工业低温余热的回收利用黄敏

1、淮北矿业集团公司合理化建议、技术改进项目申报表项目名称工业低温余热的回收利用项目建议人黄敏中报单位朔里矿业有限责任公司中报时间2011年8月29日编号淮北矿业集团公司合理化建议办公室制申报说明一、本申报表为集团公司统一格式。本表申报项目，只限于个人或班组、科区（车间）集体提出的单项合理化建议、技术改进项目。二、申报项目实行基层和集团公司二级评审制，基层评审项目必须符合下列规定：1、符合集团公司文件中规定视为合理化建议和技术改进项目。2、评审项目要坚持“三性”统一的原则。3、年创造经济价值计算系指该项目年创造纯经济价值。三、基层向集团公司申报评审项目，除符合第二条规定外，还必须符合以下规定：1、

2、一个项目年创造纯经济价值在10万元以上。2、本单位对申报项目要有具体的评审、处理或推荐意见。四、申报项目类型指：创造发明、技术改进、新技术推广。五、申报项目所属范围指：生产技术、机电运输、一通三防、地测防治水、安全管理、环境保护、煤质选煤、经营管理、精神文明。六、项目来源：上级指令性计划项目和科研项目不列入本表范围七、项目建议人，是指完成项目起主要作用的人员，一般不得超过三人。1合理化建议或技术改进项目名称工业低温余热的回收利用2项目来源本矿自筹3申报项目类型技术改进4项目所属范围机电运输5建议人姓名工作单位职务职称提出人黄敏朔里矿业有限责任公司机电科工人技师完善人协助人6实施单位（人）全矿及

3、全局实施时间2011年及以后7建议或改进项目应用范围、对象：锅炉排放的余热，利用热泵提升来加热给水或供给其它用热户（浴池、烘干等系统），实现节约煤炭、节约用水，减少环境污染的目的。空压机的循环热水，经过稍加改造后即可直接利用给女浴池供热，这样实现节约热能、电力和水资源的问题。这两处均有较大的节能空间可挖，实现后还能起到较好的减少污染效果。其经济、环境和社会效益都非常显著。8建议或改进项目存在问题与现状：朔里矿矿内现有的4台10吨工业锅炉，平时至少运行一台，以保证浴池用热，而到了冬季，至少两台，甚至三台。根据测试资料，在省煤器以后，排除的烟气温度高达150C,随之进入水膜除尘器，热量而被废水带走

4、。显然浪费很多的热能资源，废水也被浪费。空压机房，4台空压机平时用2台即可满足要求。但是，循环水带走的热量却被浪费掉了。两台空压机，每日循环160立方米的水量，大约60c左右的热量被浪费。9建议或改进项目创新或改进的主要特点：将锅炉房的余热，利用热泵将温位提升，然后供给锅炉给水预热及其它热用户（如澡堂等）。该余热利用技术，是当前热能充分利用的新潮流，也是如今的发展力向。空压机循环热水利用，也是余热利用的一项新技术。目前英格索兰等公司，已将该部分热能充分的利用了起来，并拥有该项技术专利权。这两处余热利用，都是煤矿普遍存在的问题，利用好该部分余热，是一项节能、环保、经济实惠的新举措，对于其它厂矿企

5、业都有推广利用和借鉴的价值，其经济效益、环境效益和社会效益都十分显著。注：本表1-12项、14项由建议人填写10建议或改进项目实施方案、方法、措施说明：（应附必要图纸、模型、技术及经济论证材料）见附件1：工业低温余热回收利用方案11建议或改进项目实施费用计算：根据现场调查、测试，以及一些节能服务公司的改造技术经验，完成这两处的余热利用改造，则需要投资60万兀。其投入费用，在一年的节约的效益中即可偿还成本，且有利。第二年之后，其创造的效益即是纯利润。12建议或改进项目年节约或创造纯经济价值计算：1、空压机。余热利用给女澡堂，每年可节能用蒸汽燃煤1000吨，年节约平时的用电（月3000度），3.6

6、力度，节约澡堂净化水5.84万吨。若按现行煤炭600元/吨、电0.73元/度、水1.85元/吨计算，则余热利用年创造的经济效益为：1000X600+3.6X104X0.73+5.84X104X1.85=73.43（力兀）改造空压机余热利用，根据调查约20力兀，显然A年口创利53.43力兀，第二年及之后即可获利73.43力兀。2.锅炉房4台锅炉有一台全年（330天）工作，其余三台年工作150天（一个供暖周期）。经过测算，炉膛内温度一般在650c以上（平时煤质较差，温度上不去，不会太高），而排除的烟气温度近150C,所以等于浪费20%A上的热能。利用热泵系统，即可将这部分热能利用起来。若按年耗煤7

