余热回收设计方式.docx

1、余热回收设计方式恒昌焦化焦炉烟气余热回收项目 设计方案唐山德业环保设备二一二年三月一、焦化工艺概述：备煤车间送来的配合煤装入煤塔，装煤车按作业打算从煤塔取煤，经计量后装入炭化室内。煤料在炭化室内通过一个结焦周期的高温干馏制成焦炭并产生荒煤气。炭化室内的焦炭成熟后，用推焦车推出，经拦焦车导入熄焦车内，并由电机车牵引熄焦车到熄焦塔内进行喷水熄焦。熄焦后的焦炭卸至凉焦台上，冷却一按时刻后送往筛焦工段，经筛分按级别贮存待运。煤在炭化室干馏进程中产生的荒煤气聚集到炭化室顶部空间，通过上升管、桥管进入集气管。约800左右的荒煤气在桥管内被氨水喷洒冷却至84左右。荒煤气中的焦油等同时被冷凝下来。煤气和冷凝下

2、来的焦油等同氨水一路通过吸煤气管送入煤气净化车间。焦炉加热用的焦炉煤气，由外部管道架空引入。焦炉煤气经预热后送到焦炉地下室，通过下喷管把煤气送入燃烧室立火道底部与由废气互换开闭器进入的空气汇合燃烧。燃烧后的废气通过立火道顶部跨越孔进入下降气流的立火道，再经蓄热室，又格子赚把废气的部份显热回收后，通过小烟道、废气互换开闭器、分烟道、总烟道、烟囱排入大气。关于其中经总烟道进入烟囱热烟气的仍有较大的余热回收价值。二、余热回下班艺流程图技术方案如下：该系统由热管蒸气发生器、软水预热器、汽包、上升管、下降管、外连管路和操纵仪表等组成，而且相互独立。要紧技术特点：一、地下烟道开孔技术：如何实现地下主烟道在

3、焦炉正常行产情形下在线开孔，是本项目成功实施的第一关键。我公司依照多次地下烟道的开孔体会，成功总结出一套行之有效施工方案。地下烟道路截面尺寸如上图所示。开孔及布筋图支模示用意 支撑系统图二、避免地下烟道、余热回收设备、引风机间环流形成的技术。由于地下烟道翻板阀与地下烟道周围的150-200的环隙，在风机工作的进程中，风机出口压头大于风机入口压头，且入口压头低于烟囱吸力，因此在设备烟气入口处与风机出口处间地下烟道有环流存在。体会告知咱们在这种情形下，增大风机功率是没有作用的，因为随风机功率的增加，其环量也在增加，其结局是或阻碍焦炉总烟道负压度从而阻碍焦炉的正常生产，或阻碍余热回收的正常产汽量，这

4、也是一样设备制造厂家在焦炉余热回收上失败的缘故之一。咱们公司科学严谨的技术分析，在工艺设计上采取平安保障方法，从全然上幸免了这一情形的发生。3、地下双烟道吸力不平稳调剂技术。由于在实际生产进程中，两个地下烟吸力往往是不一致的，而风机的入口吸力是一样的，如何调整两个地下烟道吸是本项工程的另一关键技术。三、余热回下班艺1、烟气工艺流程在地下主烟道翻板阀前开孔，将主烟道路热烟气从 地下主烟道路引出，经余热回收系统换热降温后，将热烟气降至约170，经锅炉引风机再排入主烟道翻阀后的地下烟道，经烟囱排空。2、水汽系统工艺流程外来20的一次水通过软化水处置系统，到软化水箱，由软化水箱经水泵进入除氧器,经除氧

