余热利用方案

中低温余热利用方案

2017年

方案摘要

根据厂区的中低温余热情况进行了分析，制订了余热利用的方式及达到的节能效益。本方案主要包括三个方面：

（1）烟气余热回收利用。此部分余热利用有两种主要应用形式：一、采用烟气换热器直接预热锅炉补水，预计提升温度约30℃左右。二、采用烟气换热器回收烟气热量产生90℃高温热水制冷，热水机组替换原热电厂办公楼电冷机。采用方法一最简单、投资最省，但主要问题在于解决换热器堵塞和露点腐蚀问题。

（2）90℃蒸氨废液回收利用。此部分余热可考虑采用非电热泵，以90℃的热水作为驱动热源，同时加热90℃的热水升温至120℃送往纯碱工艺的第一闪蒸罐内产生蒸汽。2500m3/h的蒸氨废液每小时约可产生18吨蒸汽，年节省1800万元的蒸汽费用，投资回收期约14个月。项目中采用特制的热泵机组解决腐蚀问题并考虑结垢的解决方案。

（3）45℃低温冷却水余热。此部分余热可与锅炉补水预热相结合，采用非电热泵回收45℃低温冷却水热量，将35℃的锅炉补水加热至90℃补入除氧器水箱中。以50MW的锅炉为例，每小时可节省3.4吨蒸汽，每节省340万元，投资回收期约1年。

公 司 简 介

远大科技集团是一家“以独创技术为理念、以保护生命为信条”的企业，远大所有产品都颠覆了行业传统，都从本质上优化着人类生存和地球环境。

远大空调有限公司是远大科技集团下属子公司，1988年以3万元创业，1996年以来无贷款，一直以滚雪球方式发展。连续多年被评为中国“最具国际竞争力企业”、“最受尊敬企业”。

远大以非电中央空调主机产品享誉全球，销往80个国家，在中国及欧美市场占有率第一。近年开发了具备静电除尘功能的中央空调末端产品、空气净化机及可持续建筑，并从事中央空调交钥匙工程、中央空调合同能源管理服务。远大的所有产品均为自主创新，均获得了中国及欧美质量认证和安全认证。远大的所有服务均以节能、减低用户投资为重心。

“我们保护生命”是远大的口号。远大希望，用方便的空气健康技术让人多活30年，用实用的空调节能技术使用户节能一倍，以减轻地球暖化，让后代可以继续生存在地球上。

一、项目介绍

1.1项目背景

山东集团有限公司独家发起，于1998年以总股本4.2亿股，在深圳证券交易所挂牌交易的上市公司。

近年来，公司不断发展壮大，现有员工5000余人，资产总额37亿元，辖16个分子公司，是“全国120家试点企业集团”和山东省重点培育的大型骨干企业集团之一。公司依托当地得天独厚的地下卤水资源优势，以发展循环经济为主导，现有原盐、纯碱、溴素、氯化钙、硫酸钾、氯化镁等主导产品10余种，广泛应用于轻工、化工、冶金、建材、医药等行业和领域，“鸢都”牌纯碱荣获“中国名牌”、“中国驰名商标”称号。其中，合成纯碱、硝盐、固体氯化钙三种产品产量居世界第一，原盐、溴素、溴化物、水玻璃、白炭黑等八种产品产量居全国第一，是全国最大的海洋化工生产和出口创汇基地。

集团拥有自建电厂，除发电外还对外提供蒸汽用于纯碱等工艺的生产。根据现场调研情况，生产工艺过程中存在大量余热资料可以利用。本方案旨在将余热进行综合利用实现节能减排。

