某造纸厂节能减排方案设计设计

本科毕业设计（论文）题 目 某造纸厂蒸汽系统节能减排 方案设计 学生姓名 专业班级 学 号 院 （系） 指导教师 完成时间 毕业设计（论文）任务书题目 某造纸厂蒸汽系统节能减排方案设计 专业 学号 姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容：某造纸厂的蒸汽系统由某型10T燃煤锅炉为提供所需蒸汽，蒸汽进入造纸机的烘缸内对纸张进行加热烘干。本课题要求学生根据造纸机的工作情况，对蒸汽进行复合利用，以达到节能减排提高蒸汽利用效率的目的。基本要求： 根据图纸资料，确定设备进行优化 进行方案的比较论证。 选择制定系统控制方案。 对蒸汽系统使用设备进行选型。 绘制系统图纸并对系统节能情况进行评价。参考资料： 1、给定工程概况资料2、中国供暖通风空调设备手册，叶志谨，煤炭工业出版社3、暖通空调，陆亚俊，中国建筑工业出版社完 成 期 限： 指导教师签名： 专业负责人签名： 年 月 日某造纸厂蒸汽系统节能减排方案设计摘 要本文所论述的蒸汽系统节能减排的对象是某造纸厂，由于企业对蒸汽系统的专业知识和技能的缺乏，所以在开展蒸汽系统节能工作时往往是有局限性的。要想在蒸汽系统进行有效的节能工作，必须了解系统的现状和行业先进水平，必须发现现有系统的问题，然后对症下药提出完善的解决方案。为了提高市场竞争力，节约能源，减少污染排放，本文主要对热泵控制节汽技术、电机系统变频节电技术以及燃煤锅炉技术进行改造，讲述了热泵控制节汽技术的功能和工作原理、电机系统变频节电技术的技术原理与改造方案以及燃煤锅炉技术存在的问题和循环流化床锅炉技术的工作原理。本设计要达到的目标是：在同等的产量下，减少对煤、汽、电等能源等利用以及减少污染物的排放，使蒸汽系统更加经济合理、更加节能。关键词蒸汽系统 节能减排 热泵控制 电机变频 燃煤锅炉A PAPER MILL STEAM SYSTEM FOR ENERGYCONSERVATION AND EMISSIONSREDUCTION PLAN DESIGNABSTRACTSteam system energy-saving emission reduction described in this article is committed against a paper mill. Steam system due to lack of professional knowledge and skills, so in the developing steam system energy-saving job tend to be limited. To work for effective energy saving of steam system, you must understand the system status and advanced levels, should detect problems of the existing system, then the remedy to come up with sound solutions. To improve market competitiveness, savings energy, reduced pollution emissions. This main on hot pump control section steam technology, and motor system frequency saving technology and coal-fired boiler technology for transformation, tells has hot pump control section steam technology of features and work principle, and motor system frequency saving technology of technology principle and transformation program and coal-fired boiler technology exists of problem and cycle stream of bed boiler technology of work principle. The objectives designed to achieve are: under the same production and less on coal, gas and electric energy use and reduce emissions of pollutants, making steam system more economical, more energy-efficient.KEY WORDS steam system energy conservation and emission reduction heat pump control