清洁能源综合利用改造方案Word文档格式.docx
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矿井实际排水量1400m3/h,经净化后可利用余热水量740m3/h,水温四季保持在25℃以上,余热资源丰富。
经计算,可满足职工洗浴和办公楼制冷制热需求。
计划投用两套水源热泵,一套供职工洗浴之用,一套供办公楼空调之用。
四、能源设备工作原理
1、空压机余热利用系统
空压机余热利用系统采用油气双混机组,首先软水进入余热回收主机进行一次换热加热至70℃,70℃软水和洗浴用水经二次板式换热器进行换热。
洗浴用水经过与软水的多次换热,直至达到45℃,45℃热水送至澡堂交换机房热水箱供职工洗浴。
空压机余热回收系统包含余热回收主机、二次换热系统、软水处理系统、循环水泵系统、保温水箱及配套自动化集控系统。
2、水源热泵系统
水源热泵是通过少量的电能输入,实现低温热能向高温热能的转移。
水源热泵由水源系统、水源热泵机组和末端散热系统三部分组成,其核心是水源热泵机组,水源热泵机组包括压缩机、蒸发器、冷凝器、变频器等。
五、能源设备综合利用方式
通过不同能源设备运行成本分析比较,产生1吨45℃热水运行成本:
燃气锅炉>
水源热泵>
空压机余热利用,其中空压机余热利用和水源热泵运行成本较低,环保安全、高效节能。
结合我矿实际情况,综合考虑,春、夏、秋、冬四季洗浴用水首先采用空压机余热利用,不足部分由水源热泵补充;
夏季、冬季办公楼制冷制热采用水源热泵;
冬季除办公楼供暖外,其它区域制热供暖均采用锅炉。
具体情况如下。
1、职工洗浴:
空压机余热利用+水源热泵
职工洗浴每天需838吨45℃热水,空压机余热利用每天可制取370吨,剩余468吨热水由水源热泵机组提供。
考虑到空压机故障停机或大修,热泵机组设计能力850吨/天,满足春、夏、秋、冬四季职工洗浴用水。
2、办公楼制冷制热:
水源热泵
办公楼制冷制热面积6000m2,夏季空调制冷负荷776.9kW/h,
冬季空调制热负荷630kW/h【查武汉设计院设计图纸】。
水源热泵采用双冷凝器回收热泵机组,夏季制取冷水,冬季制取热水,利用现有办公楼中央空调末端设备,以满足办公楼制冷制热需求。
3、冬季供暖及井口保温:
燃煤炉或燃气炉
冬季供暖优先采用燃煤锅炉,若环保政策不允许,再采用燃气锅炉,以满足除办公楼以外其它地方的制热采暖。
六、综合利用投资及效益对比
承建方总投资685.9万元,包括设备、安装、土建及税费、维护管理费。
其中空压机余热系统投资319.4万元,水源热泵系统投资366.5万元。
系统投运后,同等热负荷情况下比运行燃气锅炉可节约资金189.42万元/年。
承建方总投资203.2万元,包括设备、安装、土建及税费、维护管理费。
系统投运后,同等热负荷情况下比运行燃气锅炉可节约资金91.5万元/年。
七、综合利用合作模式
按照《合同能源管理》模式实施,矿方提供场地,承建方提供技术、资金,负责运行及相关费用,承建方依据项目所产生的节能效益和合同规定回收投资,具体的合作方式如下:
依据实际使用热水量,以吨计价向承建方付费。
①空压机余热利用:
承建方提供给矿方的热水按5.91元/吨
计价,每天不低于370吨。
同等热负荷情况下与运行燃气锅炉相比,四年内可节约资金407.85万元。
运行四年后,承建方无偿将整套系统交于矿方。
四年之中,承建方收回投资及相关费用319.4万元,矿方获得空压机余热利用设备,并额外获益88.45万元。
②水源热泵:
承建方提供给矿方的热水按5.36元/吨计价,
每天供水不低于468吨。
同等热负荷情况下与运行燃气锅炉相比,四年内可节约资金349.83万元。
运行四年后,承建方无偿将整套系统交与矿方。
四年之中,承建方收回投资及相关费用366.5万元,矿方只需小额投入16.67万元,便可获得整套水源热泵设备。
此模式每月矿支付热水费用14.29万元,季度费用42.87万元,年费用171.48万元,四年费用685.9万元。
四年为矿节约资金757.68万元,承建方收回投资及相关费用685.9万元,矿方获得两套清洁能源设备,并额外获益71.78万元。
依据实际天数,以天计价向承建方付费。
承建方提供给矿方的热泵机组运行一天按2065元计价,项目建成投运四年后,承建方收回成本203.2万元,无偿将整套系统交与矿方。
同等热负荷情况下与运行燃气锅炉相比,四年内可节约资金366万元。
夏季当天气温度高于27℃,空调机组开启,冬季当温度低于15℃时,空调机组开启。
