山西锻造厂空压机余热回收技术方案设计.docx
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山西锻造厂空压机余热回收技术方案设计
锻造厂
5台螺杆式空压机余热回收利用项目简案
技
术
方
案
蓝海节能技术服务有限公司
二○一八年一月二十日
第1章项目说明
1.1项目名称
锻造厂《5台螺杆式空压机余热回收利用项目》
1.2建设地点
锻造厂
1.3项目现状
锻造厂共有5台螺杆式空压机,分别安装在两个机房,其中4台的轴功率为90kW,1台轴功率为180KW。
气压为0.5mpa,空压机全天开启,冬天排气温度70-80℃,,夏天排气温度85--95℃,平均加载率按70-80%预算。
锻造厂现有洗浴人数150-180人,一天一次(淋浴),加热方式为天然气锅炉。
本方案设计利用空压机运行过程中产生的热量,置换为洗浴用水,取缔天然气锅炉,达到节能减排,循环经济之目的。
第2章设计说明
2.1编制依据
1、能源科技“十二五”规划;
2、中国节能产品认证管理办法;
3、发改委关于项目科研报告容和深度的规定要求;
4、《建设项目经济评价方法与参数》第三版;
5、《中华人民国节约能源法》;
6、《国务院关于加强节能工作的决定》;
7、《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》;
8、发展和改革委员会《中长期节能规划》;
9、发改委、环保总局《关于印发煤炭工业节能减排工作意见的通知》;
10、中华人民国水污染防治法实施细则;
11、中华人民国大气污染防治法;
12、《煤炭工业发展“十二五”规划》。
2.2设计依据
本方案设计参考标准:
《压缩空气站设计规》(GBJ29-90)
《城镇热力管网设计规》(CJJ34)
《城镇热力管网工程施工及验收规》(CJJ28)
《设备及管道保温设计技术通则》(GB4272-92)
《板式换热器》(GB16409-1996)
2.3设计目标
通过对现有五台空压机在运行过程中产生的热量,进行回收利用,为锻造厂提供淋浴热水。
2.4工程围
本次改造围为空压机房5台螺杆空压机的改造,包含换热部分、输送水部分、控制部分等。
(不含外网部分)
第3章技术方案
3.1空压机余热利用现状
近些年,国外空压机余热利用相关技术人员用工程热力学分析了喷油螺杆空压机能量回收的有效性,如下图:
空压机运行可利用热量说明
空压机运行产生总热量
(100%)
空气压力能(20%)
可利用余热部分(80%)
油冷却器
70%
气冷却器
10%
空压机热能回收的关键是节约能源,提高能效。
在全球资源紧的环境下,空压机余热回收利用,不但保护了环境,而且合理利用了资源,提高新能源和可再生能源比重。
以喷油螺杆空气压缩机为例,当喷油螺杆空气压缩机满载运行时,可回收利用的余热约占压气机总轴功率的80%左右。
由于目前喷油螺杆空压机投入运行数量较多,热能的回收利用具有很好的经济价值和环保意义。
3.2空压机余热回收原理流程图
如图所示,系统中设置保温水箱和水泵,将热量回收装置制取的热水送向用户。
空压机余热回收装置采用循环加热模式。
在空压机余热回收装置,热水通过水泵不断地在系统中循环,不断吸收润滑油的热量进而温度不断升高,最终水温达到设定温度,经恒温泵抽至保温水箱供职工洗浴。
3.3具体改造方案
在空压机油气分离器处接管,将高温润滑油导入余热回收装置与洗浴冷水换热,换热后润滑油温度降低而洗浴水温度升高;改造后油侧润滑油流程:
油气分离器出口——不锈钢高压油管——余热回收装置——不锈钢高压油管——油气分离器原出口管;改造后水侧洗浴水流程:
循环水箱——循环水泵——循环水管路——余热回收装置——循环水管路——循环水箱;在循环水箱,水温不断升高,达到设定水温后,恒温泵启动,将热水通过供水管路输送至女职工澡堂楼顶热水箱。
3.4系统控制说明
3.4.1采用空压机运行自动感温设计,当空压机运行时,余热回收系统才开始运行,系统无负荷不运行,符合自身节能要求。
3.4.2在换热器冷媒管道上有温控阀,通过控制水量来确保回油温度保持恒定,从而保证空压机安全、稳定运行。
3.4.3系统配套的循环水箱上安装有液位传感器,可根据水箱液位自动控制供水管道的开启和关闭,达到供水的稳定。
