(xiàn)場試驗，產(chǎn)常壓蒸汽65kg/h，總體相當于一臺6噸的鍋爐。、集氣管中的余熱資源利用煉焦工藝在運行過程中產(chǎn)生了大量的余熱資源。煉焦過程中，從碳化室出來的荒煤氣的溫度能達到800℃左右，其中含有焦油氣、苯族烴、水蒸氣、氨、硫化物及其他化合物。要回收和處理這些化合物和減小煤氣的體積，要求焦爐煤氣必須冷卻至25℃以下。原因在于：⑴ 從煤氣中回收化學產(chǎn)品和凈化煤氣時，在較低溫度下才能保證較高的回收率；⑵ 含有大量水汽的高溫煤氣體積大，所需煤氣管道直徑、鼓風機的輸送能力和功率均增大，顯然不經(jīng)濟。⑶ 在煤氣冷凝過程中，不但有水汽冷凝，而且大部分煤焦油和奈也被分離出來，部分硫化物、氰化物等腐蝕性介質(zhì)溶于冷凝液中，可以減少回收設備及管道的堵塞和腐蝕。煤氣的初步冷卻分兩步進行：第一步是在集齊管和橋管中用大量循環(huán)氨水噴灑，是煤氣冷卻到80℃左右；第二步再在煤氣初冷器中冷卻。煤氣在橋管和集氣管內(nèi)的冷卻，是用表壓150～200KPa的循環(huán)氨水通過噴頭強烈噴灑進行的。當細霧狀的氨水與煤氣充分接觸時，由于煤氣溫度很高而濕度很低，故煤氣放出大量顯熱，傳遞熱為顯熱，高溫的煤氣將熱量傳給低溫的循環(huán)氨水。傳質(zhì)過程的推動力是循環(huán)氨水液面上的水汽壓與煤氣中水汽分壓之差，氨水部分蒸發(fā)，煤氣溫度急劇降低，以供氨水蒸發(fā)所需的潛熱，此部分熱量約占煤氣冷卻所放出的總熱量的75%～80%。另有約10%的熱量由集齊管表面散失。通過上述冷卻過程，煤氣溫度由800℃左右降至80℃左右，同時有60%的煤焦油氣冷凝下來。在集齊管冷卻煤氣主要是靠氨水蒸發(fā)吸收需要的相變熱、使煤氣顯熱減少溫度降低，所以煤氣溫度可冷卻至高于其最終達到的露點溫度1～3℃。煤氣的露點溫度就是煤氣被水汽飽和的溫度，也是煤氣在集齊管中的冷卻極限。根據(jù)甲方提供的資料可以知道只要保證氨水的溫度不低于70攝氏度既能保證氨水的流動性，所以我們在回收氨水中的熱量的同時要保證氨水的溫度不能低于70℃。本項目擬設置氨水罐換熱器。氨水罐換熱器屬于夾套式換熱器，是間接接觸式換熱器的一種，通過在氨水罐外面做一處理，安裝一種換熱器，通過換熱器表面與氨水罐壁面的接觸，將本來要通過氨水罐的壁面散失到大氣中的熱量回收回來，用以制取溫度比較高的熱水，用來加熱采暖循環(huán)水，其優(yōu)點是無需將氨液與換熱器直接接觸，從根本上避免了腐蝕性問題，并且其安裝及運行均不影響原有系統(tǒng)的正常使用。出炭化室的荒煤氣在橋管和集氣管用循環(huán)氨水噴灑冷卻后的溫度仍高達80℃左右，且包含有大量煤焦油氣和水蒸氣及其它物質(zhì)。煤氣冷卻和煤焦油、水蒸氣的冷凝，可以采用不同形式的冷卻器。分為直接冷卻和間接冷卻。被冷卻的煤氣與冷卻介質(zhì)直接接觸的冷卻器，稱為直接冷卻器。被冷卻的煤氣與冷卻介質(zhì)分別從固體壁面的兩側(cè)通過，煤氣將熱量傳給壁面，再由壁面?zhèn)鹘o冷卻介質(zhì)的冷卻器，成為間接冷卻器。