某铝业利用吸收式热泵进行节能改造项目可行性研究报告.docx
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某铝业利用吸收式热泵进行节能改造项目可行性研究报告.docx
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某铝业利用吸收式热泵进行节能改造项目可行性研究报告
某铝业利用吸收式热泵进行节能改造项目
可行性研究报告
目录
1总论1
1.1编制依据及原则1
1.1.1编制依据1
1.1.2编制原则1
1.2研究目的及范围1
1.2.1研究目的1
1.2.2研究范围2
1.3遵循的标准规范2
1.4技术路线2
1.5研究结论2
1.6存在问题及建议2
2项目概况及建设的必要性3
2.1项目概况3
2.2最初提案3
3调查资料3
4热泵方案6
4.1热泵分类及工作原理6
4.1.1热泵的分类6
4.1.2热泵的工作原理7
4.2总体规划8
4.3工艺方案8
4.3.1基本方案8
4.3.2设备选型9
4.3.3机房位置11
4.3.4主要工程量及投资估算12
4.4配套系统13
4.4.1供排水及消防13
4.4.2供配电13
4.4.3仪表自动化14
4.4.4建筑与结构14
5环境保护14
5.1主要污染源14
5.2污染控制14
6劳动安全卫生14
6.1职业危害分析14
6.2职业危害防护14
7组织机构和定员15
7.1组织机构15
7.2定员15
8经济评价15
8.1评价依据和方法15
8.1.1评价依据15
8.1.2评价方法15
8.1.3评价指标15
8.2基础数据15
8.3经济效益评价15
9结论及建议17
1总论
1.1编制依据及原则
1.1.1编制依据
1)**铝业氧化铝厂和热电厂提供的供热系统现状及余热水资源状况的资料。
2)同方**空调有限公司提供的初步方案。
1.1.2编制原则
1)严格遵守国家、行业的有关政策、法规、标准、规范;
2)贯彻“可持续发展”的指导思想,采用成熟、可靠的工艺技术,回收利用余热废热,节约能源;
3)充分依托已建设施,简化流程,方便生产与管理,降低工程投资和能耗。
1.2研究目的及范围
1.2.1研究目的
**铝业自备电厂除向氧化铝厂提供厂用电和蒸汽外,还负责***市的供暖任务。
氧化铝厂内设有大量工艺用冷却塔,上塔水温维持在40~45℃,蕴含着大量的热能。
目前这部分热量不仅不能利用,还需要耗费电能进行冷却,是一种能源的极大浪费。
如果将这部分热能量回收利用,可创造很可观的价值。
吸收式热泵是根据逆卡诺循环原理,将低温热源(如地下水、废水等)中的低品位热能进行提取,转换为高品位热能的一种高新技术。
该项技术已在城市采暖供热系统中广泛的应用。
近几年来,该技术在我国国内各个领域建立了示范性项目,如承钢集团、鞍钢集团、首秦金属材料公司等企业均有吸收式热泵技术的应用实例,主要用于站内的采暖和夏季制冷,经过几个采暖期的运行,效果良好,取得了较好的经济效益和社会效益。
目前,氧化铝厂共有四条生产线,仅每条线的蒸发工艺就需2000m3/h的循环水来进行冷却,上塔温度在40~45℃左右,如果循环水温度按温降10℃计算,则厂内可回收的余热热量约为93MW。
从热力条件分析,利用吸收式热泵机组回收循环水中的热量用于供暖,可以节约大量的蒸汽,降低运行成本,对于企业节能降耗和可持续性发展有着深远的意义。
同时本技术的采用无任何污染和废弃物产生,减少烟尘排放量,减少对环境的污染,达到积极明显的环保效益。
采用这种供热设备的安全系数高,有利于安全生产和减轻劳动强度。
1.2.2研究范围
本项目研究范围为**铝业自备电厂供热系统采用第一类吸收式热泵技术进行节能改造的可行性研究。