motor frequency conversion coal-fired boiler目 录中文摘要I英文摘要II1 绪论12 纸机热泵控制节汽技术改造22.1 现有传统通气方式存在的问题22.2 纸机喷射热泵控制节汽技术原理22.3 纸机喷射热泵控制节汽技术改造方案42.4 纸机热泵节汽技术改造效果73 电机系统节能改造83.1 生产过程电耗高的主要原因83.2 电机系统变频节电技术原理83.3 变频控制节电改造93.4 拟改造电机系统103.5 电机系统改造节能效果124 燃煤锅炉技术改造134.1 现有锅炉存在问题134.2 循环流化床锅炉技术原理144.3 锅炉技术改造154.3.1 锅炉运行流程154.3.2 锅炉主要技术参数154.4 燃烧系统164.4.1 燃烧系统164.4.2 点火油系统174.5 上煤系统174.5 除灰部分184.5.1 除渣系统工艺流程184.5.2 除灰系统工艺194.5.3 灰、渣综合利用194.6 化学水处理系统194.7 锅炉改造后效果215 环境保护225.1 主要污染物225.2 污染防治措施226 节能分析246.1 设计原则246.2 节约能源的主要措施246.2.1 建立能源管理机构246.2.2 加强能源计量256.2.3 工艺技术节能措施256.3 节能量测算256.3.1 节能量确定原则256.3.2 单个产品的节能量计算方法266.3.3 计算项目节能量277 结束语28致 谢29参考文献301 绪论能源是支撑经济社会可持续发展的重要决定因素，节能降耗是落实科学发展观的重要内涵。其中，造纸工业与国民经济的发展息息相关，随着社会的不断进步，它也逐步成为资金、技术、能源都较密集的“基础原料的工业”。目前，我国其他省、市、自治区都有造纸企业，其中绝大多数是中小型造纸企业。由于原料结构不合理、科技水平较低、生产工艺和设备落后及污水处理设备部到位，造成造纸行业能耗大，污染严重，已经成为政府和社会关注的问题。随着世界能源形势逐步缺乏，能源管理的重要性就愈发显现出来。我国一次能源的70%以上由全国55万台锅炉说消耗，其中工业锅炉有53万台，60%左右的容量为蒸汽锅炉，共计消耗4.4亿吨标煤，占整个国家能源消耗的19.8%，蒸汽系统的能源使用状况不容乐观，所以，节约热能作为重要项目越来越受到企业的重视，合理的设计、配套和维护热能系统能够节约大量宝贵的资源，降低生产成本，提高企业的市场竞争力。从工业革命以来，蒸汽作为最佳的能量载体在工业和民用领域广泛使用。在我国，工业和民用蒸汽管网非常庞大。据2001年统计，全国在用蒸汽锅炉约35万台，总蒸发量达78万吨/小时（不含电站锅炉）。但是，长期以来，国内普遍存在对蒸汽品质和蒸汽输送管网的不重视，甚至在国内一些行业规范中也有这种体现，由此造成了大量能源的浪费，蒸汽加热效率偏低，设备控制不稳定，管道经常性严重水锤等。蒸汽系统的节能涉及了蒸汽的生产、输送、分配、转换、应用、控制、计量、安全、维护等诸方面。蒸汽系统的节能越来越引起石化、造纸厂、电厂、集中供热、钢铁等行业的重视。蒸汽作为工作流体和热传导的介质广泛应用于造纸厂、集中供热，电厂的动力源，石化等生产工艺过程热源，加湿等用途。蒸汽具有分配简单、输送方便、控制简单等特性。极具工业使用价值。蒸汽具有很高的热容量，在分配管网中热量传递较为简单。在追求节能和环保的当今社会，蒸汽的有效利用及节能是迫切需要解决的问题2 纸机热泵控制节汽技术改造2.1 现有传统通气方式存在的问题该厂现有全部4台1450型-3400型纸机均采用传统的三段（两段）通气方式，即蒸汽流动方向与纸页运行方向相反，每个通气段产生的冷凝水经汽水分离器产生的二次蒸汽供下一段烘干使用。在实际运行过程中存在着各段烘缸压差小，在暖缸、纸机提速、车速调整和断纸等工况时导致烘缸排水不畅，使烘缸内部水位升高，影响传热效率，造成蒸汽浪费。现有通气管路中使用普通阀门进行减压和调整流量，损失了蒸汽功。冷凝水回收部分采用传统汽水分离器，大量蒸汽直接排放到环境中，回用冷凝水温度低，造成能源严重浪费。该厂纸机现有三段通汽方式见图2-1。图2-1 改造前通汽方式2.2 纸机喷射热泵控制节汽技术原理热泵的种类很多，在造纸机干燥部分通常采用蒸汽喷射式热泵供热系统，在传统的热力系统中采用阀门进行节流式减压造成能量贬值，即将新蒸汽进行节流减压，满足纸机烘缸用气品位的要求。在热泵供热系统中，蒸汽喷射式热泵作为引射式减压器用于热力系统，同时作为热力压缩机将低品位的二次蒸汽增压后在使用。蒸汽喷射式热泵是一种没有运转部件的热力压缩机，它利用工作蒸汽减压前后的能量差为动力，将汽水分离罐中产生的二次蒸发汽增压后回收再利用，从而降低了汽水分离罐的工作压力，加大了纸机烘缸的排水压差，是一种高效节能设备。蒸汽喷射式热泵主要由喷嘴、接受室、混合室及扩压室组成。喷射式热泵的工作原理是以蒸汽减压前后的能量差为动力，高压蒸汽通过喷嘴时产生高速气流，在喷嘴出口处产生低压区，在此区域将低压蒸汽吸入设备，高压蒸汽在膨胀的同时压缩低压蒸汽，用高压蒸汽的裕压提高低压蒸汽的品位，然后通过混合室进行良好混合，混合后的蒸汽再通过扩压室恢复部分压力损失，达到要求的蒸汽压力后供给热用户使用。