某焦炉燃烧烟气余热回收.docx

1、某焦炉燃烧烟气余热回收目 录1.总论 12.焦炉 33.热力 64.电气部分 105.自动化仪表 126.土 建 137.采暖通风 148.给 排 水 169.总图运输 1710.消防 1911.能源评价 2012. 三废、环境保护以及综合利用 2113.劳动安全与卫生 21 1.总论1.1 工程概述 某焦化厂焦炉属于38.5m3大容积焦炉，使用两座并联排列方式，年产量100万吨。焦炉采用焦炉煤气做为燃料，属于双联火道、废气循环、复热、焦炉煤气下喷形式的焦炉。焦炉煤气通过立火道进入焦炉燃烧室，在焦炉燃烧室内燃烧后，再经过斜道进入蓄热室，将蓄热室的蓄热体加热之后，进入分烟道。各燃烧室的燃烧烟气通

2、过分烟道汇集到二个总烟道，再由总烟道排出。各分烟道和总烟道上设有闸板，用于调节和温度焦炉的烟道的吸力。整个烟道采用自然排烟方式，完全靠烟囱的抽力所产生的负压使炉膛维持微负压燃烧状态。两座焦炉最终排放烟气平均温度达到250左右，蓄热室与烟囱之间的烟道上未采取任何余热回收装置，因此烟气余热损失巨大，约占焦炉总能耗的21%左右。根据某焦化厂焦炉生产现状，对烟道进行改造，增加余热回收系统，使焦炉烟气排放温度降低到150170，所回收的余热产生0.6MPa和0.4MPa饱和蒸汽用于生产和生活，达到节能降耗减排的目的，提高能源利用率。系统改造包括烟道改造、新建余热回收设备、水泵房建设等内容。1.2. 具体

3、设计范围（1）烟道改造：在原有一个总烟道的基础之上，增设一个旁路烟道，在旁路烟道上安装余热回收装置、增压风机、烟道闸板。同时另外一个总烟道也需要连接到此旁路烟道上，这样两个总烟道并联进入此旁路烟道。（2）余热利用系统:在旁路烟道中安装热管蒸汽发生器、热管水预热器，增压引风机，烟道调节闸板等设备。新建一座水泵车间，在车间内安装2台补给水泵、2台循环泵，给水和蒸汽管网。1.3. 建设条件（1）建设所需的公辅介质基本上从焦炉作业区内部接取。压缩空气、电、补充新水由厂方自行解决。（2）本工程某焦化厂厂区内拆建，除有部分拆除外，不需要进行征地工作。（3）用电设备按三类用电负荷考虑。并且用电电源均引焦炉车

4、间现有电气室。由于用电负荷的增加，原有电气控制需要做相应调整，以满足新的生产、生活用电负荷。1.4.新建构（建）筑物新建1座水泵间，平面尺寸为30m12m,高为16m,层高为8m,局部高为12m，层高为4m。钢筋混凝土框架结构。本次工程建筑面积为846。2.焦炉2.1概述某焦化厂焦炉属于38.5m3大容积焦炉，使用两座并联排列方式，年产量100万吨。焦炉采用焦炉煤气做为燃料，属于双联火道、废气循环、复热、焦炉煤气下喷形式的焦炉。焦炉煤气通过立火道进入焦炉燃烧室，在焦炉燃烧室内燃烧后，再经过斜道进入蓄热室，将蓄热室的蓄热体加热之后，进入分烟道。各燃烧室的燃烧烟气通过分烟道汇集到二个总烟道，再由总

5、烟道排出。各分烟道和总烟道上设有闸板，用于调节和温度焦炉的烟道的吸力。整个烟道采用自然排烟方式，完全靠烟囱的抽力所产生的负压使炉膛维持微负压燃烧状态。焦炉最终排放烟气平均温度达到250左右，蓄热室与烟囱之间的烟道上未采取任何余热回收装置，因此烟气余热损失巨大，约占焦炉总能耗的21%左右。另外，此次改造设计主要是针对烟道改造与余热二次回收即加装余热锅炉进行的。在不破坏原有生产工艺的基础上，设计中工艺主线不做大的改动情况下，增设一个旁路烟道，两个总烟道并联连接到此旁路烟道上，旁路烟道上安装增压引风机和调节闸板，两个总烟道各增设一个调节闸板。旁路烟道事先施工，余热回收设备先制造好后，与原烟道系统进行