煤氣進入數(shù)臺并聯(lián)立管式間接冷卻器（初冷器）,用水間接冷卻，煤氣走管間，冷卻水走管內(nèi)。焦爐煤氣從80℃左右冷卻至25℃以下，在冷卻的過程中會有大量的余熱會散失到大氣中,造成了能量的大量浪費?；拿簹獾男r流量為44000m3/h，因此工業(yè)余熱資源非常豐富。焦化廠目前采用濕式熄焦。24小時出144爐焦炭，每隔8分鐘出一爐焦炭。一車焦炭大概20t左右。熄一車焦炭大概需要3min，最快2分鐘又40秒，最慢3分鐘12秒。焦化廠現(xiàn)有一蓄水池，蓄水池深度為5m，表面積為120㎡，蓄水池容積為600m179。從熄焦爐回來的冷卻水的水溫為90℃左右，經(jīng)過沉降之后水溫為80℃。冷卻水的循環(huán)水泵為兩臺，單臺循環(huán)水泵的流量為2100t/h，揚程25m。熄焦水水質(zhì)偏堿性。項目擬采用寬流道換熱器和水池間接接觸式換熱器回收息焦水中的熱量，用于加熱蒸汽型熱泵機組的熱源進水溫度，該熱量被用于大溫差吸收換熱機組換熱后，作為冬季供暖使用。2. 煤氣生產(chǎn)過程中煙氣的余熱資源利用在制取煤氣的時候，需要煉焦爐提供大量的熱量，煉焦爐在制熱的同時會有大量的高溫煙氣產(chǎn)生，這些煙氣最終將會以廢氣的方式被排放至大氣中。焦爐廠煉焦過程中出口煙氣溫度約260280℃，煙氣體積流量120000Nm3/h。這部分的煙氣具有溫度高、流量大、余熱資源豐富的特點。項目擬利用回收的熱量產(chǎn)生操作壓力6atm，操作溫度140℃左右的蒸汽。該部分蒸汽非采暖季用于工藝需求，冬天則用于蒸汽源熱泵機組的熱源。余熱鍋爐又稱廢熱鍋爐，是余熱利用的主要設備之一。其主要作用是將各種形式的余熱轉(zhuǎn)化為有用的高、中、低壓蒸汽，作為動力、供熱能源，以提高能源的利用效率。余熱鍋爐節(jié)能效果十分顯著。使用余熱鍋爐，不僅可以生產(chǎn)蒸汽用于生產(chǎn)和生活，還可以節(jié)省大量投資。蒸發(fā)量相同的余熱鍋爐和普通鍋爐，造價余熱鍋爐略高一些，但每臺余熱鍋爐每年可以節(jié)省標準約1000T。從總的情況來看，制造一臺1t/h余熱鍋爐，可以為國家節(jié)省投資10萬左右。余熱鍋爐由于有回收余熱的特殊性，因而具有以下特點；1 由于熱源燃燒不同，使用條件特殊，所以結(jié)構(gòu)復雜，有較多特殊要求。2 由于介質(zhì)工作情況不同，有耐高溫、耐腐蝕、吹灰除渣等要求，采用的材質(zhì)比一般鍋爐復雜。煙氣余熱回收的主要原理是指采用熱管技術作為煙氣余熱回收換熱設備的傳熱原件，用整體式熱管換熱器技術開發(fā)出熱管余熱鍋爐，利用熱管余熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽。熱管從外界吸收的熱量以兩種方式傳給工質(zhì)，即熱管底部液體工質(zhì)的沸騰換熱、熱管中上部蒸汽工質(zhì)的層流對流換熱。通過蒸汽在內(nèi)管的冷凝放出工質(zhì)吸收的熱量，最后由內(nèi)管中的冷卻水將熱量帶出熱管，凝結(jié)的水珠匯集到一定程度變成液膜，滴入液體工質(zhì)，液體工質(zhì)再次受熱蒸發(fā)，周而復始，進行徑向熱管的換熱循環(huán)。