根据高、低压蒸汽的参数可以对设备进行不同的结构设计，得到各种压力等级的蒸汽，满足不同热用户的要求。通过蒸汽喷射式热泵吸入的低压蒸汽既可以是放散的废蒸汽，也可以是凝结水产生的闪蒸汽，使低焓热能得到充分利用，达到节约能源的目的。蒸汽喷射式热泵的节能率可以达到35%左右，具有很好的实用性。工作蒸汽以很高的速度通过喷嘴进入接受室，将汽水分离罐中产生的二次蒸汽吸入，同工作蒸汽一并进入混合室，工作流体和引射流体进行速度均衡和压力提高之后进入扩压室，在扩压室中流体的动能转变为势能，将流体的压力提高到烘缸所需要的蒸汽压力，供给各个烘缸用汽。热泵主要由1喷嘴、2集汽室、3混合室、4扩压室组成。如图2-2所示。图2-2 热泵示意图本项目采用可调式喷射热泵控制系统，见图2-3，图2-3 可调节热泵喷射式热泵没有运转部件，主要部分以不锈钢材质制成，其运行非常可靠。热泵以少量新鲜高压蒸汽作为动力，高速通过热泵喷嘴时产生的抽吸力将汽水分离器中的二次低压蒸汽吸入热泵内，通过混合后功能转换获得高压力蒸汽重新回用于烘缸中。热泵系统的控制采用流速控制方法，并应用计算机根据纸机的生产状况，对每组烘缸的热平衡参数进行模拟计算，得到最佳的二次蒸汽流速控制参数，从而实现二次蒸汽流量恒定，保证烘缸水位最佳，是烘缸传热效率最高，纸页水分蒸发量最大。热泵进口蒸汽干管上设有流量和压力调节阀，当用汽工况和新鲜蒸汽参数发生变化时，通过热泵自身调节机构调整通过蒸汽喷嘴的有效面积，改变新鲜蒸汽流量来满足用汽工况参数要求，在新鲜蒸汽流量变化过程中，热泵入口新鲜蒸汽压力不变，即新鲜蒸汽单位流量做功能力不变，只改变了通过热泵喷嘴的蒸汽流量。喷射式热泵控制系统技术非常适用造纸过程中纸页的干燥，适应纸机各种生产负荷变化，满足纸机生产车速、产量、产品定量变化和停机、开机过程要求，具有投资小、占地少、运行可靠、易维护、改造难度小、运行费用低等特点、采用喷射式热泵控制系统技术改造原有的烘缸三段通汽工艺，节约蒸汽量10-25%。是纸机节约蒸汽、降低单位产品汽耗最有效的技术方法之一，本方案选取15%节汽率。2.3 纸机喷射热泵控制节汽技术改造方案该厂现有全部4台纸机均进行喷射式热泵控制系统技术改造，所有纸机改造内容和采用的技术原理相同。本项目采用喷射式热泵控制系统，热泵以少量新鲜蒸汽作为动力，新鲜蒸汽高速通过热泵喷嘴时产生的抽吸力（文丘利原理）将汽水分离器的二次蒸汽吸入热泵内，通过混合后获得高品位的蒸汽重新回用于烘缸中。热泵系统的控制采用流速控制方法，计算机根据纸机的运行状况，对每组烘缸的热平衡参数进行模拟计算，得到最佳的二次蒸汽流速控制参数。系统应用计算机通过调节热泵喷嘴蒸汽的有效面积，控制二次蒸汽管道上的孔板前后压差不变，实现二次汽流量恒定，保证烘缸水位最佳，使烘缸传热效率最高，达到节约蒸汽、提高产品质量和产量的目的。纸机使用0.49Mpa的饱和蒸汽供纸机压力控制回路使用。供热设计采用三级扩容闪蒸，三段热泵，三段通汽（1450型纸机为两段），末端设有热回收的（用于热风系统预热）闭式冷凝水的热泵供热系统。喷射式热泵控制系统工艺见图2-3图2-3 喷射式热泵控制系统工艺流程进入高温段烘缸新蒸汽直接进入本段烘缸，进入高温段烘缸蒸汽压力控制器检测本段蒸汽压力，按照要求调节、控制蒸汽流量，稳定本段烘缸的用汽压力；本段排水由该段与中温段之间压差保证，其差值不得低于60kPa,压差控制器检测本段蒸汽集管及回水集管间压力差，按要求调节阀门开度，控制二次蒸汽排出量，稳定本段烘缸排水所需压差。冷凝水直接排到汽水分离罐，产生的二次蒸汽供中温段再利用，高温段汽水分离罐的冷凝水排到中温段汽水分离罐，液位由液位控制器稳定在要求范围内。特殊情况下，当液位超出上限位时，系统启动冷凝水泵，保证液位稳定，不凝气体随二次蒸汽排到中温段。进入中温段烘缸蒸汽分别来自闪蒸罐的二次蒸汽和由主蒸汽管路直接进入本段烘缸的新鲜蒸汽。由压力控制器检测本段蒸汽压力，按照要求调节、控制蒸汽流量，稳定本段烘缸的用汽压力；本段排水由该段与低温段之间压差保证，其差不得低于60kPa，压差控制器检测本段蒸汽集管及回水集管间压力差，按要求调节阀门开度，控制二次蒸汽排出量，稳定本段烘缸排水所需压差。冷凝水直接排到汽水分离罐，产生的二次蒸汽供低温段再利用，中温段汽水分离罐的冷凝水排到低温段汽水分离罐，液位由液位控制器稳定在要求范围内。特殊情况下，当液位超出上限位时，系统启动冷凝水泵，保证液位稳定；不凝气体随二次蒸汽排到低温段。进入低温段烘缸蒸汽分别来自闪蒸罐的二次蒸汽和由主蒸汽管路直接进入本段烘缸的新鲜蒸汽。压力由控制器稳定在0.5kgf/cm2左右，冷凝水排到冷凝水箱，冷凝水由泵打回到锅炉房。另外，系统设置有暖缸程序和断纸程序。另外，热泵供热技术可以实现如下调节自动控制：（1） 成纸水分控制干燥段热泵供热系统用于成品纸水分控制，由成品纸的含水量测值替代热泵2出口蒸汽压力给定值，通过调节热泵3的供出蒸汽压力及供汽量实现成品纸的水分控制。