1.2非电空调简介

非电空调是以溴化锂吸收式技术为基础，采用热能驱动的制冷、供热设备，制冷原理如下：

输入热能，使发生器的溴化锂溶液至140℃产生水蒸汽，水蒸汽被冷却水冷凝成水……冷凝水进入蒸发器这个高真空环境，骤然蒸发，降温至5℃，喷洒到铜管上，使铜管内14℃的空调水降温至7℃，向中央空调用户提供空调冷水……冷凝水吸收了空调热量变为水蒸汽，被来自发生器的浓溶液吸收，并将热量传递给冷却水，释放到大气中……变稀的溶液被泵到发生器，再次被加热，再次产生水蒸汽……如此循环不已 非电空调的驱动热源可以为：电厂或锅炉蒸汽（小于180℃、0.8MPa），高温热水（70~180℃），高温烟气（250~500℃）以及天然气、沼气、柴油等。而这些驱动热源盐化工行业中大量存在。

随着技术的不断发展，客户需要的多样化，非电空调逐渐发展成新的应用，比如回收低温废热的非电热泵技术、利用高温热水制蒸汽的第二类热泵等形式，已在各领域获得的应用。

1.3余热及能源情况

根据现场交流及现场考察，可考虑使用的余热资源主要有以下几类：

热源一：热电厂有3台650吨的锅炉，每台每小时产750000立方155度烟气，目前采用复合相变的方式提前烟气热量。另一个热电厂有6台240吨锅炉，每台每小时产270000立方155度烟气，一般情况3用三备，偶尔开4台，烟气排放前有除尘和脱硫过程，具体情况如下：

155度 120度 排放

热源二：每小时2500吨90度蒸氨废液，用户想办法除杂质（如果我司能解决其中杂质困恼最好）；

热源三：每小时有11000吨45度循环水，用户目前采用冷却塔冷却到35度； 非电热泵 第二类热泵

锅炉 除尘：温度在120度左右 脱硫

提取热量 提取热量 1.4冷热需求

（1）纯碱生产工艺过程中需要大量低压蒸汽用于工艺生产，用户目前的蒸汽为125元/吨作为成本价。

（2）每天7万吨卤水（2900T/H）加热分为3.5万吨淡水和3.5万吨浓盐水。

（3）电厂办公楼用冷热需求。

（4）热电机组为抽凝式机组，蒸汽用于工艺生产后形成的凝水不回锅炉，锅炉补水需要预热。

二、节能方案

2.1 方案基本原则

非电空调是采用废热为能源，制冷供热的设备，结合现场余热情况及用冷用热需求，按照以下原则综合利用。

（1）最简、最近原则——生产工艺过程中的余热采用最简单的方法直接利用于工艺生产过程中。

（2）经济性原则——采用新的技术或新的方式替代原来方式所获得的经济回报及投资回报等。

2.2综合利用方案

根据现场调研的情况并结合项目中的冷热需求，初步拟定三种余热的利用形式：

（1）烟气余热利用形式

本项目中涉及到的烟气为低温的燃煤烟气，主要特点在于烟气量大、烟气中含有微量粉尘和SOX及NOX未脱除。主要利用方式如下图所示：在烟气的排烟口位置安装烟气换热器，用于回收烟气热量，在夏季时产生90℃的热水用于驱动热水型非电空调用于电厂办公建筑的制冷；冬季利用烟气换热器产生65℃的热水用于电厂办公建筑采暖。

采用本方案可以替换目前电厂办公楼区已使用十几年的空调系统，采用余热制冷，起到节省能源的目的。本方案中可选择一台BDH200三段式热水机提供约1163kW制冷量满足建筑的制冷需要。

存在的难点：燃煤烟气的热量回收一直是电厂余热利用的难点，虽然烟气流量大，但温差小，主要以显热为主，以本项目为例，750000立方烟气由155℃降温至80℃烟气热量约14MW。另外一个难以解决的问题在于烟气中含有微量粉尘和SOX及NOX未脱除。粉尘容易造成换热器堵塞而SOX及NOX在温度下降过程中容易产生露点腐蚀，对换热器的材质要求非常高。