熱管換熱具有以下特點：具有極高的導熱性、良好的等溫性、冷熱兩側(cè)的傳熱面積可任意改變、可遠距離傳熱、溫度可控制等特點。在用熱管式換熱器回收低溫余熱時，要特別注意露點時的腐蝕問題。本項目煙氣露點溫度約為160℃，實際運行控制溫度為170～180℃。二、項目余熱資源利用條件評價及市場前景預測1. 項目余熱資源條件1. 1熱量采集熱量采取是工業(yè)余熱利用的源頭。新晶焦化廠擁有大量的余熱資源。本項目擬從焦爐荒煤氣上升管、集氣管和氨水罐、初冷器、息焦水以及焦爐煙氣中提取熱能。預計從荒煤氣上升管中提取熱量為5MW，從集氣管和氨水罐中提取熱量為2MW，預計從初冷器中提取的熱量為12MW。1. 2熱量提升熱量提升是工業(yè)余熱利用的手段。項目擬在熱電廠原10T鍋爐房位置處設置熱水源熱泵機組和蒸汽源熱泵機組各一臺。在熱電廠、機關換熱站和一礦換熱站位置出設置大溫差吸收換熱機組各一臺。分別將上升管產(chǎn)生的高溫熱水和煙氣余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽作為熱泵機組的熱源，用于將吸收換熱機組35℃的熱水加熱至90℃，再通過煤氣鍋爐加熱至120℃。氨水罐回收的熱量用于加熱從大溫差吸收換熱機組換熱后的一次水回水。息焦水回收的熱量和初冷器上段和中段回收的熱量用于將吸收換熱機組35℃加熱，進行熱量提升至熱泵機組進口溫度要求。1. 3熱量釋放熱量釋放是工業(yè)余熱利用的最終目的。本項目擬將回收的余熱用于廠區(qū)冬季供暖、非采暖季工藝用蒸汽和非采暖季生活用熱水。新晶焦化公司熱電車間一直擔負著井陘礦業(yè)集團機關單位及機關以北居民的冬季供暖。供暖方式為將生產(chǎn)出來的蒸汽分別送往局內(nèi)區(qū)域、機廠區(qū)域和建橋區(qū)域的換熱站，然后回收蒸汽凝結(jié)水。2011年冬季供暖面積已經(jīng)達到六、七十萬平米。根據(jù)規(guī)劃，熱電廠規(guī)劃供暖面積預計達到85萬平米。項目擬將余熱回收的大部分熱量用于冬季供暖。2. 項目余熱資源利用條件評價從技術上看，項目從余熱利用的熱量來源、利用手段到熱量利用的最終用途等各種條件都具備。 第四章、 項目場址選擇一、場址選擇方案根據(jù)工廠現(xiàn)有各種余熱資源條件和廠區(qū)現(xiàn)狀，項目考慮了以下余熱利用供暖改造項目場址方案。項目場址方案見附圖1。1. 熱源布置方案 煙氣余熱回收煙氣余熱回收熱源布置方案：在煙囪與現(xiàn)有煙氣管道之間新建換熱站。換熱站長6米，寬 6米，高8米。其中循環(huán)水泵、補水泵和軟水裝置設置在熱電廠原10T鍋爐房內(nèi)。高壓蒸汽段、低壓蒸汽段、水系統(tǒng)平衡閥門設置在該換熱站內(nèi)。：：煙氣余熱回收原理圖 上升管余熱回收上升管余熱回收熱源布置方案：將原有144根上升管更換為上升管換熱器。每9根上升管換熱器合用一個集水器，共有16個集水器，再將其中8個集水器合并成一個集水器。循環(huán)水泵、補水泵、軟水裝置設置在原10T鍋爐房內(nèi)。