7、000吨计算，则每年要浪费1400吨，显然价值84万兀。同时，热能利用后，排烟温度降低，不需要清那么多的清理用水了，可节约用水1/3左右，（5475X30%=1642吨），价值0.30力兀。改造投资约40万兀，显然第一年可获利44力兀。以以上两项第一年创造的利润为97.73万元，第二年以后即可狄得157.73万元。改造后，不仅能充分利用余热，节约煤炭、节约水电，提高燃烧效率，而还能减少污染，其经济、环境和社会效益都十分显著。（计算公式及利用方案详见附件1）13财务部门对年节约或创造经济价值审核意见：负责人签章审定日期14建议人对项目实施后（或暂未实施）的意见：该余热利用项目，也可利用合同能源管

8、理的模式行大面积的推广应用，借鉴附十其他厂矿。而其他厂才业多。若推广至全集团公司，那么所创造的节能经济专著，意义更加深远。实施改造，完成后即可进广的余热资源都比朔里矿衣益和环保效益将更加显建议人黄敏15矿（厂、处、公司、院、校）合理化建议评审委员会，对该项目技术、经济、实用性的评价（论证）及采纳、实施等具体处理意见：负责人签章审定日期附件1:工业低温余热回收利用方案1引言在煤炭企业的生产环节中，当前都存在许多4080c的废热水而被白白流掉，造成了低热能的能源浪费。这些废热水，一般都采取直接排放的方式，不仅浪费能源，而且也是对环境产生了热污染。因此，我们研究分析、回收利用低温废热水具有十分重要的

9、现实意义。2热泵利用工质分类及应用情况在热泵工质分类上，常用的制冷工质可分为七大类：氟里昂。它是饱和碳氢化合物的氟、氯和澳的衍生物的总称。如R12、R22等；无机化合物。如氢气、空气、氧气、氨、水等；饱和碳氢化合物。如甲烷、乙烷等；环状化合物。如六氟二氯环丁烷等；非饱和碳氢化合物与它们的卤族元素衍生物；共沸制冷剂。由两种（或两种以上）互溶的单纯制冷剂在常温下，按一定比例相互混合而成。如R500由R12和R152a混合而成；非共沸制冷剂。由两种（或两种以上）相互不形成共沸溶液的单纯制冷剂，在常温下，按一定比例相互混合而成，用R400以后的顺序数表示。从环保的角度出发，有环保型工质。氟里昂由于其无

10、毒无味而被广泛用于制冷。传言氟里昂被禁用，具说法是不准确的。氟里昂可分为三类：CFC含氯而无氟）、HCFC含氯也含氢）、HFC含氢而无氯）。其中，HFOS其不含氯原子，属环保工质，包括R32、R134aR404a等。而CFCffiHCFC的使用，正受到世界范围内的限制。实际上，氟里昂是卤代烂的总称，可统一表示为CmHnFxClyBrz,其中的氯原子会破坏大气中的臭氧层。CFCHCFCS国际上的应用情况。规定包括Rll、R12R113R114R115等，从1996年起，发达国家将完全停止生产和消费，2010年发展中国家的最后停用年限。至于HCFC包括R22、R142bR123等，已从1996年起

11、发达国家削减生产量，自2004年起冻结生产量，至2020年完全停用；发展中国家则从2016年起冻结生产量，2040年完全被停用。R11、R12、R22、R32、R125R134aR407Ct122应用情况。在传统的空调、制冷业中，一般使用最多的为R11（离心式冷水机组制冷工质）、R12（汽车空调、中小型冷库、冰箱制冷工质）、R22（螺杆式冷水机组、热泵式冷热机组和家用空调器的制冷工质）制冷工质，以后都将被禁用，而现在尚未出现最好的替代工质，目前推荐采用R134a来替代上述工质。最近有用R407CT质的，它为R32、R125和另一种工质的非共沸混合物，性能与t122相近。但是，由于混合工质的性能

12、稳定性不太好，所以很多人对混合工质的使用仍持保留态度。3热泵压缩利用余热的工作原理在工业生产上，对于稍高于环境温度的工业低温余热，一般是通过压缩式热泵适当提高温位后再供给热用户。对于流量大而稳定的余热，则是热泵很好的热源。在工作原理上，压缩式热泵是通过系统中工质的物态变化（即汽化吸热、冷凝放热）的特性实现供热的，见图1的示意。工质在蒸发器内吸收低温余热的热量后汽化（图1中的4-1）,蒸汽被压缩机吸入，绝热压缩到冷凝压力（图1中的12）。在此压力下，工质从蒸汽转换为液体（图1中的23）,而同时放出热量传给高温热源，然后液态工质通过节流阀，压力降至蒸发压力（图1中的3-4）,再进入蒸发器进行循环。

