炉渣余热利用科技成果

1、川煤集团达竹公司内部技术市场课题锅炉炉渣余热利用技术研究成果报告书完成单位：渡市选煤发电厂完成时间：2012年12月1、概况31.1 立项背景3.1.2 研究的主要内容、关键技术4.1.2.1 换热器技术要求4.1.2.2 输水泵选择5.1.2.3 管道选择5.1.2.4 管道热膨胀计算6.1.3 达到的技术水平及主要技术经济指标6.2 .实施方案72.1 可行性分析8.2.1.1 炉渣的余热8.2.1.2 余热供给洗澡水的可行性8.2.2 方案82.2.1 系统设置（见系统图）8.2.2.2 设计说明1.12.3 进度安排1.3.3 .现场应用情况144 .关键技术和创新点145 .经济效益

2、和社会效益分析145.1 投资情况1.4.5.2 年效益计算1.5.5.2.1 产生的综合效益：1.55.2.2 新系统完成后增加的费用：1.65.2.3 净效益1.6.5.2.4 效益结论1.6.6 .存在问题及下一步努力方向161、概况渡市选煤发电厂于2012年成功进行了低热值锅炉的改造，电厂规模：2X40t/h沸腾炉+2X7000KWiJ汽式汽轮机组。但是，在运行过程中为保证机组负荷，给煤量相应增大，也相应产生了大量的炉渣，炉渣中含有大量的热量。在该项目实施前是通过冷渣机对炉渣进行冷却直接排放，其热量被白白损失。从锅炉机组的运行负荷情况分析，炉渣量大量增加，炉渣中含有热量4.925xi0

3、6kcal/h,其中电厂热力系统回收的热量为1.625X106kcal/h,余下的3.3x106kcal/h热量。可将68t/h冷水从20c加热至80以上。本项目通过技改实现了对渡市、铁山澡堂洗澡用热水的供应。节约了能源、提高了经济效益。1.1立项背景渡市选煤发电厂成功进行了低热值锅炉的改造，电厂规模：2X40t/h沸腾炉+2X7000KW疑汽式汽轮机组。但是，在运行过程中为保证机组负荷，给煤量相应增大，也相应产生了大量的炉渣，炉渣中含有大量的热量，通过冷渣机改造运行，电厂热力系统只是回收了一部分热量，其大部分热量被白白损失，热损失特别大。从锅炉机组的运行负荷情况分析，炉渣量大量增加，炉渣中含

4、有热量4.925x106kcal/h,其中电厂热力系统回收的热量为1.625X106kcal/h,还有3.3X106kcal/h浪费。不利于经济运行，热能浪费十分明显。铁山南矿区澡堂以前为保证职工洗澡用水，再用热水锅炉供热，热水锅炉的煤炭消耗、锅炉的维修费用、以及锅炉工的工资费用等，全年大约需花费180万元左右。渡市厂澡堂采用蒸汽加热生活水方式供热，全年消耗生活水达7.5 万吨，每次提供自用蒸汽时，对锅炉的运行工况影响很大，锅炉的主汽参数受到影响，同时影响发电效率。对此，从节约能源、提高经济效益的发展方向出发，采用炉渣余热供热职工洗澡有很大的必要性。7.6 研究的主要内容、关键技术7.6.1

5、换热器技术要求（1）系统对换热器的要求：A:足够的通流面积。需要达到换热器要求足够的通流面积来满足高温凝结水和洗澡水通过。从电厂热力系统参数得知，单炉冷渣机的高温凝结水量为85t/h。根据渡市厂和铁山南的统计，冬季洗澡水最为350吨/天，通过量在5t/h15t/h。B:便于清洗。换热器使用一定时间后就会结垢，影响换热效果，需要定期清洗。电厂有高压冲洗机，所以设置为洗澡水走管内便于用高压冲洗机冲洗，凝结水不结垢走管内。C:足够的换热面积。来满足热交换；运行两个状态，洗澡水流动和静止，高温凝结水都需要及时通过。所以凝结水通流面积必须满足(2)冬季能满足，夏季就能满足，按冬季计算，350吨/天的水，

