GB/T 51413-2020 有色金属工业余热利用设计标准

专用

人人文库

中华人民共和国国家标准

有色金属工业余热利用设计标准

Standardfordesignofwasteheatutilizationin

non-ferrousmetalindustry

GB/T51413-2020

主编部门中国有色金属工业协会

：

批准部门中华人民共和国住房和城乡建设部专用

：

施行日期年月日

：202081

人人文库

中国计划出版社

2020北京

中华人民共和国国家标准

有色金属工业余热利用设计标准专用

GB/T51413-2020

☆

中国计划出版社出版发行

网址

：

地址北京市西城区木樨地北里甲号国宏大厦座层

：11C3

邮政编码电话发行部

：100038：（010）63906433（）

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850mm×1168mm1/32246

年月第版年月第次印刷

202051202051

☆

人人文库统一书号

：155182·0628

定价元

：12.00

版权所有侵权必究

侵权举报电话

：（010）63906404

如有印装质量问题请寄本社出版部调换

，

中华人民共和国住房和城乡建设部公告

2020年第42号

住房和城乡建设部关于发布国家标准

有色金属工业余热利用设计标准的公告

《》

现批准有色金属工业余热利用设计标准为国家标准编号

《专用》，

为自年月日起实施

GB/T51413—2020，202081。

本标准在住房和城乡建设部门户网站

（）

公开并由住房和城乡建设部标准定额研究所组织中国计划出版

，

社出版发行

。

中华人民共和国住房和城乡建设部

2020年1月16日

人人文库

前言

根据住房和城乡建设部关于印发年工程建设标准规

《〈2016

范制订修订计划的通知建标函号的要求标准编

、〉》（〔2015〕274），

制组经广泛调查研究认真总结实践经验参考有关国际标准和国

，，

外先进标准并在广泛征求意见的基础上编制了本标准

，，。

本标准的主要技术内容是总则术语基本规定余热资源

：、、、、

余热利用系统和公用辅助设施等

。

本标准由住房和城乡建设部负责管理由中国有色金属工业

，

工程建设标准规范管理处负责日常管理由长沙有色冶金设计研

，专用

究院有限公司负责具体技术内容的解释执行过程中如有意见或

。

建议请寄送长沙有色冶金设计研究院有限公司地址湖南省长

，（：

沙市雨花区木莲东路号中铝科技大厦邮编

299，：410019）。

本标准主编单位中国有色工程有限公司

：

长沙有色冶金设计研究院有限公司

本标准参编单位中国恩菲工程技术有限公司

：

中国瑞林工程技术股份有限公司

贵阳铝镁设计研究院有限公司

中色科技股份有限公司

人人文库中南大学

株洲冶炼集团股份有限公司

中铝国际工程股份有限公司长沙分

公司

本标准参加单位苏州海陆重工股份有限公司

：

四川东方锅炉工业锅炉集团有限公司

成都太和水工机电设备有限公司

·1·

本标准主要起草人员阳绍伟匡社颖徐建炎王学良

：

阮建国黄耀戴庆伟郭秀元

闫红杰李培华刘国雄曾锦波

黄生龙李晓陈昌锐李运龙

肖爱民鄢铁强邹迪

本标准主要审查人员李水明李红梅彭恒匡芳

：

陈汉平刘亮王新建俞向东

陈贤琼

专用

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·2·

目次

总则…………………

1（1）

术语…………………

2（2）

基本规定…………………

3（4）

余热资源…………………

4（5）

余热资源等级……………

4.1（5）

余热量计算方法…………

4.2（5）

余热资源回收……………

4.3专用（7）

余热利用系统……………

5（10）

余热锅炉及系统…………

5.1（10）

除氧给水系统……………

5.2（12）

汽轮发电机设备及系统…………………

5.3（13）

溴化锂吸收式冷温水机组及系统………

5.4（）（14）

