反应釜加热炉改造及锅炉热能利用项目可行性研究报告Word格式文档下载.docx
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表2双龙公司主要耗能设备分布情况（电能）
额定功率（K0
功率小计（KW
电加热导油炉
加热棒
450
4
1800
吊机
电机
37.5
6
225
冷冻机
压缩机
35
70
水泵
15
30
给油泵
11
22
反应釜
44
引风机
7.5
3
22.5
12
90
咼压泵
5
磁力泵
真空泵
8
60
鼓风机
5.5
16.5
16
其它小型用电设
0.25—2.5
55
105
总计
118
2601.5
2、企业节能技术应用现状
公司充分发挥本公司在树脂生产领域的技术、人才、设备优势与市场优势，通过加大在节能资金的投入，开展系列节能技术攻关，解决了生产中的一些能耗、物耗大的技术难题，有效地促进节能减排工作的开展。
如：
采取在苯酚水精馏塔顶部分相器溢出的废水，再接入另一只回收器的措施，回收因冲塔而溢出的甲苯，此法预计每月100公斤甲苯溢
出、1年可节约甲苯1.2吨；
通过工艺创新解决了废双酚A颗粒融解回收、冷冻机凝水回用、老双酚沉积物料回收的技术难题，大大降低了双酚A
物料损耗，并实现能量回收利用。
为充分挖掘企业节能减排潜能，降低企业生产成本，提高经济效益，
通过科学论证，决定实施“反应釜加热炉改造及锅炉热能利用”重大节能技术开发项目，主要内容是对蒸汽锅炉的蒸汽凝结水进行封闭式回收、对锅炉的高温烟气进行余热利用、对反应釜加热装置进行更应换代。
其中凝结水回收及烟气余热利用的新建工程已分别于2010年的1月和3月完成并投入使用，达到设计要求。
公司预期通过该项目实施，促进企业竞争力的提高，以求在激烈的市场竞争中立于不败之地，实现做大做强的发展目标。
二、项目概述
1、项目名称
反应釜加热炉改造及锅炉热能利用
2、项目建设单位及地址
项目建设单位：
南平双龙化工有限公司建设地址：
南平市延平区塔前工业园
3、法人代表及职务
法人代表：
魏世洲职务：
董事长
4、建设投资：
376万元
5、资金来源：
企业自筹及其它解决276万元，银行贷款100万元。
6、建设内容
（1）新建封闭式蒸汽凝结水回收系统（建成使用）新建“封闭式蒸汽凝结水回收系统”，对两台2T锅炉蒸汽凝结水进行回收利用，实现节能和节水。
（2）新建锅炉烟气余热回收利用系统（建成使用）通过在烟道尾处加装一台热管余热回收器，对两台蒸汽锅炉烟气余热进行利用；
（3）反应釜远红外辐射加热系统改造（正在建设）
对四台导热油炉进行淘汰更新，选用碳化硅电热远红外加热装置替代导热油炉，用于对反应釜加热升温。
7、节能效益
项目建成后，年节省标准煤3055吨，节水23964吨，每年产生经济效益425万元，同时减少排放SO、粉尘、炉灰60灿上。
8、建设期
项目从2009年10月开始建设，至2010年6月结束。
项目投资回报期1年。
三、项目立项背景及意义发展中国家的发展速度让人侧目，随营他们对大宗原材料以及能源需求的迅速增加，能源储量，库存日趋减少，上游原材料及能源价格飞速膨胀，能源替代，新能源开发，以及节能降耗技术成为了一个日益重要的课题。
国际金融危机的快速集中爆发，很多企业经历了“休克”式的调整，挖潜增效，节能降耗无形中成为了企业生存的通行证。
通过技术改造实现节能降耗是其履行可持续发展战略的重要路径。
锅炉蒸汽作为一种热能载体被广泛应用于发电、石油、化工、印染、造纸等工业领域中。
间接加热的设备，只利用了蒸汽总热量的潜热部分，而蒸汽中的湿热几乎没有利用。
凝结水是优良锅炉的补给水，根据蒸汽压力不同，凝结水热量约占蒸汽总热量的20-30%，且压力、温度越高，凝结水所具有的热量越多，占蒸汽总热量的比例也越大。
总结起来，冷凝水在工业生产中具有以下利用价值：
1、冷凝水中包含有大量的热能；