主要是根据自备电厂供热现况及氧化铝厂余热现况,对项目建设的必要性、规模、工艺方案、公用工程等内容进行可行性论证,提出项目投资估算及经济效益分析评价。
1.3遵循的标准规范
1)《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003;
2)《锅炉房设计规范》GB50041-2008;
3)《城市热力网设计规范》CJJ34—2002;
4)《工业设备及管道绝热工程设计规范》GB50264—1997;
5)《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007。
6)《建筑设计防火规范》GB50016-2006;
7)《室外排水设计规范》GB50014-2006;
8)《10kV及以下变电所设计规范》GB50053-1994;
9)《供配电系统设计规范》GB50052-1995;
1.4技术路线
利用成熟可靠的热泵技术,在自备电厂设吸收式热泵机组及配套设施,用于回收氧化铝厂冷却循环水中的热量用于城市采暖、以替代部分首站汽水换热器,达到节能降耗的目的。
1.5研究结论
该项目首先进行一期建设,利用吸收式热泵技术回收四蒸发冷却循环水中的热量用于供暖,减少首站蒸汽耗量,属节能减排技改项目,不仅可取得较好的节能效果,而减少了循环水蒸发损失,具有显著的环境效益。
根据增量费用计算结果,实施该项目节约费用合计为885×104元/a,,动态投资回收期为2.6年。
从综合考虑,该节能改造工程可取得较好的经济效益和环境效益,建议尽快组织实施。
1.6存在问题及建议
该项目实施后,吸收式热泵机组只可回收四蒸发冷却循环水中的余热,其他三条线蒸发工艺的冷却循环水余热还没有利用。
本项目的节能效果需要经过一个供暖期运行考验后方可实施推广,如效果显著,可对其他三条线进行相似改造。
2项目概况及建设的必要性
2.1项目概况
***市位于河南省西部,河南、山西、陕西三省交界处,是伴随着黄河第一坝-***水利枢纽的建设而崛起的一座新兴城市。
**集团是一家涉及铝业、发电行业的大型股份公司,在***、宁夏等地建有铝厂,在杭州等地建有垃圾发电厂。
**铝业为**集团有限公司旗下控股公司,位于河南省***市陕县,分为两个分厂:
氧化铝厂和自备电厂。
氧化铝厂生产工艺中需要大量蒸汽,同时也会产生大量余热,需使用冷却循环水进行散热;自备电厂装有2台抽凝机组、1台高背机组和2台低背机组,今年计划新上一台锅炉(260t/h),为氧化铝厂提供蒸汽,冬季还负责为***市部分地区供暖。
近年自备电厂的供暖工作一直处于亏损的状态,因此企业急需进行节能改造,以减少亏损,甚至扭亏为盈。
2.2最初提案
同方**空调设备有限公司近年来致力于吸收式热泵机组的开发与生产。
基于对开满铝业的初步调查,同方**提出了初步的技改提案。
该提案为,使用两台25MW第一类吸收式热泵机组对自备电厂供暖系统进行改造。
使用吸收式热泵机组将4000m3/h供暖回水中的一部分(1500m3/h)由60℃加热至85℃,回收利用的循环水流量为1800m3/h,温降10℃。
该提案预计的投资为2290万元,预计的节能效益为885余万元/年。
3调查资料
针对同方**的初步提案,技术人员对工厂现状进行了实地调查。
技术人员首先对项目实施的合理性进行了调查。
调查显示,冬季,自备电厂低压蒸汽存在较大缺口。
图3-1为自备电厂2011年蒸汽平衡图。
除氧器40t/h
图3-1自备电厂蒸汽平衡图
从蒸汽热平衡图中可以看出,低压母管中,1#、2#、4#、5#汽机抽(排)汽总量为
60+20+104+201=385t/h(0.6MPa、300℃)
经喷水减温后,蒸汽总量为
385×1.23=473t/h(0.6MPa、170℃)
低压母管上冬季需求汽量(0.6MPa、170℃)为
160+40+80+350=630t/h
蒸汽缺口为