： 上升管換熱器布置位置余熱回收熱源布置方案：在原息焦水池側(cè)新建一換熱站房。寬流道換熱器和盤管式換熱器設置于新建換熱站內(nèi)，息焦水側(cè)循環(huán)水泵仍然采用原息焦水循環(huán)水泵，補水仍使用原補水裝置。在原息焦水池側(cè)新建一臨時水池，臨時水池大小為180m3。初冷器余熱回收熱源布置方案：非采暖季利用初冷器上段供生活熱水時，在初冷器側(cè)原循環(huán)水泵泵房設置生活熱水加壓泵，生活熱水冷熱水箱仍使用原澡堂冷熱水箱，補水水箱、軟水裝置設置在加壓泵房內(nèi)。冬季供暖時，將初冷器上段和中段串聯(lián)，用于加熱來自換熱站的一次網(wǎng)回水。、氨水罐余熱回收集氣管、氨水罐余熱回收熱源布置方案：氨水罐換熱器屬于夾套式換熱器，是間接接觸式換熱器的一種，通過在氨水罐外面做一處理，安裝一種換熱器，通過換熱器表面與氨水罐壁面的接觸，將本來要通過氨水罐的壁面散失到大氣中的熱量回收回來，用以制取溫度比較高的熱水，用來加熱采暖循環(huán)水，其優(yōu)點是無需將氨液與換熱器直接接觸，從根本上避免了腐蝕性問題，并且其安裝及運行均不影響原有系統(tǒng)的正常使用。循環(huán)水泵、板式換熱器、補水裝置、軟水裝置都設置在熱電廠原10T鍋爐房內(nèi)。地板輻射供暖回水先經(jīng)過該換熱器加熱，再進熱水源熱泵機組側(cè)的板式換熱器。2. 熱量提升設備布置方案熱水型熱泵機組和蒸汽型熱泵機組布置方案：熱水型熱泵機組和蒸汽型熱泵機組的目的是將從熱源回收的熱量提升為可以用于供暖的一次熱水熱源。熱泵機組都設置于原10T鍋爐房內(nèi)。循環(huán)水泵、補水泵和軟水裝置都設置于鍋爐房內(nèi)。3. 大溫差吸收換熱設備布置方案大溫差吸收換熱機組布置方案：用于采暖季向廠區(qū)供暖的吸收換熱機組布置在原10T鍋爐房內(nèi)，循環(huán)水泵、補水泵、補水箱和軟水裝置設置在鍋爐房內(nèi)。用于向機關換熱站冬季供暖的大溫差吸收換熱機組布置在機關換熱站，循環(huán)水泵、補水泵、補水箱和軟水裝置布置在原10T鍋爐房內(nèi)。用于向一礦換熱站冬季供暖的大溫差吸收換熱機組布置在機關換熱站，循環(huán)水泵、補水泵、補水箱和軟水裝置布置在原10T鍋爐房內(nèi)。4. 備用熱源設備布置方案低溫供暖備用熱源設備布置方案：原低溫供暖用戶冬季供暖熱源為熱電廠熱水型熱泵機組，當焦爐減產(chǎn)、荒煤氣量減少或其它因素影響熱泵供熱時，采用原35T煤氣鍋爐作為備用熱源。汽水換熱器設置在鍋爐房內(nèi)。高溫供暖備用熱源設備布置方案：原高溫供暖用戶冬季供暖熱源為熱電廠蒸汽型熱泵機組，當焦爐減產(chǎn)、荒煤氣量減少或其它因素影響熱泵供熱時，采用原35T煤氣鍋爐作為備用熱源。二、項目建設條件自然條件能滿足本項目的要求。焦化廠運輸條件優(yōu)越。本項目建成后基本上不涉及物料運輸。本項目建成后除主要利用煉焦過程中產(chǎn)生的余熱進行冬季供暖、非采暖季生產(chǎn)生活熱水以及非采暖季供應工藝用蒸汽。項目建成后，原35T煤氣鍋爐主要用于冬季供暖調(diào)峰使用。