5、器除氧后。再由给水泵补入软水预热器，然后进入锅炉汽包，汽包水和蒸汽发生器内水自然循环,在汽包内蒸汽与水分离产生饱和蒸汽。 水系统的供水量每小时20吨，供水压力，水源由软水总管供给软化水处置系统，然后经软化水箱进入除氧器，除氧器提供补水管，将处置后的水补给软水预热器。 系统软化水采纳全自动软水器，他可将软水器运行及再生的每一个步骤实现自动操纵并采纳流量感应器来启动再生。 从软化水箱到除氧器和软水预热器的给水系统均配两台电动给水泵（均为一开一备），水泵扬程除知足系统压力外，还要克服水柱爬升高度及沿程阻力，型号为DG型锅炉给水泵。 软水预热器、蒸汽发生器、汽包、软化水系统、除氧器均设有排污出水口，可

6、按期清除内部残留污物及水垢。系统水箱设有给水取样；蒸汽聚集器设有水取样点，对换热器水进行取样。四余热回收系统要紧设备1余热锅炉系统锅炉本体范围内的要紧系统如下：（1）蒸汽及水加热系统：蒸汽输出；汽水取样系统：加药系统给水系统排污系统（2）疏放水系统锅炉本体范围内的各设备、管道的最低点设置疏、放水点，确保各下降管、省煤器、蒸发器等的进出口联箱疏、放水的畅通。（3）排污系统在汽包的盐段设持续排污，在水系统的下联箱设按期排污，排去适量的锅炉污水以确保蒸汽品质。在锅炉本体下部配置1台按期排污扩容器，排污降温池布置在锅炉本体下部，且预留好排污降温池位置。（4）汽水取样系统-锅炉本体汽水取样，取样系统包括

7、：给水取样：PH值、电导率、O2炉水取样：PH值、磷酸根、电导率2余热锅炉系统设计：(1)锅炉烟气入口至出口，烟气阻力小于800Pa。 (2)系统正常排污量不超过锅炉给水流量的1%。(3)锅炉疏放水系统能在一个小时内，将整台锅炉的水以重力放空。(4)管道、阀门、排污扩容器及附件的设计压力和设计温度的确信符合标准标准有关确信。（5）负责提供锅炉与其它设备之间的接口设计，并提供锅炉接口清单表。（7）锅炉设有水压实验接口，提供实验方式和详细说明（包括实验用水的水质和水温）。（9）锅炉的取样点、监视点、加药点、排污点、放气点及停炉放水点全数带有根部阀，如为法兰连接配带反向法兰、垫片及紧固件。（10）供

8、测量烟道及余热锅炉本体各段温度的测量元件。（11）在符合设计条件及系统正常投运时，保证达到以下运行性能：锅炉在设计工况参数下能达到额定值。并保证长期平安运行，所有附件及配供的测控设备均能正常投运。主蒸汽额定汽温误差为5，在可能运行的条件工况下，各段受热面的金属壁温都在许诺范围之内。锅炉从启动到最大持续负荷范围内，水循环平安靠得住。锅炉适用于露天布置，并采取适当防雨，避雷的方法。锅炉设计在定压运行下有良好的对负荷变更的适应性，在变负荷运行时，锅炉应有足够的平安靠得住性，以适应系统或操纵装置在运行中产生的误差。锅炉设计中有有效的停炉爱惜方法，并提供有关设备及系统3余热锅炉汽水系统工艺及设备布置余热

9、锅炉包括：蒸发器、省煤器、共三组受热面和汽包、除氧器。3、锅炉整体布置余热锅炉采取卧式布置。热管换热器分成热管联箱、热管支架等组件。水处置间布置中压锅炉给水泵、软水泵，软水箱、汽水取样分析装置和锅炉锅内磷酸盐加药装置。（3）中压汽包及内部装置中压汽包直段长度约为6000mm，两头相配椭球形封头，并设有人孔装置。筒体和封头的材料均为16MnR。该汽包通过两个支座（一个活动支座，一个固定支座）搁置在钢架梁上，汽包的中心线标高为12m。由省煤器来的水从汽包前部进入分派管。汽包内的汽水分离元件为均汽孔板和丝网捕沫器，布置在汽包顶部。汽包正常水位在汽包中心线以下100mm处，正常水位范围为75mm。汽包