6、从5c加热至80c需要的热量为：查锅炉房实用设计手册表1-26得：5c和80c凝结水中热量分别为：5.25kcal/kg和80kcal/kg。(350000kg/天+16h/天)x(80kcal/kg-5.25kcal/kg)=1.635x106kcal/h=0.9x106W换热器面积：匚“1.9021062F=2X=40m2500(80-5)7.6.2 输水泵选择输水泵应能满足冬季最大用水需要每天按照运行16小时计算：350t/天+16h/天=22t/h选择型号：IH65-50-160清水泵，流量25t/h,扬程32米，功率5.5KW7.6.3 管道选择查阅锅炉房使用设计手册第407页8-2

7、式:=594.5 XDn=594.522 0.00101991.5=72.73mmD:管道内径，mmG:介质的质量流量，22t/h。v:介质的比体积，m3/kg，查阅锅炉房实用设计手册第7页表1-25得，低压给水母管中水的比体积0.0010199m3/kg:介质流速，m/s,查阅锅炉房实用设计手册第406页表8-6得12m/s,本说明取值1.5m/s选择：只要管径为减少72.73mm匀可。为管道阻力，建议选择D100无缝钢管。1.2.4管道热膨胀计算按照冬季，从0上升至90计算热膨胀查阅锅炉房使用设计手册第13页表2.2.2，钢材线膨胀系数为12X10-6/C12X10-6/CX(90C-0C

8、)=1.08X10-3也就是说每米管道，热胀冷缩为1.08mni若按口膨胀30mms置个膨胀补偿，50米管道膨胀为30+1.08=27mm取值25米1.3达到的技术水平及主要技术经济指标每小时完全能够保证68吨的供水量，并且将生活水从20左右加热至80以上，完全能够满足职工洗澡用水。同时根据澡堂的热水用量情况，完全有余量提供职工的家庭生活用水，相应减少职工的用电量，并增大发电的上网余量以获取更大的经济效益。洗澡水冬季最冷时段能回收的热量：0.9X106W川、时=900KW/4时年平均回收热量按照冬季1/3计算：（900W川、日t+3）X0.5元/度X360天X24小时=129.6万元/年全年可

9、节约标准煤：（335.7kJ/kg-84.8kJ/kg）x68000kg/29271.2kJ/kgX24小时x360天Q5.036Xl06kgQ5036吨（标准煤）2.实施方案2011年11月21日，达竹公司冯春、赵银洲、谢波等4人，铁山南矿范总、曾礼等三人，渡市选煤发电厂罗朝全、杨世凯、赵树成三人。在渡市选煤发电厂三楼会议室召开会议，研讨利用发电锅炉炉渣余热加热洗澡水，供铁山南澡堂洗澡的可行性，会议期间，与会人员考察了锅炉排渣现场。研讨会上鸿春指出，渡市选煤发电厂锅炉炉渣中含有大量的热量，而电厂热力系统只能回收一部分，其他白白损失。利用锅炉炉渣加热洗澡水是可行的。铁山南煤矿和渡市选煤发电厂分

10、别报送方案，渡市选煤发电厂报送炉渣余热供给洗澡水方案，铁山南煤矿报送电厂停运时备用洗澡水供给方案。2.1 可行性分析2.1.1 炉渣的余热渡市选煤发电厂锅炉改造后，炉渣量大量增加，炉渣中含有热量4.925x106kcal/h,其中电厂热力系统回收的热量为1.625X106kcal/h,还有3.3xi06kcal/h浪费。可将68t/h冷水从20c力口热至80的热水。2.1.2 余热供给洗澡水的可行性渡市选煤发电厂排渣系统，使用滚筒式冷渣机来冷却排出的炉渣，同时滚筒式冷渣机中的凝结水被换热加热至101左右，在回收凝结水热量过程中，只有部分热量被热力系统回收，剩余热量排放于大气中。新建换热站，将凝