6、连接施工工期不会超过15天，基本满足甲方不影响生产的条件。余热回收系统的施工、安装可另外进行不影响生产。2.2设计依据及原始条件2.2.1由于是对焦炉燃烧烟气的余热回收与节能改造，本次改造设计仅考虑焦炉的烟道与烟囱部分，对炉内的燃烧系统不做改动。2.2.2设计数据依据出自现场提供的实际情况。2.2.3燃料采用焦炉煤气，其热值为40004.18KJ/Nm3。2.2.4烟气量按照140000Nm3/h计算2.2.6排烟系统焦炉各燃烧室经过分烟道，汇集到总烟道上。两座焦炉通过两个总烟道与烟囱连接。烟气流动路径是：炉内烟气由斜道引出，经蓄热室、分烟道、总烟道后，由烟囱排入大气。烟囱高度约60m，抽力约

7、300Pa2.3焦炉余热回收改造方案根据要求，需对焦炉的排烟系统进行改造，具体分为两个部分：（1）增设余热回收设备；（2）增设旁通烟道、接口及烟道闸板的设计。2.3.1增设余热回收设备现场提供的数据，烟气排放温度250，流量140000Nm3/h，能量浪费巨大。需要设置余热回收设备，将排放烟气温度降低到150170，提高能源利用率。为了不影响和少影响焦炉的生产，余热回收设备须在新建旁路烟道上进行安装，加宽安装换热器烟道并加装旁通烟道及烟道闸板，以方便以后余热锅炉的安装。2.3.2旁路烟道及烟道闸板的设计进入总烟道的250的烟气，进入旁路烟道后经过余热回收设备，产生0.6MPa的蒸汽后，以150

8、170进入烟囱中排放。烟道的位置和形式如图：焦炉燃烧烟气分别经过闸板Z5、Z6后汇集，再依次经过闸板Z2余热回收设备和增压引风机、闸板Z1后返回主烟道1，再由烟囱排出。Z3、Z4闸板为原有设备，Z1、Z2、Z5、Z6为新增闸板用于调节和控制旁路烟道，而且方便余热回收设备安装时不影响生产。在生产过程中，余热回收设备使用时，开启闸板Z1、Z2、Z5、Z6，关闭闸板Z3、Z4，烟气进入旁通烟道经过余热回收设备再次利用，利用后的废烟气，经增压引风机排入主烟道1中后，由烟囱排出；余热回收设备检修维护时，开启闸板Z3、Z4，关闭闸板Z1、Z2、Z5、Z6，烟气就按照原来的流动途径经主烟道直接由烟囱排出。主

9、烟道与旁路烟道连接处安装压差计，用于测量烟道负压。余热回收设备投入工作时，通过调节闸板Z2、Z5、Z6的开度，使得主烟道与旁路烟道连接处的压力与未使用余热回收设备之前的压力相同，这样就可以满足焦炉燃烧室内原有状态。3.热力3.1 设计依据3.1.1.3.1.2.3.1.3.3.1.4.3.1.5.3.1.6.3.1.7.3.2 设计内容根据某焦化厂焦炉现有工况进行设计改造, 充分利用窑炉产生的高温烟气余热，设计余热利用系统，产出0.6MPa饱和蒸汽用于生产及生活, 使烟气总热量得到充分应用,降低烟气排放温度,从而达到节能减排的目的。主要内容有以下几项:3.2.1 余热利用系统在每座焦炉所对应的

10、烟道上各安装1套余热回收系统、 1台增压引风机;在每个烟囱所对应的烟道附近,新建一座泵房，泵房内各安装1台汽水分离器、1台循环泵3.2.2 给水及蒸汽管网新建余热回收设备给水及蒸汽管网，饱和蒸汽进入蒸汽管网3.3 设计方案每个烟囱对应的新建一个旁路烟道，旁路烟道上安装1套余热回收设备及1台增压引风机, 窑炉产生的高温烟气经余热回收换热、降温后由引风机送至烟囱排出。集中建2座水泵间,给水经软化、除氧、给水泵加压后,由管网输送到余热回收系统,加热水产生蒸汽和水的混合物，进入汽水分离器分离成饱和蒸汽进入蒸汽管网。 3.3.1余热利用系统3.3.1.1 烟气量及温度焦炉烟气流量140000Nm3/h，