2、节省水费；
3、节省水处理费；
4、节约排水费；
5、节约冷却水费。
所以，凝结水回收利用在节能技术开发和应用中就有广阔的前景和空间。
工业燃油、燃气、燃煤锅炉设计制造时，为了防止锅炉尾部受热面腐蚀和堵灰，标准状态排烟温度一般不低于180C，最高可达250C，高温烟气排放不但造成大量热能浪费，同时也污染环境。
工业锅炉的平均热效率只有70%左右，近25%的能源通过烟气排放到大气当中，排烟温度高达200C以上，既污染了环境，又浪费了宝贵的烟气余热资源。
因此许多大型锅炉均有安装铸铁管或不锈钢式省煤器或空气预热器，用来预热锅炉给水或助燃空气。
锅炉烟气温度每下降15〜18C可以提高锅炉效率1％，因此降低锅炉烟气温度已成为锅炉节能的一个重要途径，同时又必须解决锅炉低温腐蚀的难题，于是热管式换热器便应用而生。
利用热管换热技术，可有效回收这部分受污染的烟气余热资源，用来预热锅炉助燃空气（气-气热管余热回收器）；
预热锅炉给水（气-水热管余热回收器）；
生产热水（常压热管式锅炉）；
生产蒸汽（热管蒸汽发生器）节省燃料费用，降低生产成本，减少废气排放，节能环保一举两得。
变废为宝，项目的经济效益和社会效益非常显著。
由于导热油炉在常压下可比蒸汽获得更高的传热介质操作温度，改善了高温供热系统的操作安全状况，因此得到了广泛的使用，其中电热式导热油炉是应用最广的一种，但在使用过程中有下列缺陷：
一是导热油长期处于高热状态，容易焦化造成导热性能下降：
二是电热棒棒壁与釜壁易结油垢层阻热。
造成传热慢、热效低；
三是因为导热油加热是间接性的，这就需要对导热油一直加热保持温度，从而造成大量热量损失；
四是电热棒因结焦造成加热元件过热，损坏率高。
在目前电力能源紧缺的形势下．对上述化工釜加热技术进行节能技术改造很有必要。
目前，市场上出现了反应釜用电热远红外加热装置替代导热油加热的方式，较好地解决了导热油加热中存在的上述缺陷，并且节电效果明显，是值得推广应用的一项新产品、新技术。
双龙化工已建厂24年，由于当时技术、资金制约以及落后观念的影响，公司在节能节水工作开展方面相对滞后，同时一些设备已明显落伍，存在高耗能低效率现象，造成大量的能源浪费和设备损耗，从而导致生产成本增加。
随着市场竞争激烈程度的不断加剧，企业只有不断依靠技术进步，降低生产成本，才能在市场竞争中立于不败境地。
实施蒸汽锅炉凝结水回收、烟气余热利用以及导热油炉改造等节能技改项目，可为我省化工行业建立示范带头作用。
项目不仅能为企业带来显著的经济效益、生态效益，而且对促进企业可持续发展、推动我省节能和发展循环经济工作发展有现实积极的意义。
四、项目技术方案
本项目实施有三大内容，分别是新建“锅炉封闭式蒸汽凝结水回收系统”和“锅炉烟气余热利用系统”，以及对“反应釜远红外辐射加热系统”进行改造。
本项目技术方案就围绕上述三个内容分别制订。
（一）锅炉封闭式蒸汽凝结水回收系统冷凝水回收系统可分为开放式、半开放式和密闭式三种。
开放式回收工作原理：
冷凝水经回收主管将冷凝水引至开放式水箱，再通过加压装置将回收的冷凝水输送至锅炉内。
其投资成本低廉，能够实现一定程度的节能效果，但由于是开放式的，就不可避免有二次蒸汽蒸发于大气中，热能和水分浪费严重。
半开放式回收工作原理：
冷凝水经回收主管被引至水箱内，再经加压水泵将冷凝水输送至除氧器内，在除氧器内以冷软化水、热水混合的方式，进行软水的预加热，以达到热能利用的目的，再通过锅炉给水泵供给锅炉使用。
此回收方式虽处于密闭，但是因为除氧器本身属于开放式的容器，仍无法杜绝热能浪费严重的情况。
密闭式回收工作原理：
回收主管将冷凝水引至回收罐内，再经由回收加压装置直接将冷凝水输送至锅炉内使用。
此回收方式可以有效地防止热能源的泄漏，提高冷凝水回收的利用率，是较为理想的回收方式。