（2） 各段烘缸供汽压力及供汽量控制由热泵出口的蒸汽压力指示控制装置控制相应各台热泵工作蒸汽调节阀的开度，调节热泵的供汽压力及供汽量，满足纸机各段烘缸用汽压力和用汽量的要求。（3） 压差控制由蒸汽压力差值指示控制装置以调节阀的型式控制II段、III段烘缸的排水压差。（4） 液位控制由液位指示控制装置采用调节阀控制和保持一级、二级及三级闪蒸分离罐一定的液位。（5） 蒸汽入口控制在蒸汽入口的主干管上采用压力指示控制装置使热力系统供汽压力稳定，并可以编制程序，进行纸机开车、停车及断纸计算机或自动化仪表控制。纸机热泵节汽技术改造主要工艺参数见表2-1 表2-1 热泵技术改造工艺参数 序号名称单位数据备注1年纸机工作天数d3402日纸机工作小时h243纸机使用蒸汽压力Mpa0.49新鲜蒸汽4全部纸机生产能力t纸/a11万5改造前平均吨纸汽耗t/t纸2.86项目实施后节汽率%157改造后平均吨纸汽耗t/t纸2.382.4 纸机热泵节汽技术改造效果依据同类企业改造后实际数据，热泵技术改造节汽率为10-25%，本论文节汽率按15%计，改造前纸机年总汽耗30.08万吨，现有锅炉平均热效率为60%。年节汽量：308000吨15%=46200吨年节能折标煤：46200吨0.1523=7036吨热泵节汽改造后吨纸蒸汽消耗由原来的2.8吨降低到2.38吨，达到国内较为先进水平。改造后纸机年用汽量减少46200吨，按现有锅炉热效率60%计，年节约标煤7036吨。改造后纸机年总汽耗为261800吨。若管网年蒸汽损失扔按15400吨计，锅炉供气量33.97吨/h即可满足实际生产需要。3 电机系统节能改造3.1 生产过程电耗高的主要原因该厂电动机负荷率低，经常处于轻载或空载状态，功率因数普遍不高，负荷率低，则功率因数愈低，无功功率相对于有功功率的百分比更大，显著的浪费电能，变压器利用率低，用电电压跌落严重。该厂22千瓦及以上大功率电机装机容量为4832KW，占总装机容量的35%，其运行和电力消耗不能随设备负荷变化进行调整，只能以定速模式运行，存在启动电流大、受机械冲击能力小，电气保护性能差等缺点，造成电耗高、电机和设备易损坏。因此选择对配电和电机控制系统进行节电改造，解决生产过程电耗高的问题。3.2 电机系统变频节电技术原理变频调速节能技术是一项集现代先进电力电子技术和计算机技术于一体的高效节能技术，在工业应用中显示出强劲的竞争力，其应用领域也在迅速扩展。变频调速技术用于可变转速的电机上，具有调速性能好、节能效果显著、运行工艺安全可靠等优点，对于提高劳动生产率、降低能耗具有重大的现实意义。变频节电技术是国际国内使用较为广泛和成熟的通用节电技术，它是针对具有富余变量系统中的负载电动机，由变频器内设的计算机对被控对象运行状态反馈的信号进行运算比较，在被控对象具有富余量的情况下，降低电动机的运行变频而达到节电的目的。变频节电产品的核心部件是变频器，在当前市场上无论是国产或进口变频器中，其本身就具备了可编程控制器，检测反馈信号通道，对负载电机的内阻自测补偿，远程控制通信RS485通道等重要功能，同时又具备过载、过流、短路、过压、欠压、软启动等保护功能。节电基本原理是，当电动设备处于不同的工作状态（如：空载、轻载、半载、满载、超载）时，通过以微电脑CPU为核心的中央控制系统，根据负载的工作状况，动态调整供给电动设备的用电参数（如：电压、电流、有功量、无功量、频率、功率因数等）达到转矩与负载精确匹配，使电动设备保持在最经济的运行状态，降低能耗，节省电费，另外当用电设备发生过流、过压、欠压、节电装置过热等故障时，通过保护电路发出信号及时对用电设备、节电装置进行保护，并通过显示屏显示出故障代码。3.3 变频控制节电改造用调整电机转速的方法同样可以调整供水压力、风机风量等。由于水泵、风压等基本上属于恒转矩负载，用变频调速的方法调整外部负荷能使电机的输出功率基本上与转速成正比关系，达到很好的节电效果。我们采用具有矢量控制功能的LG变频器，可使电机在低速时也能提供满足负载需要的转矩。同时，LG变频器的自动节能模式可使电机在满足负载转矩要求下以最小电流运行，达到更好的节电效果。采用变频控制系统所带来的效果如下：（1）以变频器调整电机的转速来调整负荷，使电机输出的功率与负荷需求基本上成正比关系，始终使电机高效率工作，以达到理想的节电效果。（2）利用变频器的节能模式，可使电机在轻载时以最高的效率运行，减少不必要的电能损耗。（3）根据严格的EMS标准，高效的PWM变频器使用高速低耗的IGBT降低谐波失真和电机的电能损失。（4）可使电机启动、加载时的电流平缓上升，没有任何冲击；可使电机实现软停，避免发生电流造成的危害，有利于延长设备的使用寿命；避免因电流峰值带来的电力公司的罚款；（5）采用变频控制系统后，可以实时监测供水、风、汽等管路压力，使管路中的压力保持恒定，提高生产效率和产品质量。（6）由于电机在高效率状态下运行，功率因数较高，降低了无功损耗，节约了大量电能；（7）保存原释放阀系统，在必要时可参加调节，增强系统的可靠性。总之，采用变频智能控制系统后，不但可节约30-40%的电力费用，延长设备的使用寿命，并可实现“恒压供水”的目的，提高生产效率和产品质量。