10、内设有磷酸盐加药管、持续排污管、紧急放水管、再循环管。底部为集中下降管。在汽包上还设有双色水位计、压力表和平安阀（2个）等装置，以供锅炉运行时监督、操纵用。（4）汽包及内部装置汽包直段长度约为6000mm，两头相配椭球形封头，并设有人孔装置。筒体和封头的材料均为16MnR。该汽包也通过两个支座（一个活动支座，一个固定支座）搁置在钢架梁上，汽包的中心线标高为14m。为保证锅炉正常运行时取得良好的蒸汽品质，该汽在其内部也设置了均汽孔板和丝网捕沫装置。在汽包内部也设有给水分派管、加药管和排污管，同时在该汽包上还设有水位计、压力表和平安阀（2个）等装置，供锅炉运行时监督、操纵用。五、锅炉本体的设备性能

11、（1）蒸汽发生器的性能 蒸汽发生器的原理为：热流体的热量由热管传给水套管内的水(水由下降管输入)，并使其汽化，所产汽、水混合物经蒸汽上升管抵达汽包，经集中分离以后再经蒸汽主控阀输出。如此由于热管不断将热量输入水套管内的水，并通过外部汽水管道的上升及下降完成大体的汽水循环，达到将热流体降温，并转化为蒸汽的目的。、焦炉设计参数（单台，共两台）：（2）热管省煤器的性能原理为：热流体的热量由翅片热管传给管内的水，水吸收热量，使热流体降温，达到预期的成效。六、钢架、平台扶梯本体钢架采纳全钢结构，按七度地震烈度设防。钢架采纳大型H型钢制成。本体钢架采纳桁架势结构，本体钢架将支撑整台锅炉正常运行时所产生的许

12、诺载荷和风载、地震等载荷，并将其平稳地传递至地面基础，确保锅炉在许诺载荷范围内长期平安靠得住的运行。锅炉外围采纳紧身封锁式结构。本锅炉在运行操作及检修所需的各部位均布置了平台，检修平台采纳不透孔的花钢板结构，其余平台、步道及扶梯均采纳适栅格结构，步道宽度为1000mm，扶梯宽度为800mm，斜度为45，平台的许诺载荷为2kPa（200kgf/m2），同时承载面积按不超过20%平台总面积计。 七.设备的要紧特点提到设备的特点，就要先介绍一下热管技术和特点：一、热管（1）、工作原理 热管是一种独立、密封的管子，内部抽成真空后，充入工质，工质以蒸发冷凝的循环进程将热量从管的一端传到管子的另一端。由于

13、蒸发冷凝进程，内部工质多处于饱和状态，因此热管几乎是在等温下传递热量，具有“热超导体”之称。（2）、特点、极高的传热性能 随管内工质的不同，传热系数达107W/m2.,是一般碳钢的数万倍。、低温差下高传输热量能力 一根直径，长1000mm的紫铜棒，两头温差100时传输30W的热量；而一根直径、长度的热管传输100W的热量，两头温差只需几度；、换热两流体均走管外，能够翅片化以强化传热；、单管作业性 由热管组成的换热设备单根热管损坏对设备的换热阻碍不大，即便部份热管损坏也可不能阻碍的政正常运行；、热源分汇 在设计能够随意调整热管冷却段和蒸汽段的换热长度，以操纵热管的壁温，因此能够使热管换热器躲开露

14、点。如此就可躲开露点侵蚀、不易积灰； 、热管与换热器单支点焊接，幸免由热帐冷缩造成的应力。二、依照热管的这些特点，从而决定了热管余热锅炉的特点；（1）、传热系数高。废气和水及水蒸气的换热均在热管的外表面进行，而且废气热管外侧为翅片，如此换热面积增大，传热取得强化，因此使换热系数取得了专门大的提高。（2）、完全解决泄漏问题：由于热管是单管作业，冷热流体完全隔开，有效避免水汽系统的泄漏。在运行时，废气的大量冲洗，即便管子一端被侵蚀传，只能使该热管失效，而管子另一端是完好的，可不能造成冷侧的气水泄漏到热侧，确保了系统的平安运行，完全解决了设备泄漏问题。（3）、减轻露点侵蚀：热管余热锅炉每一根管子的壁