以空调机组运行天数来计算制冷制热水源热泵的运行天数。
此模式,根据以往空调机组运行天数,每天矿支付费用2065元,年费用50.8万元,四年费用203.2万元,四年为矿节约资金366万元,承建方收回投资及相关费用203.2万元,矿方获得水源热泵设备,并额外获益162.8万元。
3、空压机余热利用、水源热泵两套系统共投资889万元,四年节约资金1123.68万元。
八、附件
附件1不同能源设备运行费用测算
附件2职工洗浴用水综合利用技术方案
附件3办公楼制冷/制热水源热泵技术方案
附图1余热利用和水源热泵管道布置图
附图2空压机房设备布置图
附表1清洁能源综合利用节约资金对比表
河南省***有限责任公司
二〇一七年九月二十五日
附件1
不同能源设备运行费用测算
结合我矿实际情况,以制取1吨45℃热水,计算吨水燃气费用,核算空压机余热利用吨水电费和水源热泵吨水电费。
一、吨水燃气费用
加热1吨45℃热水需热量:
1000×
(45-25)=20000kcal,1m3天然气发热量8500kcal,燃气锅炉热效率92%,换热器换热效率75%,吨水燃气费用:
吨水燃气量:
20000÷
(8500×
92%×
75%)=3.41m3
吨水燃气费用:
3.41×
2.61=8.9元
二、空调机组每日燃气费
1m3天然气发热量8500kcal,燃气锅炉热效率92%,1kwh电热量860kcal。
夏季空调制冷负荷776.9kW/h,冬季空调制热负荷630kW/h。
1、夏季制冷每日燃气量:
(776.9×
24×
860)÷
75%)=2734.05m3
夏季制冷每日燃气费:
2734.05×
2.61=7135.87元
2、冬季制热每日燃气量:
(630×
75%)=2217.08m3
冬季制热每日燃气费:
2217.08×
2.61=5786.58元。
3、每日费用(取平均数):
(7135.87+5786.58)÷
2=6461.23元。
三、空压机余热利用
我矿工业广场有3台SE355W-13/D型空压机,单台额定功率355kW,正常开两台,加载率90%(实际值)。
空压机余热利用系统,主机热回收效率75%,换热器换热效率75%,1kwh电热量860kcal。
每天可回收热量:
355×
2×
90%×
75%×
860×
24=7418790kcal
(45-25)=20000kcal
每天可产生45℃热水:
7418790÷
20000=370吨
空压机余热利用系统,正常运行时,有一台一次循环水泵、一台二次循环水泵、一台洗浴供水泵(30kW)、两台余热主机同时运行,电机功率共40kW,有效功率按80%计算,电价0.65元/kwh计算,年消耗电量:
40kW×
80%×
24h×
365天=28.03×
104kwh
年运行成本费用:
28.03×
104kwh×
0.65=18.22万元
吨水成本费用:
18.22万元÷
(365×
370)=1.35元
四、水源热泵
1、职工洗浴
水源热泵能效比取4,1吨水升温1℃需热量1000kcal,1kwh电折算热量860kcal,1吨水由25℃加热至45℃。
消耗电量:
(45-25)÷
860÷
4)=5.81kwh
吨水用电费用:
5.81×
0.65=3.78元
2、办公楼制冷制热
①夏季制冷每日耗电量:
(776.9÷
4)×
24=4661.4kwh,夏季制冷每日电费:
4664.4×
0.65=3030元
②冬季制热每日耗电量:
(630÷
24=3780kwh,冬季制热每日电费:
3780×
0.65=2457元
③每日费用(取平均数):
(3030+2457)÷
2=2743.5元
五、经济性比较
表1不同能源设备运行费用测算
序号
加热方式(25℃水加热至45℃)
吨水燃料费用
(元)
备注
1
燃气锅炉
8.9
2
空压机余热回收
1.35
电耗增加主要因增加一台30kW洗浴供水泵
3
3.78
1、职工洗浴:
同燃气锅炉相比,每年为企业节约资金189.42万元。
[8.9×
838-(1.35×
370+3.78×
468)]×
365=189.42万元。
同燃气锅炉相比,每年为企业节约资金91.5万元。
(6461.23-2743.5)]×
246=91.5万元
3、空压机余热利用、水源热泵两套系统,四年内节约资金1123.68万元,承建方收回投资及相关费用889万元,矿方获得三套清洁能源设备,并额外获益234.68万元。
(189.42+91.5)×