设备在启动时，启动和加减速运行时要求变频器反应快速，因此，我们选用LG变频器。调节方式采用闭环自动调节，控制系统根据压力传感器检测到设备出口的压力信号值，经过A/D模拟数字转换单元的信号转换后，通过可编程控制器（PLC）和变频器调整单台电机的转速，保证电机以最小的功率输出，在精确控制压力的同时，实现电机的软启动以延长设备的使用寿命。当变频器及PLC发生故障时，自动切换到原软启动柜工频电源运行，以保证设备的正常工作。变频改造主要配置如下：（1）变频器（2）控制系统可编程控制器、A/D、D/A扩展功能模块（3）温控器（4）压力传感器（5）主断路器（6）交流接触器（7）热过载继电器（8）电器柜（9）指示灯、转换开关、按钮（10）交流电压表、交流电流表、互感器（11）数码LED显示器（12）高稳定度开关电源（13）控制电源滤波器3.4 拟改造电机系统需要进行变频改造电机如表3-1 表3-1 需改造电机设备表 单位序号传统点电机型号功率（kw）数量合计功率（kw）34001碎浆机浆泵Y180L-422488纸机2碎浆机Y355M-61202240生产线3面碎浆机Y315L-610022004衬浆除渣器Y225M-4452905芯浆除渣器452906复卷机Y250M-4501507压光机4个组缸Y200L-43041208真空泵纸机Y225M-44541809脉冲泵Y180M-22224410纤维分离机Y225M-445418011表磨（面浆）75215012芯磨（芯浆）YSZM110333013压力筛Y315M-690218014大磨Y355M1-6165233015引风机Y200L-425615016水厂空压机Y250M-42024017多机泵（车间）水泵Y180L-42048018浆泵（制浆楼二段）Y180L-42212218801主压Y180M-4221222大缸Y180M-42212231组缸Y180M-4221224压榨Y180M-42212252组缸Y180M-4221226330浆磨Y180M-42281767里提浆泵Y200L2-63041208里碎浆机Y280M-6501509面碎浆机Y280M-65015010纤维分离机Y225M-64514511浆渣分离机Y250M-63713712380浆磨Y250M-637414816001里浆碎浆机Y250M-6451452面浆碎浆机Y250M-6451453里浆磨380Y250M-63741484面浆磨Y250M-63741485里浆提浆泵Y180M-4223666面浆提浆泵Y200M-4301307一压Y180M-4221228二压Y180M-4221229压榨Y200M-43013010主压Y200M-43013011一组缸Y180M-42212212二组缸Y180M-42212213大缸Y180M-42212214501碎浆机Y250M-6552110纸机2浆泵（碎浆机用）Y180L-422244生产线3盘磨8043204压力筛Y150M-65042005真空泵451456引风机222447鼓风222448浆泵22244合计11248633.5 电机系统改造节能效果电机变频控制改造后节电率理论值为40%。全厂22千瓦及以上电机容量4863千瓦，目前企业正常生产耗电量为每吨产品平均耗电620千瓦时，企业目前年产11万吨产品，年总耗电量为6820万千瓦时，经过电机（45%的电机作改造）系统变频改造后，改造部分耗电节省按30%计。年耗电量减少：6820万（千瓦时）45%30%=920.7万（千瓦时）年节约折标煤：920.7万千瓦时0.35=3222.45（吨）项目实施后，吨纸电耗由原来的605千瓦时降低到536.3千瓦时4 燃煤锅炉技术改造该厂纸品加工厂动力车间有4-10t/h各种燃煤蒸汽锅炉7台，合计设计蒸发量42t/h，供应该厂的全部生产用汽。现有锅炉使用的原煤年需用量为68990吨，由汽车运到厂内，煤质情况见表4-1 表4-1 现有锅炉煤质成分 项目符号单位数量工业分析收到基水分M%3.8收到基灰分A%27.32挥发分V%25.46收到底基位发热量QKJ/kg21040元素分析碳C%50.19氢H%3.32氧O%7.51氮N%1.17全硫S%0.574.1 现有锅炉存在问题首先公司现有锅炉使用时间较长，装备水平差，煤燃烧效率低（60%），没有脱硫设施，除尘设施落后（除尘率95%），由此造成综合能耗高，废气排放量大，造成严重的大气污染，主要部件存在老化、效率低、维修量大、影响正常生产和潜在安全隐患等；供气量严重不足，现有锅炉按100%产汽量计算，每小时产汽42吨，实际供汽量每小时不足40吨左右，由于供汽不足，严重影响了公司正常生产，因此，公司决定新增1台35t/h中温中压循环流化床锅炉，同时淘汰原有总计42t/h的7台老式锅炉。4.2 循环流化床锅炉技术原理循环流化床锅炉技术是国际上70年代中期发展起来的一项燃煤技术，具有燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、负荷调节比大和负荷调节快、综合利用效果良好等优点，该技术因其低温动力控制燃烧、高速度高浓度通量的固体物料流态化循环过程、高强度的热量质量和动量传递过程及炉内直接脱硫脱硝等特点，而成为一种低污染燃烧技术，还由于其在煤种适应性和热负荷能力以及污染物排放上有一定的优势而迅速发展。