630-473=157t/h
因此蒸汽缺口存在,本项目有节能的空间,项目可行。
表3-1为调查得到的厂区内各系统的参数。
表3-1调查得到的厂区内各系统的参数
分项
名称
明细
设计思路
确认
热网部分
热网水流量
流量约4000m3/h,供暖期内稍有波动
按4000m3/h设计
供回水温度
去年供水温度99~104℃,回水温度59~64℃
按供回温度100/60℃设计
供回水干管管径
管径均为DN1200,埋地2.5m
在回水干管上安装等径旁通管,在旁通管上进行分流,使用水泵平衡压差
往年统计数据
城市供暖数据统计表
用于经济效益计算
蒸汽部分
蒸汽平衡
图3-1
用于考核项目可行性
蒸汽来源
用于供暖的低压蒸汽
设计在首站减温器后、换热器前的蒸汽主管上接管
蒸汽压力
0.62MPa
按进入热泵机组的压力为0.4MPa设计
蒸汽温度
200℃
凝水压力
0.62MPa
凝水温度
140℃
凝水回水点
回至高压除氧器
将热泵机组凝水增压,接入首站内凝水母管
余热部分
冷却塔总况
全厂冷却塔分蒸发、分解、焙烧等工艺,分解工艺水量不稳定
蒸发冷却塔形式
设有热水池和冷水池
余热水由热水池抽取,在热泵内放热后返回冷水池
四蒸发循环泵参数
冷却塔热水泵共2台,用1备1,额定流量2990m3/h,扬程32米
可利用现有循环水泵
四蒸发循环水流量
冷却塔总流量1800m3/h
按全部利用其余热量设计
四蒸发供回水温度
一月份上水温度30℃,下水温度45℃
按最冷月温度参数设计
一二蒸发循环泵参数
冷却塔热水泵共3台,用2备1,额定流量2990m3/h,扬程32米
可利用现有循环水泵
一二蒸发循环水流量
冷却塔总流量3800m3/h
按全部利用其余热量设计
一二蒸发供回水温度
一月份上水温度34℃,下水温度44℃
按最冷月温度参数设计
三蒸发参数
与四蒸发相同
突变
每条线冬季有1~2次检修
检修时停用热泵系统
表3-2城市供暖数据统计表
时间
供热量(GJ)
出水温度(℃)
回水温度(℃)
补水量(t)
凝结水量(t)
2009年11月
227419
106
68
8741
88409
2009年12月
472518
108
61
10834
174159
2010年1月
506357
106
62
12775
189839
2010年2月
410506
100
60
11578
14237
2010年3月
215138.7
95
58
6968
71445
第一供热周期
831938.7(总)
103(平均)
61.8(平均)
50896(总)
665089(总)
2010年11月
208219.042
101
62
11443
101331
2010年12月
448642
100
62
14989
201808
2011年1月
506892
102
59
21809
252884
2011年2月
439683
104
63
19215
187257
2011年3月
192602
99
64
11656
84583
总计
1796038(总)
101.2(平均)
62(平均)
79021(总)
827863(总)
4热泵方案
4.1热泵分类及工作原理
4.1.1热泵的分类
按热源获取来源的种类,热泵可分为:
水源热泵,地源热泵,空气源热泵,双源热泵(水源热泵和空气源热泵结合);按实现热量转移的方法,热泵可分为:
压缩式热泵,吸收式热泵。
本项目是利用冷却循环水为低温热源,属水源热泵;利用蒸汽为驱动热源,属吸收式热泵。
因此,本项目采用的是第一类蒸汽型吸收式热泵。
4.1.2热泵的工作原理
吸收式热泵是一种能使热量从低温物体转移到高温
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- 某铝业 利用 吸收 式热泵 进行 节能 改造 项目 可行性研究 报告