4=1123.68万元
1123.68-889=234.68万元
附件2
***公司职工洗浴用水综合利用技术方案
一、设计方案
空压机余热利用+水源热泵满足四季职工洗浴用水需求,日供水838吨,优先使用空压机余热利用热交换产生热水供职工洗浴,不足部分由水源热泵机组补充。
二、设计计算
1、空压机余热利用
我矿工业广场有3台SE355W-13/D型空压机,单台额定功率355kW,正常开两台,加载率90%(实际值)。
空压机余热利用系统,热回收效率75%,换热器换热效率75%,计算每天产生45℃热水量。
则每天产生45℃热水:
2、水源热泵
水源热泵机组设计能力850吨/天,水温四季保持在25℃以上,可利用余热水量740m3/h,余热资源丰富。
25℃水通过热泵机组热回收后,降温成15℃后直接外排,进/出水温差按10℃计算,计算矿井余热可回收热量:
740m3/h×
10℃×
1000Kcal/T·
℃=17760×
104Kcal
折算电量:
17760×
104Kcal÷
860Kcal/kwh=206511kwh;
初始升温冷水25℃,热水45℃,温升20℃,每天热水用量838m3,所需热量为:
838m3×
20℃×
℃=1676×
104Kcal
1676×
104Kcal÷
860Kcal/kwh=19488kwh
因此,19488kwh<
206511kwh,余热水资源满足职工洗浴。
三、资金投入及设备明细
1、空压机余热利用建设,考虑合作期限为四年,建设项目四年总投资为319.4万元【承建方一次性投资279.4万元+设备四年维护管理费40万元】,主要设备明细见表2。
余热利用:
承建方制供一吨热水收费:
319.4×
104÷
(370×
365×
4)=5.91元。
2、水源热泵机组建设,考虑合作期限为四年,建设项目四年总投资为366.5万元【承建方一次性投资326.5万元+设备四年维护管理费40万元】,主要设备明细表3。
水源热泵:
366.5×
(468×
4)=5.36元。
表2空压机余热回收系统主要设备
名称
技术参数
单位
数量
备注
余热主机
配套
台
操作控制系统
就地、变频控制
套
DCS控制系统
远程集中控制、监控各项运行参数
4
二次换热站
5
保温水箱
150m3
个
不锈钢双层保温
6
防水垢处理系统
7
一次循环水泵
一用一备
8
二次循环水泵
9
取水泵
选型计算
10
洗浴供水水泵
11
软水补水箱
10m3
12
软水补水泵
13
管道、阀门、管件及保温
批
取水管约250m,供水管路300m。
14
线缆等辅助材料
15
房屋、基础
混凝土基础,阻燃岩棉板房
空压机房后院
表3水源热泵机组投资明细表
热水机组
不同厂家配套机组不一样,但必须满足设计要求
数据采集、变频控制
远程集中控制
监控各项运行参数
原水箱
热水供水泵
平均厚度20mm
供水管约150m,回水管路150m
机组安装支架等配件
机组电源线\线管等
合计
四、平面工艺布置及管线走向
根据现场的场地情况和地形地貌,计划将三台余热回收主机安装在空压机房内空压机的一侧,二次热交换系统及其它辅助的设备等安装在空压机房的后院内,保温水箱安装在空压机房前草坪,详见附图1和附图2。
附件3
***公司办公楼制冷/制热水源热泵技术方案
可利用余热水量740m3/h,水温四季保持在25℃以上。
办公楼制冷面积6000m2,夏季空调冷负荷776.9kW/h,冬季空调热负荷630kW/h。
水源热泵采用双冷凝器全热回收热泵机组,最大化提高热源利用率,夏季制取冷水,冬季制取热水,利用现有办公楼中央空调末端设备(含管道及盘管),满足办公楼制热需求。
104Kcal
办公楼每天最大负荷:
Q=Q1*24h=776.9×
24=18645kwh.
18645kwh<
(206511-19488)kwh,19488kwh为洗浴负荷。
因此,矿井水资源余热可满足办公楼/制热需求使用要求。
水源热泵机组建设,考虑合作期限为四年,建设项目四年总投资为203.2万元【承建方水源热泵设备等一次性投资163.2万元+设备四年维护管理费40万元】,主要设备明细表4。
办公楼制冷制热:
承建方热泵机组运行一天按2065元收费,
203.2×
(246×
4)=2065元/天。
表4水源热泵机组投资明细表
板式换热器
空调侧循环泵
热水循环泵
供水管路约150m,回水管路约150m
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