11、结水中剩余的热量来加热洗澡水，是完全可行的。2.2 方案煤矿为重点用户，洗澡水供应，必须要连续和稳定。电厂有计划检修和事故停运，不能保证365天随时有热水供给。要求煤矿具有备用系统，在电厂停运时启动备用系统供给职工洗澡。乐观估计，电厂358天/年能满足随时有热的洗澡水供给。2.2.1 系统设置（见系统图）8洗澡热水冷渣机来的高温凝结水凝结水43127300TK池清水ri低温凝结水去外部冷却器说明：1、洗澡水流向：300t清水T一级换热器T二级换热器T澡堂。洗澡水始终经过两级换热器升温，保证获得最高温度。澡堂随时开水随时有热水供给，停运对系统也无影响。2、凝结水流向：冷渣机T二级换热器T一级换热

12、器T排渣系统的外部循环换热器一疏水箱高温凝结水首先加热洗澡水，再通过冷渣系统外部循环冷却系统降温。多级降温，冷渣系统运行更好。当澡堂不用水时，凝结水也通过了冷渣系统的外部循环换热器，得到冷却。对电厂运行无影响。3向输送水管走向：沿洗选厂澡堂一洗选厂周转房一索运起点站后面一铁山南澡堂。4、为保证输送管热胀冷缩要求，利用沿程自然转角弯管补偿。无自然弯头处，每2味直段设置urn弯管补偿。5,管道支架利用沿程建筑支撑，无建筑可利用时，每6米设置一塔架。换热器底流阀门高温凝结水进水阀门3洗澡热水出水阀门二级换热器P一皴技贰罂a低温凝结水出水阀门洗澡冷水进水阀门序号名称图号或型号数量材料单重点重备注（单位

13、童垦）锅炉烟道改造工程炉渣余热供职工澡堂系统图图号Y重量比例张数设计赵树成日期11.11.25按图缩放I校对日期审核日期d川以里同西什薄市通煤发订审定日期批准甘期2.2.1.1 水源保证采用渡市厂500t水库生活用水，在电厂就近生活水管道上T接取水管。当管道检修造成停水时，铁山南矿启动备用洗澡水系统。注：选煤系统和发电系统检修都可能要停用电厂的生活水管路，但每年停运次数应在7次以下，每次停运时间一般控制在4小时内，若在电厂增加储水箱和输送泵，可以保证全年不停水。2.2.1.2 输送动力设置2台IH65-50-160清水泵（5.5kw），与电厂水处理室清水泵一个型号，便于配件更换。若500t水库

14、水压输送动力足够时，直接利用压差输送，清水泵和储存水箱作备用。清水泵设置远程操作或自动控制。2.2.1.3 换热站设置设置原则：确保对电厂系统不影响，确保洗澡水出水温度最高。确保稳定。稳定保障：双系统并联运行方式。一炉对应一套换热系统，每台锅炉停运时，检修或维护该换热系统。洗澡水温度最高保障：换热器采取两级配置，每个换热器洗澡水为双行程，保证足够换热时间和路径。冷得洗澡水首先通过一级换热器加热，再到二级换热器加热，保证洗澡水温度最高。不影响电厂系统的保障：冷渣机来的高温凝结水，首先通过洗澡水换热站进行降温，再通过冷渣系统的外部冷却器进行。当洗澡水不流通时（澡堂储水池满），冷渣系统的外部冷却器也

15、同样保证电厂系统要求。2.2.1.4 输送水管路设置沿电厂至渡市厂澡堂蒸汽管路走向一渡市厂周转房一索道起点站-铁山南澡堂。利用自然转角作为若膨胀补偿，直段过长部分，每25米设置一个补偿弯道。2.2.1.5 支吊架设置利用沿程建筑设置支吊架，无建筑可依靠的设置座架，每5米设置一个点。过公路支吊架高度44.5米，过人行道高度43米，其他位置不低于2米。2.2.2 设计说明2.2.2.1 换热器设计说明（1）系统对换热器的要求：A:足够的通流面积。需要达到换热器要求足够的通流面积来满足高温凝结水和洗澡水通过。从电厂热力系统参数得知，单炉冷渣机的高温凝结水量为85t/h。根据渡市厂和铁山南的统计，冬季