循环流化床锅炉的技术特点：（1） 在燃烧过程中能有效控制NOX和SO2排放。流化床燃烧的特点是低温燃烧，床内惰性热物料占全部床内固体物料的95%以上，床内含碳量只占1.95-2.18%，因而燃烧温度可控制在800-900。NOX的生成与燃烧温度和过量空气等有直接关系，循环流化床锅炉燃烧时产生的NOX远低于煤粉炉，其生成量仅为煤粉燃烧的1/3-1/4。（2） 燃料适应性广循环流化床锅炉能燃用一切种类的燃料，并达到很高的燃烧效率。（3） 燃烧热强度大、床内传热能力强循环流化床锅炉的炉膛容积热负荷为1.5-2MW/m3，是煤粉炉的8-11倍，这就使循环硫化床锅炉的炉膛截面和容积可小于同容量的链条炉、鼓泡床锅炉甚至煤粉炉。（4） 负荷调节性能好、调节比大循化流化床锅炉能够适应负荷的快速变化，负荷调节比大。（5）综合利用效果好由于燃烧温度低，灰渣不会软化和粘结，燃烧的腐蚀作用比常规锅炉小，此种灰渣可用作制造水泥的掺合料或其他建筑材料的原料。目前，国内的东方锅炉厂、哈尔滨锅炉厂和上海锅炉厂三大锅炉制造厂通过与国际上先进的锅炉制造商合作以及转让国外先进技术，已经具备生产技术可靠，水平先进的循环硫化床锅炉能力。此外，具备生产循环硫化床锅炉能力的还有无锡锅炉厂和济南锅炉厂等。35t/h循环流化床锅炉为国内成熟产品。综上所述，本项目采用中温中压循环流化床锅炉在技术上是合理的，在实践上也是可行的。4.3 锅炉技术改造淘汰原有效率低、设备老化的锅炉7台，考虑企业的今后的发展，拟建设1台35t/h中温中压循环流化床锅炉，其建设地点在原有2台10t/h锅炉位置 锅炉运行流程改造后锅炉运行流程见图4-1图4-1 改造后锅炉运行流程 锅炉主要技术参数采用循环流化床锅炉，中温中压、单汽包自然循环、二次离回燃装置、半露天布置。锅炉主要技术参数为：型号： JG-35/3.82-M 排渣方式： 固态排渣额定蒸发量： 35t/h 点火方式： 床下油点火 过热蒸汽压力： 3.82Mpa 数量：1台过热蒸汽温度： 450 排烟温度： 145锅炉热效率： 88% 给水温度： 1044.4 燃烧系统4.4.1 燃烧系统根据本工程设计煤种，选用循环流化床锅炉。循环流化床锅炉是一种普遍采用的燃煤动力设备，其具有高效率和低污染的特点。燃烧系统主要流程如下：（1）锅炉要求煤的粒度为0-10mm，其中粒度为0-3mm的占30%一下。燃煤从储煤仓下落至炉前给煤机，经过给煤管，在给煤管上播煤风的作用下进入燃烧室内。给煤量通过调节给煤机的运行速度来控制。（2）锅炉燃烧所需空气分为一次风和二次风，其中一次风占总风量的60%。一次风机送出加压冷风，其绝大部分经下级空气预热器加热后由炉床底部风室经布风板进入炉膛，少量冷风经回灰系统的J型阀进入炉膛。二次风机送出加压冷风，经上级空气预热器加热后由二次风口分段进入炉膛。（3）烟气由炉膛出口经过旋风分离器分离出大颗粒送回炉膛燃烧，烟气在经过省煤器、上级空气预热器、下级空气预热器、电除尘器、脱硫装置、干燥塔，由引风机吸出经烟囱排出。（4）锅炉的灰、渣分别由静电除尘器灰斗、炉床底部的排渣管排出进入灰渣处理系统。灰、渣产量比大约为1:1。燃烧系统主要辅助设备选型见表4-2 表4-2 燃烧系统主要辅助设备选型 序号设备名称型号及规格单位数量备注1送风机型号9-26No.14D，左135台3风量47121m3/h，风压12285pa电机型号Y3552-4，功率250kw2引风机型号Y4-73-11，,右135台2100kw380V烟风量97777m3/h，风压4011pa电机型号Y315M-4，功率185kw3静电除尘器YDC-30单室三电场效率99.5%台24烟囱高H=60m，上口径D=2.0m座15锅炉给煤机273台96原煤仓80m3座37仓壁振动器CZ1000振动力1000kg台0.2kw220V4.4.2 点火油系统锅炉采用轻柴油床下点火，为此需设置点火油泵房一座，油泵房内安装两台2CY-2.1/2.5-2型齿轮油泵及油过滤器等设施，油泵房外设置WG-II-50型地下卧式油罐一个。点火油系统主要设备选型见表4-3 表4-3 点火油系统主要设备选型 序号设备名称型号及规格单位数量1油罐50m3台12高效多级油水分离器LYSJ-2，Q=2t/h功率3.5kw台1内含污水泵、排油泵3粗滤油器DN65-Mpa 25孔/Cm2台14细滤油器DN40-1Mpa 100目/寸台25卸油泵流量30m2/h,扬程0.4Mpa台2功率11kw6供油泵流量4.5m2/h,扬程2.5Mpa台2功率20kw4.5 上煤系统（1）燃料来源及运输燃料为郑州煤，该矿资源丰富，煤源有保证。通过汽车运输直接运到煤场。（2）煤卸入煤场后，经推煤机堆成矩形煤堆，用推煤机送入地下煤斗，经煤斗下振动给煤机送入1#带式输送机，混煤经1#皮带输送机送至筛分破碎车间，经筛分破碎至合格粒度后，经2#带式输送机送至主厂房，有皮带输送机分配到各个炉前煤仓经螺旋给煤机送入锅炉炉膛内燃烧。