其他换热设备及系统……

5.5（15）

公用辅助设施……………

6（16）

总平面布置……………

6.1（16）

化学水处理系统…………

6.2（17）

电气设备及系统人人文库…………

6.3（18）

仪表与控制……………

6.4（20）

给水排水和循环冷却水…………………

6.5、（22）

建筑与结构……………

6.6（22）

供暖通风………………

6.7（25）

厂区热力管网……………

6.8（25）

附录烟气酸露点温度计算………………

A（27）

·1·

本标准用词说明………………

（29）

引用标准名录…………………

（30）

附条文说明…………………

：（33）

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·2·

Contents

………

1Generalprovisions（1）

……………………

2Terms（2）

………

3Basicrequirements（4）

……

4Wasteheatresource（5）

……

4.1Classificationofwasteheatresource（5）

………

4.2Calculationsofwasteheatresource（5）

…………

4.3Recyclingofwasteheatresource（7）

…………

5Wasteheatutilizationsystem专用（10）

……………

5.1Wasteheatboilersandsystem（10）

………………

5.2Deaeratorfeedwatersystem（12）

……………

5.3Steamturbinegeneratorequipmentandsystem（13）

5.4Lithiumbromideabsorptionchiller（heater）unitand

…………………

system（14）

………………

5.5Otherheattransferequipmentsandsystem（15）

…………

6Utilityandauxiliaryfacilities（16）

…………

6.1Generallayout（16）

…………

6.2Chemicalwatertreatmentequipmentandsystem（17）

人人文库…………

6.3Electricalequipmentandsystem（18）

……………

6.4Instrumentationandcontrol（20）

6.5Watersupply，drainageandcirculatedcooling

……………………

water（22）

…………………

6.6Buildingsandstructures（22）

…………………

6.7Heatingandventilation（25）

……

6.8Heatingpipenetwork（25）

·3·

AppendixACalculationofoff-gasaciddewpoint

…………………

temperature（27）

…

Explanationofwordinginthisstandard（29）

……

Listofquotedstandards（30）

………

Addition：Explanationofprovisions（33）

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·4·

1总则

1.0.1为落实国家技术经济政策保障有色金属工业余热利用达

，

到安全生产节约能源保护环境技术先进经济合理的目的规

、、、、，

范有色金属工业余热利用设计制定本标准

，。

1.0.2本标准适用于新建扩建和改建的有色金属工业余热利用

、

设计

。

1.0.3有色金属工业余热利用设计除应符合本标准外尚应符合

，

国家现行有关标准的规定

。专用

人人文库

·1·

2术语

2.0.1余热

wasteheat

以环境温度为基准被考察体系排出的物质可释放的热