针对这种状况，我司经认真调研，精心研究，制订出一套符合企业实际生产情况，能够产生显著经济和社会效益的蒸汽冷凝水回收方案，并根据此方案设计出“密闭式蒸汽冷凝水回收系统”。
该生产系统装置，消化吸收了国外先进技术，在科研院校的支持下，在氧化高负荷工艺、大型氧化反应器设计、环境治理以及余热利用等技术方面都有所创新。
该装置设计的凝结水经分级闪蒸，回收不同品位的饱和蒸汽，进行再利用，终端凝结水全部回收循环利用。
1、工作原理设计实施的“封闭式凝结水回收系统”主要由回收管网和回收泵站
两部分组成（见图1）。
管网部分主要包括蒸汽疏水阀和回收管道；
泵站部分的主要设备是凝结水回收装置，它运用机械传动联合液压的压缩方法，克服了出口阀门、管路、锅炉工作压力所产生的阻力，将高温蒸汽冷凝水（含汽水混合物）进行增压并输送至锅炉内，回收冷凝水的汽水比率最佳可达3：
7。
在回收输送的过程中，克服了利用水泵回收时产在回收输送的过程中，克服了利用水泵回收时产生的汽蚀、汽阻、水锤的不良现象，确保设备正常的使刚寿命。
同时该装置采用高度集成化设备，将容纳凝结水的集水器，输送凝结水的汽动泵或电动泵以及相关的控制阀门和仪表集成为一体，安装简单，便于运行管理。
项目技术方案的实施，可以提高凝结水的回收率，可由项目实施前的70%可以提高到90%以上。
图1封闭式蒸汽凝结水回收系统
2、工艺路线
用户系统运行正常时，冷凝水从用热设备中排出，经专用疏水装置、共网装置顺利引入闪蒸罐。
根据需要可进行二次汽分离利用。
分离后的冷凝水被热泵引入回水罐，经消汽蚀处理后高温冷凝水被高温水泵直接送到锅炉汽包内。
实现：
锅炉一—用汽设备一—回收装置一—锅炉组成闭式的热力循环系统，回收的冷凝水不与大气接触，冷凝水几乎是纯净的蒸馏水。
同时闭式运行稳定了锅炉的用汽负荷，提高了锅炉单位时间产汽量及效率（一般每提高锅炉给水7C温度，锅炉效率提高1%）。
3、性能与特点
（1）本项目凝水回收采用的是闭式回收方式。
在回收过程中设备一直处于承压状态，冷凝水回收温度高，系统中凝结水所具有的能量大部分通过回收设备直接回收到锅炉里，凝结水的回收温度仅丧失在管网降温部分，热量基本做到完全回收。
（2）使用本系统除能大幅节约燃料和软化水以外,还可大幅减少了锅炉补水量和补水次数,减小了泵的功率消耗,改善水泵的运行条件。
（3）本装置取代了部分用热厂家冷凝水的开式回收，消除了因排放废蒸汽和凝结水到集水箱集水池而产生的二次蒸汽。
在使用蒸汽回收机前的生产厂区，由于凝结水的再蒸发和废蒸汽的存在，厂区内大多热气弥漫。
工作环境恶劣，给工厂设备维修管理带来不良影响。
实行凝结水回收后，生产现场的环境可得到大大改善。
（4）因回收的锅炉补水温度提高，可减少系统的氧腐蚀；
同时管道系统因不与大气接触，冷凝水不会被污染，水质有保证，使锅炉的排污量大幅降低，可减少锅炉及整个管道系统的锈蚀及积垢。
从而减少了回收进锅炉的水处理费用和锅炉洗涤费用。
（5）本回收冷凝水系统采用了自控变频技术，冷凝水直接回锅炉汽包。
如不考虑系统的泄漏，可实现锅炉汽水平衡，即锅炉产多少汽便可回多少水。
而且回水温度高，锅炉的汽压、汽温得到了保证，从而改善了锅炉的然烧状况，增强锅炉对煤种的适应能力。
（6）本冷凝水回收是独立运行的系统，设备安装改造不影响环氧树脂生产线的运行。
封闭式冷凝水回收的经济效益十分明显。
据测算，节煤可达20%〜30％，节水可达90％以上，并且回收的冷凝水比原锅炉用的软化水质量高得多。
所以说，高温冷凝水回收是一次性投资，而常年收益的节能项目。
经测算，投资回收期在9－11个月之间。
4、设备造型与配套密闭式凝结水回收系统由疏水阀、回收管网、集水罐、泵站部分及自控装置等组成。
（1）疏水阀：
疏水阀是凝结水回收系统的重要部件。
我们在详细调查用汽设备的蒸汽耗量、蒸汽压力后依据疏水器的工作压差及排量，选定合适的排量系数，并初步估算疏水阀背压的大小；