11、平均温度2503.3.1.2 产出蒸汽量及参数焦炉燃烧烟气可产饱和蒸汽7.5t/h，蒸汽压力0.6MPa3.3.1.3系统组成及原理余热回收系统主要由热管式烟气-水交换器、补给水泵、热水循环泵、阀门仪表、保温输水输汽管线、汽水分离器等组成。由以上部分组成一个封闭的循环系统，该系统由补给水泵作为补充水耗，热水循环泵作水循环动力，采用热管式烟气水热交换器，加热水介质产生蒸汽和水的混合物，进入汽水分离器分离成饱和蒸汽进入蒸汽管线供生产应用，热水再通过热水循环泵进入循环系统加热。系统的设计压力为0.6Mpa，汽水混合物介质温度1663.3.1.4系统布置热管式烟气-水交换器安装在旁路烟道中,增压引风机

12、安装热管式烟气-水交换器之后,简易封闭；汽水分离器安装在泵房内,热水循环泵安放在汽水分离器旁边3.3.1.5主要设备名称及参数余热利用系统共计1套,系统设备如下:余热回收装置1套,设计压力0.6MPa汽水分离器1台 热水循环泵1台, 流量:12.5m3/h60m3/h, 扬程:50m,耗电量:5.5KW11KW增压引风机1台,风量250000m3/h，压力1400Pa，耗电量:60KW90KW3.3.2水系统3.3.2.1系统组成及原理水系统集中新建了1座水泵间,系统主要由锅炉给水泵、汽动给水泵、除氧给水泵、热力除氧器、软水器、软水箱、盐泵及盐箱等组成。上水由软化水装置软化后,引至软水箱,再经

13、除氧给水泵至除氧器, 除氧后进入锅炉给水泵,加压后送往余热回收系统。3.3.2.2系统布置水处理及水泵间分为设备间和辅助间两部分, 设备间分为2层,0.00m层主要布置锅炉给水泵、汽动给水泵、除氧给水泵、软水器、软水箱、盐泵及盐箱等;8.0m层主要布置热力除氧器及分汽缸等。设备间建筑尺寸为19.5m12m16m(长宽高) 。辅助间分为2层,0.00m层主要布置值班室、配电室、厕所及盐库等; 4.0m层主要布置仪表室、休息室等。辅助间建筑尺寸为10.5m12M8m(长宽高) 。3.3.2.3主要设备名称及参数锅炉给水泵2台,1运1备, 流量:8m3/h16m3/h, 扬程:165133m,耗电量

14、:15KW除氧给水泵2台,1运1备, 流量:15m3/h30m3/h, 扬程:3530m,耗电 量:5.5KW 热力除氧器及水箱1台,设计出力:10t/h软水箱1台,容积:15m3软水器2台,1台运行,1台再生,处理水量:15t/h盐泵2台,1运1备, 流量:3.6m3/h, 扬程:16m,耗电量:1.5KW3.3.3给水及蒸汽管网敷设给水管道由水泵间接出后,沿车间柱子架空敷设送往余热回收系统,主干管管径为1334, 管长约500m。蒸汽管道从余热回收系统送出后, 沿车间柱子架空敷设引至水泵间内的分汽缸,由分汽缸引出后与厂区蒸汽管网并网。主干管管径为2196, 管长约500m。管道拟采用自然补

15、偿及方形补偿器补偿方式，管道需保温,主保温材采用硅酸盐纤维毡，保护层采用油毡纸玻璃布。4.电气部分4.1.概述电气设计的主要内容为：1套余热回收系统及新建水系统供配电设计、电气控制系统设计及照明和接地设计。4.2.交流380/220V供电本节能项目用电设备工作容量为183.5KW,其中旁路烟道用电设备容量为84.5 KW；新建水系统用电设备容量为99KW。用电设备按三类用电负荷考虑。根据负荷情况所有380/220V电源由车间现有电气室提供。馈电回路需进行调整，自动开关需进行更换且柜体需进行改造。增加2台GGD型低压配电柜为本项目的电气设备进行供配电。在水泵间配电室内设置1台GGD型配电柜为泵站