，。

2.0.2余热量

wasteheatquantity

余热的数量

。

2.0.3余热资源量

wasteheatresource

经技术经济分析确定的可利用的余热量

。

2.0.4余热利用

wasteheatutilization

以环境温度为基准对被考察体系排出的物质可释放的热量

，专用

进行回收及利用

。

2.0.5烟气余热

wasteheatfromtheoff-gas

被考察体系产生的外排废气所携带的余热

。

2.0.6炉渣余热

slagwasteheat

被考察体系产生的液态或固态废渣所携带的余热

。

2.0.7产品余热

wasteheatfromtheproducts

被考察体系产生的气态液态或固态等中间产品或最终产品

、

所携带的余热

。

2.0.8冷却介质余热

wasteheatfromthecoolingmedium

生产过程中水空气等冷却介质循环利用过程所携带的余热

人人文库、。

2.0.9可燃废气余热

wasteheatfromthecombustiblewaste

gas

生产过程中外排的含可燃气体的废气可释放的余热

。

2.0.10化学反应及残碳余热

wasteheatfromchemicalre-

actionandresidualcarbon

化学反应余热是指被考察体系除用于自身化学反应外的热

·2·

量残碳余热是指中间产品或外排废弃物中残碳所携带的余热

；。

2.0.11冷凝回水余热

wasteheatfromcondensationback-

water

生产过程中冷凝回水所携带的余热

。

2.0.12余热回收率

recoveryrateofwasteheat

被考察体系回收的余热量占余热资源量的百分数

。

专用

人人文库

·3·

3基本规定

3.0.1余热利用系统应根据余热资源种类资源量基于全厂热

、，

冷电负荷及热电平衡按能源梯级高效利用的原则设计并不

（）、、，，

应影响生产工艺的安全运行应与环境保护和经济效益相协调

，。

3.0.2余热利用设施应适应余热资源高温高粉尘高腐蚀性强

、、、

粘结性负荷波动的特点

、。

3.0.3对饱和蒸汽的过热处理不宜采用除余热资源以外的其他

能源

。

3.0.4余热利用系统的装备水平应与生产工艺水平相匹配

专用。

3.0.5余热利用设计内容及深度应符合现行国家标准有色金属

《

冶炼工程建设项目设计文件编制标准和有色金属

》GB/T51023《

矿山工程建设项目设计文件编制标准的有关规定

》GB/T50951，

余热利用设计中的余热发电工程应符合国家现行火力发电有关标

准的规定

。

人人文库

·4·

4余热资源

4.1余热资源等级

4.1.1根据余热利用投资回收期余热资源等级的划分宜符合表

，

的规定

4.1.1。

表4.1.1余热资源等级

余热资源等级判据余热利用投资回

常见余热资源举例

余热资源等级收期年

（）

可燃性废气废料硫酸反应

一等余热资源（），

＜3热以上温度的烟气

，400℃专用

的烟气及

250℃～400℃，80℃

二等余热资源以上的冷却水可利用的

3～6，1000℃

及以上高温排渣高温产品

、

以下温度的烟气可利

三等余热资源250℃，

＞6用的中温排渣

4.1.2一等余热资源应回收二等余热资源宜回收三等余热资

，，

源可根据情况进行回收

。

4.2余热量计算方法

人人文库

4.2.1高温烟气余热量计算应符合下列规定

：

1外用燃料加热的余热量宜按下式计算

：

QBVtC

y=·y·y·y（4.2.1-1）

式中Q烟气余热量

：y———（kJ/h）；

B平均燃料消耗量或3

———（kg/hNm/h）；

V单位燃料燃烧产生烟气量3或33

y———（Nm/kgNm/Nm）；

·5·

t烟气从炉窑排出平均温度

y———（℃）；

C炉窑排出平均温度下的烟气平均定压比热

y———［kJ/

3应按烟气成分计算

（Nm·℃）］，。

2自热冶炼的余热量宜按下式计算

：

QVtC

y=y·y·y（4.2.1-2）