同时针对公司生产线用气设备的地理位置，确定疏水阀全部选用过冷度小且能连续疏水和有一定排量倍数的HS型浮球式疏水阀，它能自动排放不凝汽，且有80%以上的背压率。
（2）回收管网：
管网部分的主要作用是在保证不影响用汽设备的加热工艺的前提下，阻止未凝结放热的蒸汽直接排出，而将其中的凝结水及时地疏出，并输送汇集至一定距离处。
通过对回收管道进行详细的水力计算后，遵守管网设计的原则，并根据地形条件和设备的布置情况，分别在反应釜、反应物接受罐、ECH蒸发器各设置一根回水干管，设计管径分别为DN50、DN100、DN100。
（3）回收泵站：
集中建立一套冷凝水回收泵站，泵站部分主要包含集水罐、压力调节阀、回收装置、自力阀及监控阀门和电气仪表等。
水泵选用北京某热水泵厂生产的热水泵，扬程为160米，流量为1lm3/h；
集水罐压力由压力调节阀集中控制，少量超压的闪蒸汽引入除氧罐中利用。
冷凝水去向选择由锅炉液位报警器和电磁阀控制切换，如所连接的锅炉皆处于满水状态，冷凝水则输入除氧罐。
整个泵站设一电控箱，监控电机、液面及电磁阀等运行情况。
现场不设专人，只需定期巡检维护
即可。
（二）锅炉烟气余热利用系统
1、工作原理
设计实施的“锅炉烟气余热回收系统”主要由换热器、循环水泵、调节阀、回收管网、软水箱组成（见图2）。
换热器安装于锅炉或其它燃烧设备尾部烟道中，利用烟气中的热量冲刷换热管，加热在管中强制循环流动的软水，使其从常温（20C）升高至60C—90C再进入锅炉,锅炉热效率提高8C—13C，达到降低燃烧消耗之目的。
经过热交换的锅炉排烟温度将下降80—150C，当烟温降至露点时，出现冷凝现象，生成冷凝水，燃烧过程中产生的氮氧化物、二氧化硫等大部分污染物则溶解沉积，随同冷凝水由换热器专设排水口排出。
排出的冷凝水经中和处理后，可做为中水回收利用。
设计工艺上选用针型管换热器为烟气余热给水装置，并用调节阀A调节进入换热器的水量。
换热報
匪烟气余热回收丟统
炉
2、性能与特点
（1）换热器是本系统的核心构件，因采用特种工艺加工的纯铜（不锈钢）整体针肋换热管，其表面积比光管增大10倍，传热系数高，排烟阻力极小（＜200pa）,不会影响锅炉的正常鼓风吹扫和点火燃烧。
（2）整体针肋管完全消除了肋片与管之间的接触热阻，不会产生传热效率逐渐衰减现象，是任何一种用翅片焊接、绕片压（胀）接换热管制成的换热器无法比拟的。
（3）换热器实验压力为1.5Mpa,实际运行压力＜0.2Mpa,常压运行，不属于压力容器，安全可靠。
（4）当锅炉正常运行或排烟温度未降到设定值时，换热器中始终有软水在强制循环流动，不会发生气蚀或气阻现象，系统运行稳定。
（5）由于提升了软水温度，使锅炉在大量补水时压力波动范围缩小，运行更加稳定。
同时具有除氧功能，避免或减少了锅炉氧腐蚀。
（6）安装和使用过程中不触动锅炉任何受压元件和附件，不改变其运行模式，采用旁通的方式形成新的热水制取系统，运行中可通过倒换阀门使用原给水系统（冷水）或热水系统给锅炉补水，不会因缺（停）水造成锅炉停机，使运行更加可靠。
（7）相关部件采用防腐耐高温材料，使用寿命长。
设计有快速清洁口，能够方便快捷清洁换热器内部，保证其最佳性能。
3、设备选型与参数
（1）设备选型烟气余热回收系统由换热器、循环水泵、调节阀、回收管网、软水箱组成等组成。
热交换器选用RYRHS-型热管余热回收器，该成套装置安装简洁，耐高温和腐蚀，运行稳定可靠；
循环水泵选用北京某热水泵厂生产的循环水泵。
设计方案是在两台锅炉的烟道汇总处加装一台
RYRHS-4型热管余热回收器，将锅炉排出的190C高温烟气降至100C左右后由主烟囱排空，回收后的热量加热锅炉补水，提高补水温度，节约锅炉燃料，降低生产成本。
（2）设计参数
名称及型号：
RYRHS-4型热管余热回收器
热侧进口温度：
190C
热侧出口温度：
100C左右
冷侧进口温度：
