项目规划书

项目规划书

1.1 设计依据

XX焦化股份有限公司提供的相关工程设计条件和资料。

1.2 设计原则

（1）在不影响焦化炉正常运行的前提下最大限度地利用余热；

（2）在生产可靠的前提下，提倡技术先进。要尽可能采用先进的工艺（热力系统）技术方案，以降低操作成本和改造基建的投入；

（3）以生产可靠为前提，采用成熟、可靠的工艺和装备；

（4）余热锅炉的过程控制采用集中控制原则，基本实现自动化为目标；

1.3 项目概况

XX焦化股份有限公司年产130万吨焦炭。焦化炉在运行过程中，会一直向大气排放废气。经过脱硝后的废烟气温度可达到300-320℃，如果这些余热不进行回收利用，浪费了宝贵的能源，也污染了环境。因此采取措施，对焦炉产生的废气进行余热回收利用，对有效降低能耗，推动实现可持续发展战略具有十分重要的现实意义。公司拟对焦炉烟气余热进行回收利用，拟建一套由天津裕能环保科技有限公司设计制作的余热回收装置，将产生的蒸汽并网供厂区内的生产和生活使用，

1.4 基本设计条件：（XX焦化有限公司提供）

1）烟气量：240000标立方米

2）烟气温度：320℃±40℃

3）、地质资料：提供地质勘探报告照片的电子版或传真件。

4）、自来水检验报告：招标方提供给中标单位。

1.5余热锅炉设计参数：

软水处理及除氧要求：GB／T 1576-2008《工业锅炉水质》

1.6建设内容和范围

（1）投标方将提供上述整套的、先进的、成熟的、完整的和安全可靠的，且设备的技术经济性能符合本技术投标规范书要求的余热蒸汽系统及其配套附属设备。

（2）承包范围：整个余热回收系统范围内所有系统的设计、设备采购及系统的安装、调试；余热回收系统包括1套余热锅炉系统、循环水系统以及上述各系统的电气及控制系统。

（3）从工业水入软化装置开始到蒸汽出汽包1m外为止，以及整套锅炉系统内的排污系统。

2．余热回收系统技术方案说明

3.1工艺流程简述

（1）烟气流程

余热回收系统采用立式烟气上进下出的结构，经过脱硝后的热烟气从总烟道由上部进入余热回收系统，经过换热器后，从系统的下部排出。采用立式结构相较卧式有两个优点，其一，翅片与烟气流动方向平行，灰尘会随烟气流动和重力落下，翅片表面不易积灰；其二，节省占地面积。为防止系统产生露点腐蚀，必须保证余热锅炉排烟温度要在160~180℃的范围内。为了确保将高温烟气引入余热锅炉，焦化炉主烟道与余热锅炉进出口烟道进行改造。主烟道与进口烟道上设有切换阀门。当余热锅炉出现故障停机时，紧急打开应急烟道气动阀；检修余热锅炉系统时打开主烟道闸板阀，同时关闭余热锅炉前后电动阀门，确保焦化工艺正常生产。

（2）水、汽流程

原水经预处理后进入锅炉水处理车间，由水处理装置进行处理，达标后的水作为除氧系统的补充水补入锅炉系统的除氧器。经化学除氧后的除盐水由锅炉给水泵进入余热锅炉的省煤器段、蒸发段、产蒸汽后并网供厂内生产用。

3.2热管余热锅炉系统技术说明

热管余热锅炉系统主要为热管蒸发器、热管省煤器、蒸汽聚集器及汽水管路组成。系统采用高效传热元件—热管，较一般余热回收装置有许多明显优点。3.3.1 热管

热管余热锅炉的核心部件是热管。热管通过密闭真空管壳内工作介质的相变潜热来传递热量，其传热性能类似于超导体导电性能，它具有传热能力大，传热效率高的特点。典型的重力热管如图1所示，在密闭的管内先抽成真空，在此状态下充入少量工质。在热管的下端加热，工质吸收热量汽化为蒸汽，在微小的压差下，上到热管上端，并向外界放出热量，且凝结为液体。冷凝液在重力的作用下，沿热管内壁返回到受热段，并再次受热汽化，如此循环往复，连续不断地将热量由一端传向另一端。由于是相变传热，因此热管内热阻很小，所以能以较小的温差获得较大的传热功率，且结构简单，具有单向导热的特点，特别是由于热管的特有机理，使冷热流体间的热交换均在管外进行，并可以方便地进行强化传热。