式中V排出的烟气总量3

：y———（Nm/h）。

4.2.2炉渣余热量宜按下式计算

：

QGtCq

z=z·（z·z+z）（4.2.2）

式中Q炉渣余热量

：z———（kJ/h）；

G炉渣产量

z———（kg/h）；

t炉渣温度

z———（℃）；

C炉渣平均比热

z———［kJ/（kg·℃）］；

q液态炉渣熔化潜热

z———（kJ/kg）。专用

4.2.3产品中间产品余热量宜按下式计算

（）：

QGtCq

c=c·（c·c+c）（4.2.3）

式中Q产品中间产品余热量

：c———（）（kJ/h）；

G产品产量

c———（kg/h）；

t高温产品温度

c———（℃）；

C高温产品平均比热

c———［kJ/（kg·℃）］；

q液态产品熔化潜热

c———（kJ/kg）。

4.2.4冷却介质余热量计算应符合下列规定

：

1汽化冷却余热量宜按下式计算

：

QDii

人人文库qqqs

=·（-）（4.2.4-1）

式中Q汽化冷却余热量

：q———（kJ/h）；

D汽化冷却产汽量

q———（kg/h）；

ii分别为蒸汽及进水的焓

q、s———（kJ/kg）。

2冷却水余热量宜按下式计算

：

QGttC

s=s·（2-1）·s（4.2.4-2）

式中Q冷却水余热量

：s———（kJ/h）；

·6·

G冷却水流量

s———（kg/h）；

tt冷却水进出口温度

1、2———（℃）；

C冷却水平均比热

s———［kJ/（kg·℃）］。

4.2.5可燃废气余热量宜按下式计算

：

QLLLVQ

rq=（12636CO+10786H2+35906CH4）·rq+y

（4.2.5）

式中Q可燃气体余热量

：rq———（kJ/h）；

一氧化碳氢气甲烷分别对应的低位发

12636、10786、35906———、、

热量3

（kJ/Nm）；

LLL可燃气体所含一氧化碳氢气甲烷的容

CO、H2、CH4———、、

积百分数

；

V单位时间的可燃气体量3

rq———（Nm/h）。

4.2.6化学反应及残碳余热量计算应符合下列规定

：

1化学反应余热量计算宜根据化学成分确定化学反应物和专用

生成物的数量再计算化学反应热

，；

2残碳余热量宜按下式计算

：

QGC

t=32792×t·t（4.2.6）

式中Q残碳余热量

：t———（kJ/h）；

碳的低位发热量

32792———（kJ/kg）；

G炉渣烟尘产量

t———（）（kg/h）；

C残碳含量

t———（kg/kg）。

4.2.7冷凝回水余热量宜按下式计算

：

QGtC

n=n·n·n（4.2.7）

式中Q人人文库冷凝回水余热量

：n———（kJ/h）；

G冷凝回水量

n———（kg/h）；

t冷凝回水温度

n———（℃）；

C冷凝水的定压比热容

n———［kJ/（kg·℃）］。

4.3余热资源回收

4.3.1余热利用设计应根据生产工艺要求余热资源特点全厂

、、

·7·

的热冷电负荷需求在热平衡基础上选择余热回收方法和

（、），，

设施

。

4.3.2烟气余热回收应符合下列规定

：

1铜镍铅锌锡等重有色金属冶炼及制酸系统转化工序

、、、、

产生的大于的烟气余热宜采用水作为换热介质选择余热

400℃，、

锅炉回收生产饱和蒸汽或过热蒸汽当企业已有饱和蒸汽时可

、；，

选择换热设备回收对饱和蒸汽过热处理

、。

2铜镍铅锌锡等重有色金属冶炼及制酸系统转化工序

、、、、

产生的大于或等于且小于或等于的烟气余热宜采用

250℃400℃，

水作为换热介质选择饱和蒸汽余热锅炉或换热设备回收

、。

3铜镍铅锌锡等重有色金属在冶炼过程中产生的小于

、、、、

的烟气余热制酸干吸工序低温烟气余热在经过技术经济

250℃、，

比较可行后宜按下列方式回收

，：专用

1宜选择换热设备加热空气水或直接用于物料的干燥

）、；

2当生产生活有热冷负荷需求时可选择烟气热水吸

）、（），（）

收式冷温水机组

（）；

3可选择有机工质朗肯循环发电设施或热泵设施

）。

4铝用炭素煅烧回转窑和罐式炉设备的烟气余热应根据生

，