（3）输煤设施输煤采用B=500mm，v=0.5m/s,q=40t/h带式输送机，采用三班运煤制，每班运行为4小时。在2#带式输送机上，设有电磁除铁器、电子皮带秤，实现三班运煤制，每班运行为4小时。（4）破碎筛分设施根据锅炉燃烧对入炉煤的要求，破碎机采用三级对轮式破碎机和两台高效振动筛，一台运行一台备用。（5） 给煤设施在地下煤斗出口处设有电动振动给煤机，将地下煤斗的煤给入1#皮带，进入输煤系统。（6） 除铁、除杂设施系统设有两级除铁、一级除杂设施，以保护系统的安全运行。（7） 燃料煤煤质分析原煤煤质与改造前煤质相同，其分析见表4-14.5 除灰部分除灰系统设计原则：灰渣分除、灰干除、渣湿除，灰渣全部综合利用（制作免烧砖）。除灰系统按135t/h锅炉设计，锅炉除尘采用THOG30-2/1静电除尘器，共有2个灰斗，除尘效率99.5%，烟气处理量9000m3/h，入口烟气浓度41g/nm3。配套建80米烟囱，静电尘器配套建旋流板除尘脱硫塔，经脱硫塔后除尘效率达到99.5%，脱硫塔用碱水使脱硫效率达到90%以上，锅炉排灰渣见表4-4表4-4 灰渣排放情况锅炉容量时间单位渣灰灰渣总量135小时吨0.740.741.48日17.7617.7635.52年60386038120764.5.1 除渣系统工艺流程除渣系统采用FSG风水冷却式滚筒冷渣机方式连续运行。冷渣机主要由内部固定螺旋叶片的双层密封管进料与排风装置、进出水装置、传动装置和底座组成，当套筒由传动装置驱动旋转时，锅炉排出的高温炉渣在套筒内由螺旋叶片导向前进，冷却水连续均匀的通过套筒封间，冷却风也不断的在套筒内通过，使热态炉渣逐步冷却排出，经带式输运机至渣场，用汽车外运至免烧砖场。其主要有以下特点：（1） 节能、降耗、环保、改善排渣岗位劳动强度和卫生条件。（2）冷却水可采用除盐水或软化水，以此来进行热交换加热锅炉给水，有利于降低燃料消耗，提高热效率。（3）设备转速低且可调，运行平稳，故障率低。（4）可连续排渣，渣量可以在大范围内连续调节，有利于稳定锅炉床压，保持锅炉燃烧物料厚度，降低渣的含碳量。（5）功耗低、噪声小，整机寿命高。4.5.2 除灰系统工艺除尘器所排细灰采用低正压气锁阀气力输送方式。静电除尘器下有两个灰斗，每个灰斗下接一台气锁阀，系统出力设计每小时5吨，可连续或定时输送。用输灰管道将灰送到灰库，灰库两座，容积为320m3，可以存放135t/h炉约80小时，灰库共设双路出口，一路通过汽车散装机装罐车外运，另一路通过双轴搅拌机，使灰成为含水率20-30%的湿灰，用一般车外运至烧砖场。仓泵需压缩空气由三台螺杆式压缩机（二运一备）。4.5.3 灰、渣综合利用锅炉产灰渣全部综合利用，为防止飞灰二次污染，本工程不设灰场，建有两座灰库，灰库按锅炉燃烧混煤进行设计，贮灰量按48小时考虑，设两座灰库，每座灰库有效容积200m3，已完全满足灰渣的回收。4.6 化学水处理系统（1）脱盐水量经过蒸汽和脱盐水平衡计算，需脱盐水总量平均为218t/h，所以脱盐水站出力平均为103t/h。（2） 脱盐水处理 公司现有脱盐水站一座，其水源来自深井水，系统出水能力120m3/h，工艺流程为：深井泵 无阀滤池 清水箱 多介质过滤器 一级反渗透 预脱盐水箱 阳离子交换器 除碳器 中间水箱 阴离子交换器 除盐水箱 除盐水泵。反渗透装置布置在原脱盐水站的电渗析车间内（原有电渗析装置拆除），新增阴、阳离子交换器等设备靠近原车间东侧布置。（3） 锅炉补给水锅炉给水质量标准：总硬度3.0e/L溶解氧15g/L铁50g/L铜10g/L油1.0mg/LPH（25）：8.5-9.2（4） 锅水、给水处理及水汽取样锅水处理锅水采用磷酸盐协调处理，选用两箱三泵式加药装置四套，设备布置在主厂房内。给水处理给水采用加氨及联氨处理，以使给水的PH值及含氧量符合给水品质的要求，加氨装置布置在主厂房内。水汽取样每台锅炉设置一台集中式水汽取样分析装置，高温架与仪表架分开布置，仪表架内设有导电度表、PH表、O2表等，样水采用全恒温，数据的收集、记录用计算机监控。取样装置布置在主厂房运转层。（5） 废液的处理本车间在生产过程中使用酸碱等物质，有酸碱废液产生，所以在化水车间外设有V=100m3中和池一个，化水车间产生的酸碱废液排入中和池后，加入适量新鲜酸液或碱液，经中和泵搅拌均匀，经检测达标合格后用于输煤系统冲洗喷晒。控制方式：水处理系统均采用手动操作方式。（6） 循环水处理循环水冷却采用两台DBHZ-100，Q=100t/h的玻璃钢冷却塔冷却，两台玻璃钢冷却塔同时使用，该设备安装在主厂房屋顶，总循环冷却水量为138t/h，蒸发损失、风吹损失、排污损伤共计约为3t/h。4.7 锅炉改造后效果改造前，7台合计42t/h老式锅炉平均效率为60%，按纸机节汽改造后实际需用供气量33.97t/h、仍使用原有锅炉计算，年耗标煤42217吨，锅炉改造后，使用一台35t/h循环流化床锅炉，锅炉实际效率按85%（设计效率88%）计，同样按锅炉改造后实际供气量33.97t/h计算，年消耗标煤34941吨，经测算，改造前后锅炉部分电耗及本身汽耗基本无变化。