热管的特点：

①热管具有较高的导热性；以金属银为例，其值为415W/m.K左右，经测定，热管的导热系数是银的几百倍到上千倍，故热管有超导体之称。

②热管具有良好的等温性能。

③热管能适应的温度范围与热管的具体结构、采用的工作流体及热管的环境工作温度有关。目前，热管能适应的温度范围一般为-200℃～2000℃，这也是其它传热元件所难以达到的。

④经过热管进行交换的两种换热介质，中间由一块管板隔开，换热介质各走各的通道。运行中即使有个别热管损坏，也不会造成两种换热介质相混，不必停车堵漏。因此，热管设备具有使用周期长、安全可靠的优点。

⑤热管具有单管作业性，每一支热管都是一个独立的换热元件，因此设计灵活。

3.3.2 系统工作原理

余热锅炉系统包含热管蒸发器和热管省煤器，烟气先经过蒸发器，后经过省煤器。

(1) 各段换热设备之间有过渡段连接，过渡段上设有喷淋装置和人孔，供设备安装和停炉检修时使用。喷淋装置带有不锈钢水喷头，作为清灰装置。经过脱硝后的烟气时间久会在换热管表面尤其在低温段形成结晶。在停炉检修时，喷淋装置用对整套余热回收系统进行清洗。每段用连管相连,法兰连接..每段分别装有人孔以方便对设备内部做初步检查。在每段的水出口集箱处都装有排污管,以便冬季停车时排空设备内部的水.防冻裂.每套装置平台均留有通道，以便设备安装和维修需要。

(2)热管蒸发器是由若干根热管元件组合而成。其基本结构及工作原理如图2

所示。热管的受热段置于热流体风道内，热风横掠热管受热段，热管元件的放热段插在汽--水系统内。由于热管的存在使得该汽--水系统的受热及循环完全和热源分离而独立存在于热流体的风道之外，汽--水系统不受热流体的直接冲刷。热流体的热量由热管传给水套管内的饱和水（饱和水由下降管输入），并使其汽化，所产蒸汽（汽、水混合物）经蒸汽上升管到达汽包，经汽水分离以后再经主汽阀输出。这样热管不断将热量输入水套管，通过外部汽--水管道的上升及下降完成基

本的汽--水循环，达到将热烟气降温，并转化为蒸汽的目的。

(3)热管省煤器也是由若干根特殊的热管元件组合而成，热管的受热段置于烟气风道内，热管受热，将热量传至夹套管中从除氧器进来的除氧水，加热到150℃以上，送至汽包。

3.3.3 系统特点

(1)采用热管作为传热元件，整个汽水系统的受热及循环完全和热流体隔离而独立存在于热流体烟道以外，这就使本系统有别于一般余热锅炉。

(2)设备中热管元件间相互独立，热流体与蒸汽发生区双重隔离互不影响，即使单根或数根热管损坏，也不影响系统正常运行，同时水、汽也不会由于热管破损而进入热流体。

(3) 整个系统中热管蒸发器和热管省煤器均采用积木式模块化箱体结构设计，全部受压元件的组焊均在厂内完成，分段出厂，现场吊装，减少现场安装焊口，缩短现场安装量，节约安装费用。

（4）设计时调节热管两端的传热面积可有效地调节和控制壁温，防止低温酸露点腐蚀。

(5)操作简单、维修方便、工作可靠，整个系统的热量输送过程不需要任何外辅动力。

3.4系统其它设备描述

3.4.2 余热锅炉水处理系统方案

3.4.2.1 设计依据

结合余热锅炉的设计参数，余热锅炉的蒸汽量为11.8t/h。考虑到锅炉的运行安全性，其软化、除氧能力应留有余量。所以软化、除氧能力按20t/h设计。3.4.2.2 工艺流程

由于锅炉用水水质应满足《工业锅炉水质要求》，工业用水应进行软化除氧后方可用于锅炉。工业用水先靠自身压力通过全自.动软水器软化后进入软化水箱，再经过热力除氧器，锅炉给水泵采用变频控制，锅炉应该有两台水泵供水（一用一备）。若水质太差应考虑增设过滤装置。

3.4.2.3 锅炉水质要求

给水要求：硬度≤2.0 氧≤15，铁≤50，PH 8.8~9.2.