20C
冷侧出口温度：
50C
热水量：
4T/h
回收热量：
16000kcal/h
热侧阻力：
40毫米水柱
使用寿命：
十年
（三）反应釜远红外辐射加热系统改造将我公司生产上应用于反应釜加热的4台导热油加热炉（型号
YYW-450Y采用电热管加热）淘汰，更换为碳化硅远红外辐射加热装置。
1、工作原理反应釜用碳化硅远红外辐射加热装置由若干块瓦片状加热板和瓜片状加热板组成，瓦片状加热板敷于釜壁部位，瓜片状加热板敷于釜底部位，温度由碳化硅加热元件与集散控制系统（Des）中的控温模块自动控制。
当电阻条接通电流发热．使辐射元件受热向釜壁方向辐射出远红外能量。
由于独特的结构设计，使釜壁受热面全部被辐射层覆盖，所以辐射能量几乎被釜壁完全吸收。
保温层选用绝热性强的优质硅酸铝纤维毡。
因此远红外加热器在红外辐射传热和硅酸铝纤维保温的综合作用下，其热效率提高。
2、性能特点比较（见表3）
反应釜用导热油加热与远红外电加热节能效果对照表
表3
序号
加热方式
导热油电热管加热
远红外电加热
备注
功率分布
分8组电热管加热
分上、中、下二段加热
热响应时间
要将夹套内1吨导热油由常温加热到280度需1.5小时耗电量需
250度
通电30分钟时其温度可达到400度，需耗电为42度
耗电量
反应一釜（2000L）料耗电1764
度
反应一釜（2000L）料耗电814度
节电53%
使用安全标准
电热管加热不能防爆
加热装置整体结构全部达到防爆要求、且具备相关的防爆证书
7
卫生环
境程度
因导热油内需舔加联苯混合物、当在高温下油气泄漏且有毒对人有害
运行无污染、无噪音、对物料无碳化或结焦等现象安装后不需再保温
适合反
应温度
适合温度在300度以内反应加热
物料温度在700度范围内都能加热，温度可任意设定
9
正常损耗
因导热油易碳化每年至少更换一次油和电热管
在三年内无需增加任何费用且安装检修方便
年约开支
15000元
10
导热原
理
是将夹套油加热后、通过油的热量传到釜内让其物料吸热
由电阻发热原体通电产生热能通过碳化硅远红外将热能均匀辐射到釜内物料
3、设备选型与配套
碳化硅远红外反应釜加热器：
优点：
操作简单，调温灵便，正常运行无明火，具有电感应加热的优点，功率因数达0.96以上，节能，温
度稳定性好，有利产品质量，若装置密闭的外壳结构则安全保护性能可提高，用于防爆场所采取适当完善的措施即可。
因此，选用型号为TF-
M-5000L由江苏扬中某公司专业制造的防爆型“反应釜用远红外碳化硅辐射加热装置”（参数见表4）,替换用于加热反应釜的导热油炉。
TF
-M-5000L以采1Cr18Ni9Ti为发热体，其特点是截面大，阻值小使用寿
命长，以SiC远红外辐射元件作传热体，SiC表面涂有相匹配的远红外涂料为辐射体、用耐高温石棉板和云母板作绝缘材料，再用热容较低的
防潮型硅酸铝纤维毡和针毡为保温材料、外壳用A3钢板制造成“密封式”和“集装式”两种形式，能起到防水、防尘、防火及无噪音无环境污染等安全效果。
表4碳化硅远红外反应釜加热器参数表
参数
指标
型号
BTF-W5000L防爆型
抗电强度
1500V
连续使用寿命
30000小时
工作电压
220V
绝缘电阻
50
温度范围
0-600
外形尺寸
1800*1500（mm
功率
160（kVA）
取大加热重量
2500（Kg）
用途
对反应釜、蒸馏釜、搪瓷釜管道、蒸馏塔辐射加热
4、性能与特点
与传统的电加热方式相比较.该装置具有以下优点：
加热器温度调
节范围大，热效率高，电耗低.功率因数接近于1加热装置具有加热
面积大，釜壁受热均匀，升温平稳而快，温度控制方便可上、中、下分段控制，物料不易结焦。
成品质量好；
电气控制方便，运行无噪音，无污染，运行故障率
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