15、温是一个值，这就使相当一批热管在酸露点以上工作，当壁温比酸露点高1以上时，就能够够幸免露点侵蚀。通过调剂热管冷热段受热表面的比例来调整管壁温度，躲开最大侵蚀区。（4）、减轻积灰、堵灰及解决灰堵问题：热管余热锅炉躲开了露点，管壁不结露，就大大减少了灰的附着力，而且热管余热锅炉从设计上更科学合理，使其本身就具有必然的自吹灰能力。 （5）、单根或多根热管的损坏不阻碍设备整体利用。（6）、采纳了新型镍基钎焊管技术：表面增加了硬度，而且滑腻，大大减少了积灰、磨损和侵蚀，延长了设备的利用寿命。3、采纳热管余热锅炉平安靠得住：由于热管余热锅炉解决管子的磨损、侵蚀，设备的积灰、灰堵，延长了设备利用寿命，因此选

16、用此设备平安靠得住。 八、电气部份：工程电气、热工自动化设计范围包括锅炉、及其辅助设备和系统的启停、联锁及所有热工进程工艺参数的监控、调剂、爱惜等。380V电源由买方提供。(1)电气、照明、通信我方提供余热利用系统内电气、照明、通信设备的选型、供货、安装、调试。所有电气设备均选用国内知名品牌的产品。若是调试、试运行需要两边配合，生意两边必需进行和谐、彼此合作。(2)自动操纵、仪表我方为本工程提供自动化仪表的选型、供货、安装、校验、调试、试运行。自动化仪表均选用国内知名品牌的产品。重要的进程应设置视频显示，诸如汽包水位。上位机放置在操纵室内。电气技术方案 (1)电气主接线380V电源由买方提供。

17、 (2)要紧设备选择继电器选用欧姆龙产品并带指示灯。(3)低压厂用电接线低压厂用电电压采纳380/220V，动力与照明归并供电。(4)自动装置水泵当场设操作箱。(5)接地装置设计原那么为保证人身和设备平安，所有电力设备外壳都应靠得住接地。本工程的接地装置采纳水平接地体为主、垂直接地体为辅的复合接地网。总的接地电阻要求小于2000/I（I=流经接地装置的入地短路电流）。(6)照明和检修网络 正常照明供电电压为交流380/220V。照明系统操纵开关按区域分点进PLC模块，由上位机画面操纵。电气室设应急照明，维持一个小时。 照明、检修网络供电方式本工程采纳照明、检修与动力归并的供电方式。事故照明采纳

18、应急灯。电气要紧设备操纵方式 (1)给水泵系统采纳两台给水泵。一用一备变频起动方式运行。电压为380V交流电源。由卖方统一配置开关柜。具有必要的爱惜连锁功能和故障报警及响应功能。远程操纵方式及运行信息全数由中控室PLC系统完成。 (2)除氧器上水泵系统采纳两台除氧器上水水泵。一用一备变频起动方式运行。电压为380V交流电源。由卖方统一配置开关柜。具有必要的爱惜连锁功能和故障报警及响应功能。远程操纵方式及运行信息全数由中控室PLC完成。 (3)其它低压电气(4)电气操纵柜选用GGD交流配电柜体,电器元件选用西门子或施耐德等品牌。由我方自行完成电气配套及设计。PLC柜统一配套。磷酸盐加药装置、汽水

19、取样裂缝装置、吹灰装置等的电源均接至热工电源柜。照明电源、检修电源等均由我方自行统一考虑。热控技术方案(1)概述本热控系统是为实现余热锅炉监测、操纵、爱惜而专门设计配套的。整个余热锅炉内各操纵回路、各类热工参数和阀门等的操纵与检测全数由PLC来完成。各类一次仪表及执行机构的信号完全知足PLC的要求。PLC系统配置a) 本工程PLC系总共一个工作站，锅炉操纵柜布置低压配电间。工控机要求用知名品牌产品，同时配置一台激光A4打印机用于打印生产报表。工作站既能完成系统程序编程又能实现系统操作工作。b) 操纵系统采纳西门子S7-300系列产品，操纵器选用CPU315-2DP（带PROFIBUS通信口）产