16、洗澡水最为350吨/天，通过量在5t/h15t/h。B:便于清洗。换热器使用一定时间后就会结垢，影响换热效果，需要定期清洗。电厂有高压冲洗机，所以设置为洗澡水走管内便于用高压冲洗机冲洗，凝结水不结垢走管内。C:足够的换热面积。来满足热交换；运行两个状态，洗澡水流动和静止，高温凝结水都需要及时通过。所以凝结水通流面积必须满足(2)冬季能满足，夏季就能满足，按冬季计算，350吨/天的水，从5c加热至80c需要的热量为：查锅炉房实用设计手册表1-26得：5c和80c凝结水中热量分另U为：5.25kcal/kg和80kcal/kg。(350000kg/天+16h/天)x(80kcal/kg-5.25k

17、cal/kg)=1.635乂106kcal/h=0.9乂106W换热器面积：F=2X1.902106=40m2500(80-5)2.2.2.2输水泵选择输水泵应能满足冬季最大用水需要每天按照运行16小时计算:350t/天+16h/天=22t/h选择型号：IH65-50-160清水泵，流量25t/h,扬程32米，功率5.5KW2.2.2.3管道选择查阅锅炉房使用设计手册第407页8-2式：=594.5 XDn=594.522 0.00101991.5=72.73mmDn：管道内径，mmG:介质的质量流量，22t/h。v:介质的比体积，m/kg,查阅锅炉房实用设计手册第7页表1-25得，低压给水母

18、管中水的比体积0.0010199m3/kg3:介质流速，m/s,查阅锅炉房实用设计手册第406页表8-6得12m/s,本说明取值1.5m/s选择：只要管径为减少72.73mm匀可。为管道阻力，建议选择D100无缝钢管。2.2.2.4管道热膨胀计算按照冬季，从0c上升至90c计算热膨胀查阅锅炉房使用设计手册第13页表2.2.2,钢材线膨胀系数为12X10-6/C12X106/CX(90C-0C)=1.081103也就是说每米管道，热胀冷缩为1.08mni若按口膨胀30mmi置个膨胀补偿，50米管道膨胀为30+1.08=27mm取值25米。2.3进度安排时间安装进度现场负责人技术负责人现场指挥20

19、12年4月6日施，进场刘伟王鑫冉银华2012年5月20日基础浇注后保养达要求刘伟王鑫冉银华2012年6月15日换热站支撑架安装结束杨银王鑫冉银华2012年6月28日生活水管道连接至换热站杨银王鑫冉伟2012年7月10日至澡堂热水管道连接安装结束刘伟田桂雄冉伟2012年7月30日冷渣机系统管道连接至换热站刘伟田桂雄冉伟2012年9月25日换热站管式换热器吊装结束刘伟田桂雄冉伟2012年10月6日换热站管道系统连接完毕杨银王鑫冉伟2012年10月6日换热站投入试运行黄先蛟冉伟唐华兵3 .现场应用情况在2012年10月6日，发电科组织了发电车间对换热站系统进行调试运行工作。通过运行监测，换热站出口水

20、温90C-95C,铁山南澡堂热水管道出口热水温度达到了80C90c之间，供水量达到60T/h,工作压力在0.81.0Mpa之间。完全能够满足澡堂需求。4 .关键技术和创新点本项目通过2台40T/h热交换器对冷渣机出水进行换热，能够将生活水从20c左右加热至80c以上。5 .经济效益和社会效益分析5.1 投资情况(1)投资：90万元,(2)材料配件列表序号出喊金(万1RJH-D6!50套4322无缝钢f108K5米1500012.5参照材料领用价目，6500口3焊切头D1001MPa个500.585参照材料领！价目,117元个H算4钢制阀门J41H-16Dg100C个161.088参照材料领!价目,680无个用!，5Dg1001MPa个2001.1参冏桐耐价目，55无个用!，6专微55吨4.12.44参照材料领用价目，610叼啦第7吨21.265参照材料领用价