13、图1热泵内的工质循环情况在工作循环期间，工质的蒸发温度要低于被冷却的冷媒，而冷凝温度要高于被加热的热媒。热泵装置的性能可以量化，即可用制热系数来表示：=热用户所得热量/压缩机消耗的机械功=Ql/Pe=(Q0+Pe)/Pe>1式中：Q-热用户所得热量；Q-从低温热源获得的热量；Pe-压缩机消耗的功率。在具体应用上，当前国内外已将热泵广泛应用于建筑物的采暖空调系统。4余热利用系统的设计计算方法某工业生产区域锅炉始终排放着40C的废热水的余热，本文就以此为例，采用热泵系统进行回收利用的计算。4.1 基础条件1)基本设计条件。废热水温度为40C,流量为qi=100t/h,锅炉给水进口温度t1=3

14、0C。2)选用热泵工质。考虑环保的问题，拟采用环保型工质，如R134a其临界温度为101C。4.2 系统总体设计框架鉴于该工业区建有蒸汽锅炉，所以拟定采用热泵吸收40C的废热水中的余热，以用来加热锅炉给水。而系统中的主要设备拟设计为冷凝器、9蒸发器、压缩机和节流阀。4.3 计算方案1)第一种方法确定蒸发温度、冷凝温度。冷凝温度：由于冷凝温度必须小于临界温度，因此可取90C,并相应将锅炉给水的最终加热温度定为t2=85C；蒸发温度：因废热水的温度为40C,根据蒸发温度要小于废热水出口温度的原则，假设温降为3C,取蒸发温度为35Co确定系统其他参数。根据R134a的压始图及已定的蒸发温度和冷凝温度

15、，确定为如图1所示的工质循环系统，并查得循环中各点单位工质的始值为：hi=426KJ/kg,h2=461KJ/kg,h3=h4=320KJ/kg。工质流量与压缩机功率。制热量(即锅炉给水的吸热量)计算为：Q=q1XCpX(t1-t2)=639.5(KW)式中：CP-水的定压比热，取为4.18KJ/(kgC)；工质的单位制热量：q0=h2-h3=141KJ/kg;工质流量：qm=Q/q0=4.535kg/s=16.3t/h;查压缩机样本得功率：Pe=256KW热泵装置的制热系数：=Q1/Pe=2.5o2)第二种方法条件同上，而冷凝温度改为70C,相应将锅炉给水的最终加热温度定为12=65C。确定

16、系统其他参数。根据R134a的压始图及已定的蒸发温度和冷凝温度。确定如图1所示的工质循环系统，并查得循环系统中各点单位工质的始值为：h1=426KJ/kg,h2=451KJ/kg,h3=h4=320KJ/kg。工质流量与压缩机功率。制热量计算为：Q=q1XCpX(t1-t2)=407KW)；工质的单位制热量为：q0=h2-h3=131(KJ/kg);10工质流量为：q后Qi/q0=3.107kg/S=11.2t/h;查压缩机样本得功率：Pe=116.6KW热泵装置的制热系数：=Q/Pe=3.5。5余热利用系统经济性分析根据有关资料，在此采用两种方法，对本系统进行技术经济的评估。1）第一种方法。

17、比较采用锅炉燃烧和采用热泵获取相同热量时，两者所消耗的燃料量（设工业锅炉的燃耗为B,驱动热泵装置所需的燃耗为B2）0当供给热用户的热量相当时，则有如下式：BX4mX刀gd=B2XTjqdX刀pdX式中："g为工业锅炉效率，取为0.75；"gd为供热效率，取为0.95；刀qd为凝汽式发电厂效率，取为0.35;“pd为输配电效率，取为0.9。则B/B2=0.442；当B/B2>1时，>2.26。只要热泵装置的制热系数大于2.26,即有B>B2,也就是说采用热泵装置可节约燃料。第一种和第二种方法的制热系数均大于2.26,故从经济上说都是比较划算的。2）第二种方法

18、。从上一方法可知，热泵装置供热比工业锅炉供热节省燃料，但热泵消耗的是电能，而锅炉消耗的是燃料，因此燃料费用与电能费用的比价也需要考虑。第二种方法即比较采用锅炉燃烧和采用热泵获取相同热量时两者的能耗价。假设工业锅炉的燃料费用为巳驱动热泵装置所需电能费用为E20实际上的能耗价格比还要考虑锅炉的效率”g、热泵装置的驱动电机效率“m,如此实际的能耗价格比C可由下式确定：C=（E/4m>/（E1/4g）若取电动机的效率“m为0.9,燃油锅炉效率"g取为0.85。按电厂平均煤耗为457g/kWh计，则每1t标准煤可发电2188.2kWh;设燃油的11热值为39710kJ/kg,则每1t燃油可发电2969.7kwh。由于平均工业电费0.75元/kwh,则折合成人民币为2079元/t,而燃油价格为1500元/t,即有：Ei=1500元，E2=2079元。当供给热用户的热量相同时，若=C时，则能源费用相等，此时=1.59,即当>1.59时，经济上才是最合算的。根据上述两种计算方法，可得出如下的结论：系统采用热泵