20、品，在保证与工控机通信的同时，可实现与用户总控室得的持续通信。操纵模块、电源等相关设备均选用同系列产品。c) 编程软件采纳Step7 版本的系统软件，画面组态软件采纳SIEMENS 完全版本。d) 现场变送器、测温元件、各辅机阀门挡板的状态信息和PLC输出指令全数采纳硬接线完成，可实现PLC远控。考虑到可能发生的PLC故障，设置紧停装置。要紧仪表选型a. 压力、差压变送器选用国内知名品牌产品；b. 测温热电偶、热电阻等选用国内知名品牌产品；c. 流量计、孔板选用国内知名品牌产品；d. 电动阀、电动执行机构选用国内知名品牌产品。(2)热工自动化要紧功能数据搜集（DAS）DAS将依照所要求的采样速

21、度，模数转换精度及扫描周期，对生产进程的各类信息量(模拟量、开关量、脉冲量)进行搜集、处置、运算、巡检及贮存等，并以文字、图表、曲线等形式组态成各类画面，通过LCD屏幕显示出来，向工作站及时提供机组运行状态的信息。具体功能有：a) 数据搜集并处置：包括正确性判定、数字滤波、非线性修正、工程单位变换、参数补偿、限值比较、越限时刻累计及二次参数计算等。b) LCD各类画面，图表显示：包括模拟图、曲线图、条形图(棒状图)、趋势图、成组参数显示及目录与一览表等。c) 记录与报表：包括系统事件记录、趋势记录、报警记录、事件顺序记录、事件追思记录、按时制表、请求制表、及历史数据的存储和检索。d) 报警治理

22、：包括报警确认、多种报警、可变的报警设定值、报警组报警优先级、报警总貌显示及报警闭锁。e) 操作指导：机组启停进程中，通过LCD画面和文字显示，显示启动条件，操作流程。当操作进程中程序中断或报警，将显示报警缘故，闭锁程序，避免误操作。模拟量操纵 （MCS）MCS要紧包括如下系统：余热锅炉中压锅筒水位调剂系统除氧器水位调剂系统其他单项操纵系统顺序操纵（SCS）SCS操纵对象包括机炉辅机的电动机、电动门、电磁阀和执行器等。本工程仅按子组级操纵、单项操纵方式考虑。各子组级操纵的启、停能独立进行。运行人员能在LCD键盘上选择自动程序操纵或手动操作方式。在程序自动执行进程中，显现任何故障或运行人员发出中

23、断指令，可使正在运行的程序中断并回到平安状态，同时LCD上显示程序中断的故障缘故。被选择手动操作方式时，SCS系统设置的许可条件，可预防运行人员误操作。设备的联锁、爱惜指令具有最高优先级，手动指令那么比自动指令优先，被控设备的“启动”、“停止”或“开”、“关”指令相互闭锁，且使被控设备向平安方向动作。SCS的爱惜和闭锁功能始终有效，不许诺运行人员手动切除。 (3)自动操纵回路锅筒水位操纵：测量元件采纳变送器将锅筒的水位转换成电信号，传至PLC操纵模块，经运算输出电信号至变频器，操纵锅筒水位在给定范围内。锅筒水位操纵回路采纳三冲量调剂方式，即操纵模块采纳锅炉主蒸汽流量、锅炉水位、锅炉给水流量三个

