初冷器余热利用

五麟焦化
余热采暖节能改造方案
2013.8
五麟焦化
初冷器余热采暖节能改造方案
一、方案制定依据
五麟焦化使用的两段式横管冷却器存在低温水消耗量较大、煤气余热不能得到利用的缺点，而三段式冷却器可降低煤气出口温度和有效利用高温段煤气余热。

把两段式横管冷却器扩展为三段式横管冷却器（高温段、中段、低温段），将其高温段余热用于替代大量的蒸汽进行冬季采暖，理论和技术上可行，而且改造投资小，见效快，效益好。

二、热平衡计算
1、可利用余热量分析计算初冷器高温段可利用总热量为：煤气放出的显热+蒸汽放出热量为+焦油气放出热量
=1167310+70970823+941448=73079581kJ/h
73079581/4.1868/1000000=17.45Gcal/ h 由于受到循环水量、传热面积和换热系数等因素的限制，实际可利用热量计算为：17.45*0.6=10.47 Gcal/ h 可供采暖负荷：
按北方地区工业厂区传统取值75kcal/m 2.h 计算，可供采暖面积为
10.47*10 9/75000=139600 m2 如考虑限产、配煤比波动等因素，实际设计采暖面积为10 万平方米。

2、传热面积计算。

所需传热面积按下式计算：
F二Q/(K X t △m)
传热系数K按公式计算：
K=948kJ/(m2 h k)
煤气与冷却水之间的平均温度差：
△ t二〔(82-60)-(65-45) 〕/ {2.3 X lg〔(82-60)/(65-45)〕〕=21.1
将有关数据代入，可求得换热面积为：
F=Q/(K X t △)= 17.45 X109X 4.1868/1000/948/21.1 = 1263 m2
3、改造后的初冷器各段水温运行参数
60-68 C采暖给水
50-55 C采暖回水
45 C循环热水去冷却塔
30 C冷却塔回水
25 C低温热水去冷却塔
16C低温回水
4、按照五麟焦化的实况，考虑厂房高度附加值和今后的采暖面积的增加，采暖系统采暖面积可按照10 万m2设计计算。