其它可利用的形式：直接采用烟气换热器加热锅炉的补水。此种方法投资最低，系统简单，回收期短，以650吨锅炉为例，每小时补水量约为400吨，回收烟气热量可以将补水提升30℃左右。同样对换热器要求非常高。

相比较而言，烟气直接预热锅炉补水是最简单、投资最省的利用形式，如在换热器上能解决腐蚀和堵塞问题，可以实现比较好的节能效果。

（2）90℃蒸氨废液利用形式

90℃的高温水主要利用形式有两种：（1）用热水驱动热水型非电空调制冷；（2）采用90℃热水驱动非电热泵产生100℃以上热水再进闪蒸罐产生蒸汽。根据目前项目的情况采用热泵制取蒸汽更符合实际需求。

具体的流程如下图所示：出第一闪蒸器的90℃蒸氨废液分两支进入热泵机组，一支降温至80℃回收10℃的热量排出，另一支升温至120℃送入第一闪蒸器进行闪蒸产生蒸汽用于生产工艺。机组运行过程中需要一定量冷却水。本项目中可选择两台BDH1000-R2型热泵机组。

应用的难点：由于90℃的废热水为蒸氨废液，里面含有一定的杂质对于机组的防腐要求高和并且存在结垢可能性。水质检测结果见下表中所示。

检测项目 检测结果

固含量% 5.15

PH值 11

总硬度（以CaCO3计），mg/L 6.9×104

氯化物，mg/L 7.85×104

硫酸盐，mg/L 821

硫化物，mg/L 0.203

碳酸盐（CO32-），mg/L 60.3

镁，mg/L ＜0.002

钙，mg/L 2.76×104

水质的主要问题在于水质中的固含量比较大易结垢，氯化物含量高容易引起腐蚀。

解决方案：蒸氨废液氯离子极高，因此只能用钛管。并且热源水管板、水室也要考虑采用钛钢复合板，不锈钢和钢复合都不行。热源水水盖考虑可拆洗，因为将来可能堵塞。热源水水盖可以采用整块三元乙丙橡胶板（或者氟橡胶板），起密封和防腐双重作用。由于存在硫酸钙结晶的可能性，因此热源水出水温度最好在80℃。此时硫酸钙溶解度最大，比较不容易结晶、结垢。如果将来结垢，可采用特配清洗剂清洗。机组根据结垢情况定期打开水盖检查，及时进行清洗。

（3）低温冷却水的利用

热电厂以抽凝发电机组为主，需要为生产工艺提供大量蒸汽，同时也会有大量冷却水产生，温度约45℃左右。由于热电机组蒸汽凝水并不回收再利用，因此需要补充大量锅炉补水。

传统方式为经蒸汽多级加热后再补入除氧器水箱中，以发电量为50MW的热电机组为例，最大抽气量为90吨，每小时将35℃的软水升温至103℃需要消耗大约8.3吨加热蒸汽。本项目中可考虑采用非电热泵回收低温冷却水热量来预热锅炉补水。具体流程如下图所示：采用发电机组的蒸汽作为驱动热源，驱动蒸汽型热泵回收45℃电厂冷却水的热量，将35℃的锅炉补水加热至90℃再补入除氧器水箱中。以50MW的热电机组为例，配置一台BDS400-R1型热泵机组，蒸汽消耗量下降至5.2吨。

三、经济性分析

3.1.蒸氨废液利用形式

本项目中采用热泵机组将90℃的蒸氨废热加以利用，按2500m3/h每小时计算，其中约有2143m3/h废液进入热泵机组降低至80℃排出；另外357m3/h废液由90℃升温至120℃再回流至第一闪蒸罐内闪蒸成蒸汽。整个系统回收的热量为12.5MW热量，按一吨蒸汽0.7MW计算，相当于产生了18吨蒸汽。

纯碱厂每年运行时间在8000小时左右，采用热泵每年可节省蒸汽量为14.4万吨，按1吨蒸汽成本为125元测算，一年可节省1800万元。