3.4.4系统配套的循环水箱上安装有温度传感器,当循环水箱水温达到要求温度时,可控制保温水泵开启将热水输送至保温水箱,供用户使用。
3.4.5系统配套的热水供水泵采用自动控制,保证供水稳定,用户使用安全、方便。
3.4.6系统配套可动态显示系统运行压力、温度和水箱液位变化信息的触摸显示屏,操作人员可直观、清楚的了解到实时的系统情况,实时监控有保障。
3.4.7在余热回收系统出现问题时,可将循环油路切换至原油路,保证空压机的正常运行,不会因为余热回收系统损坏而影响空压机的正常运行。
3.5空压机余热回收装置特点
3.5.1、低成本利用热能。
空压机余热回收装置本身是一种余热利用设备,在加装中,并没有增加对空压机本身的负载,利用空压机废热能生产热水,不需要任何的辅助加热设备,仅需部分功率很低的循环泵和电控柜的运行耗电。
3.5.2、运行不受外界环境的影响。
回收装置的热量来源于空压机的废热,只要空压机处于运行状态,空压机余热回收装置就有热水产出,不受气候和天气影响。
3.5.3、提高空压机的运行效率。
对空压机的余热回收增加了排气量,减少耗电,实现空压机的经济运行。
3.5.4、减少维修保养成本。
通过对空压机的余热回收,降低了空压机的运行温度,延长机油、机油隔、油气分离器等常用耗件的更换周期。
3.5.5、自控运行,无人值守。
设备采用PLC自动控制模块,根据技术要求提前设定液位、温度等,自动补水。
且发生故障时,点位自动报警。
3.6产水量计算:
由于正常生产时系统空压机基本都处于一个较高负荷运行的状态,按开1台压缩机90kW加载24小时进行计算,洗澡水温42℃,冷水进水温度10℃。
满负荷运行每天可回收热量分别为:
Q1=p1×n×η1×η2×h1
=90kW×1×72%×90%×24
=1399.68kW·h
=5038848KJ
式中:
Q1—空压机每天可回收热量,单位KJ;
p—空压机的额定功率,单位kW·h;
n—空压机运行台数;
1—空压机热回收效率,为72%;
2—空压机余热回收装置换热效率,为90%;
h—空压机每天加载时间。
则每天可产生的热水量为:
M=Q1/(C×△t)
=5038848/(4.187×32)
≈37t(90kw的空压机每天产水量)
式中:
M—产生热水量,单位kg;
Q1—回收总热量,单位KJ;
C—水的比热容,单位KJ/(kg·℃);
△t—加热温差,单位℃。
当1台90kw空压机每天加载24小时,可产生37吨42℃热水。
当1台180kw空压机每天加载24小时,可产生74吨42℃热水。
即37×4+74×1=222t×0.8的换热系数≈207.2t
完全可以满足锻造厂的洗浴需求,无需再启用天然气锅炉
3.7设备选型
3.7.1空压机余热回收装置
根据计算数据并结合我公司产品规格选5台LZ-KYHX-100A型余热回收装置,参数如下:
参数
LZ-KYHX-100A
额定进水温度
10℃
额定出水温度
42℃
工作温度max
150℃
工作压力max
1Mpa
油侧压降
49.2Kpa
设备材质
SUS304
接口尺寸
DN32
2、空压机余热回收系统配套水泵水箱
(1)空压机系统循环泵(2台,一用一备);
TD65-22/2流量40m³/h,扬程22m,功率4kw
(2)空压机系统恒温泵(2台,一用一备);
TD50-28/2流量30m³/h,扬程28m,功率4kw
(3)循环水箱选8吨组合式不锈钢保温水箱一个
材质为不锈钢材质,保温材料为聚氨酯,厚度为8cm。
主要设备参数表
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
空压机余热回收装置
LZ-KYHX-100A
台
5
包含主机换热设备(换热设备材质为316不锈钢)、与空压机连接管路(油系统)、温控阀、球阀、过滤器等。
2
循环水箱
8t
个
1
2m×2m×2m不锈钢保温水箱,胆材质0.7mm厚304不锈钢,外胆材质0.5mm厚201不锈钢,中间8cm厚聚氨酯保温
3
循环水泵
TD65-22/2
台
4
流量40m³/h,扬程22m,功率4kw。
4
恒温泵
TD50-28/2
台
2
流量30m³/h,扬程28m,功率4kw。
5
电动阀
DN50
台
1
冷水进水阀
6
电动温控阀
DN50,AC220
台
3
水路温控阀,调节循环流量
7
控制柜
一控三
套
1
含控制柜及水箱温度和液位传感器.