产工艺要求依次设置余热导热油锅炉余热蒸汽锅炉

、。

5铝用炭素焙烧炉铝电解槽等生产设备的低温烟气余热

、，

在经过技术经济比较可行后应进行回收

，。

6烟气余热回收设施的排烟温度应满足自身和后续工艺设

、

备及管道对温度和防腐的要求

人人文库。

4.3.3炉渣余热回收应符合下列规定

：

1铜镍铅锌锡等重有色金属冶炼过程中产生的

、、、、1000℃

及以上的炉渣余热经过技术经济比较可行后的以下的炉

，1000℃

渣余热宜选择余热锅炉或换热设备回收

，；

2炉渣余热回收设施的排渣温度应满足后续炉渣资源化处

理设备和管道的输送要求

、。

·8·

4.3.4产品余热回收应符合下列规定

：

1铜镍铅锌锡等重有色金属在冶炼过程中产生的可利

、、、、

用的及以上的产品余热经过技术经济比较可行后的

1000℃，

以下的产品余热宜选择余热锅炉或换热设备回收

1000℃，；

2铝用炭素生石油焦煅烧炉窑产品冷却余热在冷却源数

（），

量有保障及热用户负荷稳定时宜设置余热回收设施氢氧化铝焙

，，

烧炉产品余热宜选择加热锅炉补给水的换热设备

；

3产品余热回收设施的产品温度应满足后续设备和管道的

输送要求

。

4.3.5冷却介质余热可选择有机工质朗肯循环发电设施或热泵

设施回收

。

4.3.6可燃废气余热可燃废料余热宜采用余热锅炉回收钛渣

、，

熔炼炉的可燃废气可根据生产工艺要求设置废气回收设施

专用。

4.3.7化学反应余热可采用余热锅炉或换热设备回收残碳余热

，

可采用余热锅炉回收

。

人人文库

·9·

5余热利用系统

5.1余热锅炉及系统

5.1.1余热锅炉宜与余热源相邻布置

。

5.1.2余热锅炉布置应符合下列规定

：

1非严寒地区宜采用露天或半露天布置

；

2严寒地区或风沙大的地区应根据余热锅炉结构特点及工

，

程具体情况设置紧身罩或布置在室内

。

5.1.3余热锅炉宜采用直通烟道式炉型对粘结性大高腐蚀性

，、

成分的烟气余热锅炉内不宜设置过热器省煤器和空气预热器

，、专用。

5.1.4余热锅炉参数的确定应符合下列规定

：

1余热锅炉蒸汽参数应根据汽轮机参数等级蒸汽用户需求

、

和烟气酸露点温度确定余热锅炉参数应按饱和温度不小于烟气

，

酸露点温度附加的富余量确定

15℃。

2余热锅炉容量应按生产工艺排放的最大烟气量产生的蒸

发量确定换热面积宜留有余量余热回收率应符合现行国

，15%，

家标准有色金属冶炼厂节能设计规范的有关规定

《》GB50919。

3余热锅炉排烟温度应符合下列规定

：

1应满足后续生产工艺设备及管道对烟气温度的要求

）、；

2当余热锅炉内不设置省煤器时人人文库应按余热锅炉额定压力

），

下对应的饱和蒸汽温度附加确定当余热锅炉内设

20℃，

置省煤器时应按烟气酸露点温度附加确定烟气

，35℃，

酸露点温度宜按本标准附录的方法计算

A；

3应经过技术经济比较后确定

）。

4余热锅炉烟道连接应符合下列规定

：

1烟道布置应满足工艺生产操作维护及安全的要求烟气

）、，

·01·

流速宜为最大不超过

8m/s～12m/s，15m/s；

2烟道应设置可靠的支架热补偿器

）、；

3当带有旁通烟道时在余热锅炉进口烟道和旁通烟道上

），

应设置可靠的切断装置

。

5.1.5余热锅炉应采取防止烟尘粘结堆积的措施并应根据积

、，

灰机理选择锅炉烟道结构和清灰装置

。

5.1.6余热锅炉进口出口及底部排灰设施连接处宜设置密封装

、

置和膨胀装置当烟气有爆炸可能时应设置防爆装置防爆装置的

；，，

排放口不应危及人身安全余热锅炉本体漏风系数宜小于

。8%。

5.1.7余热锅炉各层平台应设置个楼梯至少应有个直通地

2，1

面的安全疏散楼梯

。

5.1.8余热锅炉主蒸汽管道上应设置压力调节装置汽包与压力

，

调节装置间应设置蒸汽超压放空装置余热锅炉主蒸汽管道采用

。专用

母管制时支管上宜设置逆止阀

，。

5.1.9余热锅炉出口主蒸汽管道上应设置参与锅炉汽包液位调

节的流量测量装置

。

5.1.10余热锅炉汽包液位宜与生产工艺系统进行故障连锁并