16、内交流380/220V用电设备供电。配电系统采用一路电源供电，其电源引自车间电气室新增低压配电柜。在烟囱附近厂房内分别设有1台XL-21型动力配电箱，为烟道交流380/220V用电设备供电。配电系统采用一路电源供电，其电源引自电气室新增低压配电柜。4.3电气传动和控制系统所有电机采用继电器、接触器系统进行传动控制。按照工艺专业要求主要水泵电机采用集中和机旁两种操作方式。主烟道和旁路烟道的用电设备采用机旁控制方式。4.4. 主要电气设备及材料的选型 4.4.1 低压配电柜选用GGD固定式；动力配电箱选用XL-21型。 其防护等级：IP30。主要设备：低压断路器、交流接触器、热继电器等设备选用国产

17、优质产品。4.4.2 电缆控制电缆采用KVV-500V型;低压电力电缆采用采用YJV-1KV型。4.5.电缆敷设所有电缆在室内采用沿原有电缆沟和隧道内支架、电缆桥架及穿钢管明、暗配方式敷设。在室外电缆采用直埋方式敷设。4.6.防雷及接地防雷及接地系统按有关规程规范进行设计。泵站、配电室工作接地、保护接地采用公用接地系统，其接地电阻不大于4欧姆； 4.7.照明照明采用380/220V AC三相四线制供电。室内、外采用高效节能灯具及光源。5.自动化仪表工艺过程控制要求仪表由计算机进行自动控制。在计算机控制系统中完成1座水泵间；2套余热回收系统的过程控制和数据采集,检测信号有:温度、压力、流量、水位

18、等工艺参数,其显示、记录、控制、连锁、报警均由计算机系统完成。自动化仪表过程检测与控制内容按照工艺和设备流程；由水处理系统、余热回收系统等组成。主要检测和控制项目:5.1 水处理系统：蒸汽的流量、压力、温度的检测控制供水的流量、压力、温度的检测控制除氧器压力、温度检测；水位、进水及进汽流量的调节控制。除氧器水位与给水泵的连锁控制5.2 余热回收系统：（每台检测控制内容）蒸汽的流量、压力、温度的检测控制供水的流量、压力、温度的检测控制余热锅炉的水位、压力、温度的调节控制及报警余热锅炉入口、出口的烟气温度、压力的检测、记录该项目计算机控制系统依据检测控制内容要求进行配置，采用SIEMENS系统，计

19、算机控制柜布置在本项目新建的8.0米控制室内。6.土 建61 设计依据6.1.1 本设计是根据热力专业所提委托书及资料而进行设计的。6.1.2 有关土建设计规范及规程。6.2 设计原始资料年平均气压： MPa极端最高温度：极端最低温度：一小时最大降水量： mm日最大降雨量： mm全年最大平均降水量： mm最大积雪深度： mm年平均风速： m/s抗震设防烈度：8度，设计基本地震加速度0.20g风荷载： KN/m2雪荷载： KN/m2土壤冻结深度：-1.5m冬季采暖室外计算温度：夏季通风室外计算温度：冬季通风室外计算温度：冬季空气调节室外计算温度：6.3 工程概况本方案为某焦化厂焦炉烟气余热回收节

20、能工程,按工艺要求，新建1座水泵间及部分设备基础；具体要求如下：6.3.1 新建引风机基础及防雨篷1个。6.3.2 新建汽水分离器基础1个，循环泵基础4个。6.3.3 新建1座水泵间，平面尺寸为30m12m,高为16m,层高为8m,局部高为12m，层高为4m。钢筋混凝土框架结构。柱基础为钢筋混凝土独立基础。墙基为混凝土条形基础。建筑面积为846。7.采暖通风7.1 设计依据 设计依据以下国家标准、规范、规程进行编制： 采暖通风与空气调节设计规范GB50019-2003； 工业企业设计卫生标准TJ36-79； 工业企业噪声控制设计规范GBJ87-85； 大气污染物综合排放标准GB16297-19