年节约标煤：42217吨-34941吨=7276吨5 环境保护5.1 主要污染物本项目主要大气污染物为锅炉排放烟气中的烟尘和二氧化硫，主要经常性排水为化学水处理废水、生活污水、含油废水等；主要固体废弃物为锅炉除尘器排放的烟尘、灰；主要噪声为锅炉和汽轮机设备排汽、运转设备振动产生的噪声。5.2 污染防治措施（1）大气污染物治理锅炉尾部排出的含尘烟气采用高效除尘器除去其中的绝大部分烟尘，使锅炉烟气达标排放。按照GB13271-2001要求，在烟道安装固定的烟气连续监测装置，此装置可连续监测烟尘、二氧化硫、氮氧化物，计算出瞬时值及每日、每月、每年的积累值，可按当地环保部门的要求输出相应报表，并可实现数据远传。（2）烟尘污染治理本工程烟尘经除尘器收尘，所收得的烟尘、灰全部送附近的水泥厂综合利用，不会对环境造成污染。除灰系统采用正压气力输送系统，将从除尘器和锅炉收集的灰通过仓泵书送到灰库，然后通过汽车散装机装罐车运至用户。（3）污水排放治理化学水处理站酸、碱废水采用中和池收集并进行中和处理，达标排放；含油污水使用隔油池对油污进行回收后排放；循环水排污水污染物含量较低，可直接排放；生活污水主要为地面冲洗及职工淋浴、清洗排水，污染物含量较低；少量卫生间粪便水，由化粪池和生活污水处理装置处理，排水水质可达到GB8978-1996二级标准要求。经治理后的生活污水和工业废水排入区域规划点，在污水排放口设监测取样装置和流量检测装置。（4）噪声噪声防治措施主要是选用噪声小或具有噪声控制措施的设备，在设备订货时提出噪声限值的要求（必要时需装设防声罩或带消声器）；在管道设计中合理选用支吊架型式，降低振动噪声；噪声较大风机、水泵鞥设备，布置在封闭的建筑物内，利用建筑隔声；锅炉对空排汽及安全门排汽等空气动力性噪声，采用消声器消声；通过合理规划布置，利用距离、地形地物等条件，减少厂界噪声。另外，在厂房建筑设计中，尽量使工作和休息场所远离强噪声源，设置值班隔声小室；对集控室等要求较严的地方保持密封，门窗设双层，并选用有隔声性能的门窗和有吸声性能的墙面材料。主要噪声类别见表5-1表5-1 主要噪声类别序号噪声类别噪声源产生特点频率特点1机械性噪声各类机械设备、泵体等由于机械设备运转、振动、摩擦、撞击等产生以低、中频率为主2电磁性噪声发电机、电动机等由于电磁场交变动力产生以低、中频率为主3空气动力性噪声风机运转、设备排污等由于气体流动产生具有低、中、高各种频率特性4其他噪声主要由运输机械交通噪声、人们日常噪声主要厂房噪声从声源发出后向外辐射，在传播过程中经距离衰减、地面建筑物屏蔽反射、空气及地表吸收、气象条件衰减后，厂界噪声水平低于55dB，对周围环境影响很小。锅炉启动排汽及设备安全阀排汽在安装消声器后噪声可降至95-100dB，由于属于偶发性噪声，时间极短，对环境影响不大。（6） 厂区绿化本项目充分利用厂内空地植草、植树、改善环境。降低噪声，清洁空气。在绿化植物的选择上考虑以吸收有害气体、净化空气及适应性强的植物为主，美化环境，减轻电厂对周围环境的影响。综上所述：通过采取有效的环保设施，所排放的大气污染物均低于国家和地方环保标准，对当地环境污染影响较小。 6 节能分析 热电联产项目本身具有节约能源、改善环境、提高供热质量、增加电力供应等综合效益，符合国家的节约能源政策和可持续发展的长远规划。6.1 设计原则（1）合理选择和利用能源根据国家有关能源政策和法规，在设计中因地制宜地选择能源种类、品种和质量充分利用社会集中供能，设计中所需二次能源和耗能工质尽可能争取相对集中供应或由专业单位供应。应尽可能做到能源综合利用，如能源的循环使用、重复使用和分级使用。（2）积极扩大应用新技术、新设备、新材料设计中要采用国家推荐的节能产品，严禁选用国家明令淘汰的耗能设备。（3）工艺布置工艺布置、储运、工艺流程等设计，力求使物流、能源流向便捷，尽量缩短供能半径及管网长度，减少管路损耗等。6.2 节约能源的主要措施6.2.1 建立能源管理机构企业设立能源管理小组，由主管能源的副总经理及专业技术人员、各科室及主要车间的有关人员参加，其主要职责是贯彻国家能源政策、法律。法规、标准，组织节能规划实施，管理和监督能源的合理分配与使用。车间设立能源管理小组，一般由车间主任担任组长。班组设能源管理员，负责本班组的能源管理使用工作。6.2.2 加强能源计量能源计量室一项重要基础工作，是掌握能源使用情况，制定定额和进行考核的依据，它对降低能耗，加强能耗管理，提高企业经济效益都有十分重要的意义。6.2.3 工艺技术节能措施（1）本工程本身就是一个综合利用资源、余热发电、节约能源的节能项目，项目提高了热能利用率，降低了供热供电成本，提高了全厂热效率。（2）对主要设备如汽轮机、锅炉、变压器、电动给水泵、风机等进行优化选型。（3）合理布置管道，使流向畅通，减少阻力，降低泵的能耗，达到节能的效果。加强热力设备、管道的保温，减少热能损失（4）锅炉风机、给水泵、凝结水泵等设置变频调速装置，降低能源转换损失和节流损失，节约厂用电。（5）设计中严格把关，禁止选用淘汰的机电产品，优先选用节能