三、工艺简况
1、采暖回水通过横管冷却器高温段加热，水温由55C升高到68C,同时煤气由83C被冷却到约65C。

2、吸收了煤气余热的采暖给水由采暖泵供厂区和办公生活区采暖使用。

3、方案考虑根据实际运行效果可以调整为生产区和办公区采暖系统分别独立运行的便利。

4、改造后的横管冷却器可方便灵活地实现两段运行与三段运行之间的转换。

5、结合五麟采暖负荷状况，根据传热计算结果和现横管冷却器实况，确定高、中温段分界线为第5-6 层处。

6、在做好水力计算的基础上，充分利用现有的供暖设施，包括原低温、高温、新高温三个供暖系统主要管道，对原有水力分配不合理部分作必要调整改进。

7、关于采暖系统的选择
根据五麟焦化的实际情况，余热采暖有以下几种方案可供选择：
1)所有采暖部位由一个大采暖系统组成。

该方案优点是投资较小，维护方便。

缺点是运行中需要对采暖系统各区域流量压力做好必要的调节优化，缺少机动灵活性。

(上述投资估算按一个大采暖系统计)
2)由个相对独立的采暖系统构成全厂采暖系统。

其优点是运行灵活性
强，调节方便。

缺点是投资较大一些，也一定程度上增加了运行成
本。

3)开式系统采暖水回水返回补水箱，在经给水泵加压到横管冷却器
加热后供采暖散热器。

优点：调节方便，不必设置定压系统；缺点：水泵电能消耗较
大，采暖水由于与大气接触溶解氧易引起系统的管网、散热器腐
蚀。

4)闭式系统
采暖水回水直接接入采暖循环泵入口，在经循环泵加压到横管冷
却器加热后供采暖散热器。

优点：水泵运行节约电力，采暖水不与大气接触，不易引起系统
设备的腐蚀。

缺点：须设置补水定压系统，设置供热安全设施。

须认真做好试
车阶段的定压、排气等调试工作。

根据实际情况，最终确定适宜的
采暖系统。

建议采用一体式闭式系统
8、改造后的初冷器煤气余热夏季还可用于制冷系统蒸发器前
溶液的预热。

9、改造工艺流程简图:
四、主要设备材料选型及投资估算
为节省投资，在改造过程中应尽量利用现有设施。

主管架利用原外管系统的管架铺设，支管亦尽量利用原有管架铺设。

1、泵
采暖系统阻力估算
系统阻力汇总表（表1）
度、最不利采暖环路和最高采暖部位高度，选用适
对横管冷却器上段、管网、散热器等系统阻力计算后，结合
横管
冷却
器高
当的
泵。

2
、
主管道
根据现有采暖面积和今后可能的采暖负荷增加，主管道选径暂定为DN300m—350mm
3、管件
热力补偿器、控制阀门、排气阀、弯头、法兰等
4、水泵、初冷器操作平台、补水系统等
5、防腐、保温材料
6、压力传感器、压力表、温度表等
7、投资估算（见估算表）
投资估算约150万元
五、设计说明
1、采暖热媒为煤气余热，供水温度65-68°C,回水温度
50~550C。

2、给回水管沿原管架敷设到各采暖区域。

3、供水压力0.4-0.6MPA，供热量约8700KW/
4、采暖系统安装完后，先用净水将内部杂物冲净，然后进行水压测试实验，
试验压力为0.65MPa。

5、管道热补偿采用自然补偿和波纹补偿器，在安装时需进行预拉伸，拉伸量
参照产品说明书进行。

6、管道试验压力合格后，应进行除污，除污后刷防锈漆，然后
进行保温，保温材料采用岩棉保温管壳，用0.5mm厚的铝皮做外保护。

具体做法参见？管道及设备保温？。

标准图籍98R418中进行。

保温材料厚度为50-80mm。

7、放水、放气点原则上为高点放气，低点放水。

每间隔150 米左右分别在采
暖上、下水管上各安装一个放水管和一个放气管。

管道弯头采用热压弯头，弯曲半径为R=1.5DN。

8、热网管道的施工验收应按照？建筑给水排水及采暖工程质量验
收规范？( GB50242-2002执行。

9、改造后的横管冷却器可方便灵活地实现两段运行于三段运行之间的转换。

10、为了施工便利和保证顺利实现系统切换，横管冷却器改造采用
密封性能较好法兰式蝶阀
六、经济和环保效益分析
利用横管冷却器煤气余热取代原蒸汽采暖，具有具有显著的经济效益和良好的社会环保效益。

蒸汽采暖用汽一般为6000-10000 m2/ 吨小时，
按热负荷10 万m2、8000 m2/ 吨小时计，
每采暖期可节约蒸汽
10*10000/8000*24*150=45000 吨
节能量45000*0.1286=5787tce
按吨汽80 元计，
每采暖期可创效80*45000/10000=360 万元
同时减少二氧化碳和碳氢化合物、氮氧化物等排放量约21412 吨。

投资回收期：（按采暖面积10万m2计）
150/360=0.42 个采暖期，不到3 个月。

效益分析未计算初冷器余热夏季利用的效益。

与过去煤气余热利用系统相比，项目方案有如下改进：
（1 ）新增了采暖循环泵的变频控制系统。

可以根据气候变化灵活调节供热量，实现采暖系统的节电运行。

（2 ）系统运行由冷鼓操作工兼职，不必设置新的岗位人员。

且可取消原有的采暖操作工岗位。

（3）新增了横管冷却器高、中温段分界处操作平台，方便了每年
必须的系统切换操作
注：
1.水力计算、设备表、综合材料表、改造工艺图、泵房布置图、管网图等有待于根据厂区详细情况设计。

2.如不妥之处或特别要求，请及时沟通联系。

2013-8-12。