21、96; 工艺委托任务书7.2 气象资料 厂区夏季大气压力 KPa 厂区冬季大气压力 KPa 采暖冬季室外计算温度 夏季通风室外计算温度 冬季通风室外计算温度 夏季空调室外计算温度 冬季室外平均风速 m/s 夏季室外平均风速 m/s 夏季空调室外计算相对湿度 % 冬季空调室外计算相对湿度 %7.3 采暖本方案为某焦化厂焦炉烟气余热回收节能工程,按生产要求和卫生标准新增建筑物设计集中采暖系统,采暖热媒为0.2Mpa的蒸汽.建筑物的室内采暖温度如下：机器间 1216辅助间 18采暖方式及选用散热器类别：以排管散热器采暖为主,休息室、操作室等建筑均采用排管散热器,均考虑设置同程式系统。本设计机器间采暖

22、总热负荷约为: KW. 本设计辅助间采暖总热负荷约为: KW.总热负荷约为: KW.7.4 通风水泵间通风：机器间内设有排风系统，采用玻璃钢轴流风机达到通风换气的目的；8.给 排 水8.1 设计依据8.1.1室外给水设计规范 GB50013 2006年版8.1.2室外排水设计规范 GB50014 2006年版8.1.3建筑设计防火规范 GB50016 2006年版8.1.4建筑给水排水设计规范 GB50015 2003年版8.1.5建筑灭火器配置设计规范 GB50140 2005年版8.2 设计概述设计包括废水处理及水泵间的室内外给排水。根据工艺及有关专业提供的设计委托任务书，给排水系统分为生

23、活给水系统和综合排水系统。8.3 生活给水系统水源从厂区现有生活水管网上就近接一根DN100的镀锌钢管，作为本次设计的生活用水。用水量为25m3/h，水压0.3Mpa。 8.4 综合排水系统 排水主要有生活排水及生产排水。生活排水室内地上部分采用UPVC排水塑料管，生产排水管道及生活排水管道地下部分采用排水铸铁管，排水出口管径DN100，排入附近下水井。9.总图运输9.1设计依据9.1.1各专业提供资料（尚无）9.1.2某焦化厂焦炉烟气余热回收节能工程综合管网平面图（尚无）9.1.3工业企业总平面设计规范GB50187-93；9.2 工程概述本设计为余热回收配套设施-水处理的总图设计。9.3

24、总平面布置9.3.1 总平面布置原则总平面布置适应厂区现有条件；尽可能地使物料流程顺畅、短捷、连续、贯通；平面布置兼顾安全，防火，环保等要求；9.3.2 主要建构筑物余热锅炉水处理站9.3.3平面布置需与厂方沟通后获取相关资料才可确定。9.4 竖向布置及场地排水方式9.4.1竖向布置本设计工程场地地势平坦，竖向布置采用水平型平坡式竖向布置形式。水泵间室内地坪设计标高待定9.4.2 场地排水方式本工程场地雨水采用暗管排水方式。9.5 道路运输本工程备品备件及余热锅炉水处理站净水药剂均采用道路运输。9.5.1 道路设计道路采用城市型单坡面形式，路拱横坡1.5%，道路宽度4.5m,道路最小内缘转弯半

25、径为6m。道路结构如下：22cm厚混凝土道路面层、25cm厚二灰钢渣基层、原土压实。9.5.2 场地硬化设计道路两侧各设1.5m宽环保砖人行道，并对余热锅炉水处理站周边场地铺砌环保砖实现场地硬化面积为400m2，结构为：环保砖、2cm细沙找平层、15cm厚二灰钢渣基层、原土压实。9.6. 绿化余热锅炉水处理站利用原厂区空地建设，本次设计不再考虑该余热回收工程绿化。10.消防10.1 设计依据 （1）建筑设计防火规范（GB50016-2006）； （2）建筑灭火器配置设计规范（GBJ-90）(1997年版)； （3）爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范（GB50058-92）； （4）火灾自动报警