凝结水要求：硬度≤2.0 溶解氧≤100 磷酸根5~15mg/L PH值9.0~11

4. 电气部分

4.1建设范围

本工程电气、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、联锁及所有热工过程工艺参数的监控、调节、保护等。

380V电源由买方提供。

(1)电气、照明、通讯

我方提供余热利用系统内电气、照明、通讯设备的选型、供货、安装、调试。

所有电气设备均选用国内知名品牌的产品。

如果调试、试运行需要双方配合，买卖双方必须进行协调、相互合作。

(2)自动控制、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。

重要的过程设置视频显示，诸如汽包水位。

上位机放置在控制室内。

4.2电气技术方案

(1)电气主接线

380V、10KV电源由买方提供

(2)主要设备选择

继电器选用施耐德产品并带指示灯。

(3)低压用电接线

低压用电电压采用380/220V，动力与照明合并供电。

(4)自动装置

水泵就地设操作箱。

(5)接地装置设计原则

为保证人身和设备安全，所有电力设备外壳都应可靠接地。

本工程的接地装置采用水平接地体为主、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）。

4.3电气主要设备控制方式

(1)锅炉给水泵

系统采用两台中压给水泵。一用一备变频起动方式运行。电压为380V交流电源。由投标方统一配置开关柜。

具备必要的保护连锁功能和故障报警及响应功能。

远程控制方式及运行信息全部由中控室PLC系统完成。

(2)除氧器上水泵

系统采用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。由投标方统一配置开关柜。

具备必要的保护连锁功能和故障报警及响应功能。

远程控制方式及运行信息全部由中控室PLC完成。

(3)电气控制柜选用GGD交流配电柜体。

由我方自行完成电气配套及设计。

PLC柜统一配套。

照明电源、检修电源等均由我方自行统一考虑。

4.4热控技术方案

(1)概述

本热控系统是为实现余热锅炉监测、控制、保护而专门设计配套的。锅炉由余热锅炉、除氧器组成。余热锅炉生产蒸汽，蒸汽压力为0.7MPa，产量为11.8t/h；除氧器主要为锅炉给水除氧，定压运行，保持压力0.02MPa。

整个余热锅炉内各控制回路、各类热工参数以及阀门等的控制与检测全部由

PLC来完成。各类一次仪表及执行机构的信号完全满足PLC的要求。

(2)自动控制回路

中压及低压锅筒水位控制：

测量元件采用变送器将锅筒的水位转换成电信号，传至PLC控制模块，经运

算输出电信号至变频器，控制锅筒水位在给定范围内。锅筒水位控制回路采用三

冲量调节方式，即控制模块采用锅炉蒸汽流量、锅炉水位、锅炉给水流量三个信

号进行运算。能够很好的消除虚假水位的影响，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。

除氧器水位控制：

测量元件采用变送器将锅筒的水位转换成电信号传至PLC控制模块，经运算

输出电信号至除氧水泵变频器，调整进入除氧器的水的流量，控制除氧水位在给

定范围内。该回路采用单冲量调节方式。

除氧器压力控制

测量元件采用变送器将除氧器压力转换成电信号传至PLC控制模块，经运算

输出电信号至除氧器压力调节阀，调整低压饱和蒸汽量，维持除氧器压力在

0.02Mpa。

(3)远方控制

通过工控机操作界面可以实现以下阀门的开关操作以及设备的启、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；

现场电动调节阀、电磁阀的启、停及调节。

其他电气设备。