8
阀门仪表管件
批
1
含油路及水路阀门,设备及管路上仪表及安装配套的管件
8
辅材(设备安装)
套
1
视情安装水处理装置(费用另计)
第4章项目节能分析
4.1项目概述
锻造厂5台空压机余热改造项目,主要针对其公司职工洗浴系统进行改造。
该项目符合我国节能产业政策,属于我国推广实施的节能工程围。
4.2项目节能措施
锻造厂能源消耗实际和安全生产要求,在节能监测和对现状分析评价的基础上,组织开展余热资源综合利用项目,符合我国目前节能现状和发展方向。
锻造厂实际,公司职工洗浴系统节能技术改造采用空压机余热作为主要热源加热洗浴用水,节省了洗浴系统的运行费用(取缔现有的天然气锅炉),符合提倡的节能减排政策。
4.3职工洗浴系统效益分析
4.3.1改造前后项目节约运行费对比分析
1、改造前职工洗浴系统运行费用
根据锻造厂调查的数据,洗浴用水采取2吨的天然气锅炉,保障200人左右的洗浴热水,约150吨左右/天
(1)采用2吨天然气锅炉:
每小耗气约160方/小时×3.5元/方×每天运行7小时×30天×12个月≈141万元(年费用)
(2)每年人工工资:
4万左右(按一个工人预算)
(3)年维保费用按1万元预算
(4)因此改造前保障职工洗浴,锻造厂每年的费用约为150万元
2、改造后系统全年运行费分析
职工洗浴采用空压机余热后,运行费用为系统运行耗电费用。
循环水泵一台运行24小时计算,恒温水泵按一天运行5小时计算:
(1)空压机余热回收装置一天的耗电量为:
4kw×24+4kw×5=116kW·h
(2)空压机余热回收装置年运行电费为:
116kW·h×365×0.7=2.96万元。
(3)空压机余热回收装置年维保费用预计0.5万。
(4)如果水质不好,可能要预算1万左右的水处理费用。
(5)改造后职工洗浴系统总运行费用约3.46万元。
我公司的产品是无人值守,必要时兼职巡检即可。
3、改造前后项目全年节省运行费用对比表
项目
功能
年运行费用(万元)
改造前运行费用
150
改造后洗浴系统费用
4.46
节省节约费用
145
4.4项目总节能效益
通过以上节能计算分析,该项目改造完成后,年节约运行费用:
约145万元
4.5项目投资回收
4.5.1投资预算
序号
项目
单位
数量
单价(元)
合计(元)
备注
1
主体设备
套
1
128000
740000
余热回收装置5套
2
控制系统
套
1
52000
52000
含空压机控制系统/总控系统
3
辅助设备
套
1
68000
68000
含水箱、机房管道、水泵、阀门及其他辅材
4
安装费
项
1
86000
86000
主体、控制及辅助设备安装,不含外网部分
5
运费
套
1
36000
36000
含从发货及现场购买各类材料
6
系统调试费
套
1
38000
38000
总计
92800
4.5.2投资回收期
年节能效益:
145万元,9个月可以收尾投资成本。
本项目我公司承诺签订合同后30天左右完成安装及调试。
公司基本介绍
1、(公司建设规划图)
2、(公司建设实际拍图)
3、蓝海科技集团公司成立于1995年6月9日,1999年开始在煤化工领域,针对热风、热水方面研发出一系列的节能环保产品,解决矿山的采暖和洗浴以及井口热风需求。
从起初的3个部门10余名员工,发展到现在的7个部门180余名员工.产品由刚开始的1种增加到现在的5个系列,6大类,30余种产品。
中懋环保设备有限公司是蓝海科技集团的子公司,成立于2012年3月,企业投资约10亿元,建设占地1000亩。
公司主要从事节能环保设备的生产,拥有超大规模的加工制造设备和厂房,具有独立加工制造能力,并将成为级节能技术研究、生产基地。
4、目前公司具有高级技术职称18人、中级技术职称27人、初级技术职称60人,承担重大科技项目7项,火炬计划项目6项,列入省技术创新项目20项,获得市科技奖励项目8项,拥有各项专利60余项。
近三年来,仅仅在境的煤化工领域做了30多个热水、热风项目。
比如、汾西矿业集团贺西煤矿综合余热回收利用项目、大土河付加鄢煤矿瓦斯发电机尾气余热回收利用项目、正邦煤业热风机项目、正文煤业、正城煤业热水项目、西山煤电斜沟煤矿热水热风项目、省市庇山煤矿热水项目、省、义马市耿村矿热水项目等等!
热烈欢迎锻造厂,来我公司实地考察,检验和评估我公司的新型技术和综合实力!
蓝海节能技术服务有限公司
二0一八年一月十九日
联系人:
周学彬
基本原理和项目实拍图
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