26、系统设计规范（GB50116-98）； (5)建筑物防雷设计规范（GB50057-94）(2000年版)； （6）工业企业煤气安全规程（GB622-86）。10.2 工程概述10.2.1 生产火灾因素分析及危险性分类余热回收装置生产类别为戊类；电气及操作室等生产类别为丙类；水泵房生产类别为戊类。10.2.2 消防组织本工程消防工作是由厂区消防队负责。10.3 消防措施10.3.1 总图布置合理确定各建筑物的生产类别及建筑物结构的耐火等级，厂房布置的出入口的数量考虑了安全疏散和消防的要求，根据放火要求布置楼梯、钢梯、通道、屋面消防梯。在车间周围设有环形道路，并于厂区主要道路相连，确保消防车辆畅通

27、，各建、构筑物之间设计有足够的安全和防火间距，负荷防火规范的要求。10.3.2 建筑防火设计对各类生产、生活建构筑物都严格按照建筑设计防火规范进行，各类间构筑物内疏散走道、安全出口和楼梯间形式、宽度等均符合建筑设计防火规范的要求。建筑物内装修材质耐火性能也符合规范要求。10.3.3 消防供水该部分水消防供水利用原系统供给，电气高低压配电室控制室采用CO2灭火器。10.3.4 电气消防消防设施用电采用单独的回路供电。消防设施的配电线路采用非延燃性铠装电缆，明敷时置于配线桥架内或直接埋地敷设，当发生火灾切断生产、生活用电时，仍能保证消防用电。在爆炸和火灾危险场所严格按照环境的危险类别或区域配置相应

28、的电器设备和灯具，避免电气火花引起的火灾。11.能源评价某焦化厂焦炉烟道加装余热回收系统之后，其排烟温度可降低到160左右，产生的蒸汽量及回收的热量见下表：压 力（MP）温 度（）蒸汽量（t/h）蒸汽热量（GJ/h）0.61657.520.72如果焦炉年工作时间按7000小时计算，增加余热回收系统后，年产出蒸汽热量为145000GJ/年，按蒸汽热量价格为30元/GJ计算，年回收资金约为435.15万元。12. 三废、环境保护以及综合利用本设计的本身意义就在于节能，所以不存在产生新的废气、废物、废水等。烟气经过余热利用后经原烟囱排入大气中。13.劳动安全与卫生13.1设计依据及遵循标准建设项目（

29、工程）劳动安全卫生监察规定（中华人民共和国劳动部令第3号（1996）；冶金企业安全卫生设计规定；工业企业噪声控制设计规范（GBJ87-85）；工业企业设计卫生标准（GBZ1-2002）；建筑设计防火规范（GB50016-2006）；建筑抗震设计规范（GB50011-2001）；建筑物防雷设计规范（GBJ5005794）（2000年版）工业建筑防腐蚀设计规范（GB50046-95）。13.2劳动安全卫生现状车间应设有专职人员，具体负责各部门的安全卫生工作，同时有较完善的劳动安全卫生设施。13.3生产工艺及主要职业危险、危害因素此次改造主要设备包括：增压引风机、烟道闸板、余热回收系统、水泵等设施。

30、主要职业危险危害有火灾、机械伤害、人体坠落、触电、噪声等。13.4生产过程中危险、危害因素分析有害作业部位分析机械伤害和人体坠落危险分析：水泵房、排烟机等存在机械设备和人体坠落伤害；强电静电分析：各带电设备均存在触电危险；噪声：水泵、排烟机等，设备工作时均产生一定的噪声；还有其他用电设备的断电、漏电等危险、危害因素。13.5安全与工业卫生设计中采用的主要防范措施13.5.1防震措施公辅设施按规范分别采用钢筋混凝土排架结构或砖混结构，所有建构物均按8级地震烈度设防，并符合安全及防火规范；13.5.2防止机械伤害和人体坠落措施A、泵房内设安全通道和事故照明；B、在泵房内有水泵等设施，在接余热锅炉处有排烟机，所以生产过程中要注意设备的运转安全，设有安全栏杆。泵房内设架空安全人行走道，并安装安全栏杆。C、设备运转部分、高压危险区域或人靠近有危险的场所均设有保护屏或罩；D、所有走道、梯子、坑、空洞等可能坠落处、所均