煉焦過程生產(chǎn)的煤氣主要用于供暖使用，能滿足項目煤氣使用要求。35T采暖用鍋爐，煤氣耗量平均為7000m179。/h，采暖時間四個月。發(fā)電用耗煤氣量為80009000 m179。/h，大修一年兩次，每次持續(xù)時間半個月，小修每月一天。供電現(xiàn)狀：本項目地處冀中能源井陘礦區(qū)。為了保證礦區(qū)安全用電，供電一級負荷采用雙電源供電，二級負荷采用雙回路供電。井陘礦區(qū)現(xiàn)有熱電廠一座，發(fā)電量為345萬千瓦時，供電量為290萬千瓦時，一部分用于礦區(qū)用電，多余電量用于向外網(wǎng)供電。項目熱水源熱泵機組、蒸汽源熱泵機組、供暖一次網(wǎng)循環(huán)水泵等布置于熱電廠原10T鍋爐房內(nèi)，與熱電廠發(fā)電機組不足100米直線距離，可以直接利用發(fā)電機組向設備供電。大溫差吸收換熱機組布置原機關換熱站和一礦換熱站內(nèi)。經(jīng)核算，換熱站內(nèi)電網(wǎng)容量能滿足新增負荷容量的要求。生活熱水加壓水泵設置于初冷器側(cè)原廠區(qū)供暖泵房內(nèi)，原循環(huán)水泵取消，經(jīng)核算，可以滿足新增負荷容量的要求。息焦水池側(cè)循環(huán)水泵仍利用原息焦水系統(tǒng)循環(huán)水泵。熄焦水池新設熄焦水提升泵。循環(huán)水系統(tǒng)及補水系統(tǒng)：本項目地處冀中能源井陘礦區(qū)。礦區(qū)用水充足，用水負荷能滿足項目需求。項目上升管余熱利用產(chǎn)生的熱能主要用于熱水源熱泵機組的熱源。循環(huán)水泵設置于原10T鍋爐房內(nèi)。項目煙氣余熱利用產(chǎn)生的熱能主要用于蒸汽源熱泵機組的熱源。蒸發(fā)器側(cè)循環(huán)水泵設置于原10T鍋爐房內(nèi)。蒸汽源側(cè)補水泵設置于煙囪側(cè)新建余熱鍋爐房內(nèi)。生活熱水加壓泵設置在原廠區(qū)供暖泵房。原冷卻塔循環(huán)水系統(tǒng)和補水系統(tǒng)、原制冷機組循環(huán)水系統(tǒng)和補水系統(tǒng)保持不變。水系統(tǒng)方案及計算詳見第5章。石家莊市地處河北省中南部，位于東經(jīng)11308′～114058′和北緯37042′～38021′之間。西依太行山，與山西煤炭基地接壤，東、南、北三面為華北平原，東北部與華北油田毗鄰。地勢西高東低 ，由西北向東南傾斜。西部群山環(huán)繞，丘陵起伏，東部地勢平坦。氣候?qū)倥瘻貛О霛駶櫞箨懶詺夂?，春秋短，冬夏長。年平均降水492毫米。年平均日照1909小時左右。無霜期187天。℃，℃?！妗Ｔ诰€縣西部山區(qū)年平均氣溫可降低到10℃左右，在井陘中部，年平均氣溫達到13℃，比周圍高出1℃左右。℃，月平均最高氣溫以6月最高，℃。年極端最高氣溫：℃，年極端最低氣溫：℃。歷年最大凍土深度為56厘米。各季降水強度以非采暖季最大。第五章、 項目技術方案、設備方案、工程方案一、焦化廠余熱回收供熱改造項目技術方案1. 設計原則和設計參數(shù) 1. 1設計原則 項目建設與國家、地區(qū)、