24、信号进行运算。能够专门好的排除虚假水位的阻碍，其中对锅炉水位信号进行压力补偿，对主蒸汽流量信号进行温度、压力补偿。(4)远方操纵通过工控机操作界面能够实现以下阀门的开关操作和设备的启、停操作：汽包给水泵的启、停、互备投入；除氧器给水泵的启、停、互备投入；现场电动调剂阀、电磁阀的启、停及调剂。其他电气设备。(5)热工测量为使余热利用系统靠得住运行，对进程中各类参数进行必要的测量，除配备必要的当场现场直读仪表外，还配备了远传测量手腕，所有重要参数均能够在PLC画面上实现显示，远传仪表的信号采纳标准信号、分度号，与PLC相配套。要紧监测项目见下表：热工监测项目一览表序号参 数 名 称指示报警信号类型

25、备 注1烟道烟气温度热电偶K或Pt100共6点2除氧器水温Pt100共1点3给水温度Pt100共1点4省煤器出水温度Pt100共1点5锅筒给水压力420mA共1点6炉锅筒压力420mA共1点7软水箱水位420mA共1点8除氧器水位420mA共1点9汽包水位420mA共1点10锅炉给水流量420mA共1点11出口蒸汽流量420mA共1点12磷酸盐溶液箱水位420mA共1点余热锅炉热工参数指示、报警不管操作员操纵台上显示器显示的是何种画面，当重要参数达到或超过报警值时，应在显示器上当即以声光信号对该参数进行报警。九、技术经济指标130万/年吨焦化余热回收一、原始工艺参数：烟气量： 270000 N

26、m3/h烟气温度： 290全年工作天数 360天二、余热回收系统参数：热管换热器出口烟气温度 170热管换热器进出口压损 除氧器工作压力 汽包工作压力 蒸汽流量 1518t/h十、设备清单130万吨/年余热回收设备一览表序号名称数量单位型号/材质备 注1换热器部分1套20#唐山德业2中间烟道1套Q235A唐山德业4 汽 包1台Q345R唐山德业5循环管束1套20#唐山德业6水管路1套20#唐山德业7除氧器1套国内名牌8加药系统1套国内名牌10连排扩容器1台国内名牌11连排水加热器1台国内名牌12取样装置2套国内名牌14软化水装置及水箱1台唐山德业15消音器1台304国内名牌16各种阀门1套国内

27、名牌17仪表和控制系统1套详见清单18软水泵2台国内名牌19锅炉给水泵2台DG25-30X4国内名牌20钢架平台扶梯1套唐山德业21引风机1台Y4-73-1125D国内名牌22配套电机1台YJTFKK5002-8/475KW 10kv IP54国内名牌23高压变频器1台500KW国内名牌24地下烟道插板阀2套手/电一体国内名牌25烟道阀3个国内名牌26膨胀节3个国内名牌27设备烟气接口1组Q235A唐山德业28管道路支架13个Q235A唐山德业29钢制烟道插板阀3个Q235A唐山德业30连接烟气管道1组Q235A唐山德业31烟道保温2000M2硅酸铝纤维毡+采钢32汽包罩33安装、吊装费34压

28、力容器监检费35设计费36运费37设备调试费38地下烟道开孔费5个注：不含基建费用及外管网。附电仪清单一、 仪表清单 序号位号参数名称信号类型型号数量品牌1PI-1011号给水泵出口压力现场Y150 01国内名牌2PI-1022号给水泵出口压力现场Y150 01国内名牌3PI-103汽包压力1现场Y150 01国内名牌4PI-104汽包压力2现场Y150 01国内名牌5PI-105除氧器进水压力现场Y150 01国内名牌6PT-101汽包蒸汽压力变送器1AI01国内名牌7TI-101设备入口烟气温度现场WSS501 04001国内名牌8TI-102设备出口烟气温度现场WSS501 04001国内名牌9TI-103省煤器出水温度现场WSS501 04001国内名牌10TE-101省煤器出口水温RTDWZP-220 1国内名牌11TE-102汽包蒸汽温度RTDWZP-220 1国内名牌12TE-103设备进口烟气温度RTDWZP-220 1国内名牌13TE-104省煤器进口烟温RTDWZP-220