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1、熔鹽谷電供蒸汽技術(shù)方案1. 概述本工程為生產(chǎn)和生活采暖用蒸汽技術(shù)方案，依據(jù)客戶要求，產(chǎn)生30t/h、0.40.44MPa、140150飽和蒸汽，谷電時(shí)間為 8h，供蒸汽時(shí)間為全天 24h、一年 10 個(gè)月共 300 天供蒸汽。為加快供汽體制改革、促進(jìn)地方政府職能轉(zhuǎn)變、激發(fā)市場活力，本方案承受熔鹽蓄熱供汽技術(shù)方案。與傳統(tǒng)供汽方案相比，本方案利用價(jià)格廉價(jià)的低谷電取代燃?xì)夂桶嘿F的頂峰電力，能夠降低企業(yè)運(yùn)行本錢， 提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)能效果明顯，同時(shí)能夠削減環(huán)境污染。2. 設(shè)計(jì)依據(jù)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)包括但不限于表 1-1 所列標(biāo)準(zhǔn)，所承受的標(biāo)準(zhǔn)以最版本為準(zhǔn)，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生沖突時(shí)執(zhí)行最為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。表 1-1執(zhí)2、行的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)名稱1GB50341-2022立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)2GB150-2022壓力容器3JB/T2379-2022金屬管狀電熱元件4GB/T151-2022熱交換器5GB/T50655-2022化工廠蒸汽系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)6GB/T16400-2022 絕熱用硅酸鋁棉及其制品7NB/T47013-2022 承壓設(shè)備無損檢測8JB/T4711-2022壓力容器涂敷與運(yùn)輸包裝9GB/T191-2022包裝儲(chǔ)運(yùn)圖示標(biāo)志10NB/T47003.1-2022鋼制焊接常壓容器11GB713-2022鍋爐和壓力容器用鋼板12GB 19189-2022壓力容器用調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板13GB 703、9-2022熱軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形、重量及允許偏差14GB/T 1591-2022低合金高強(qiáng)度構(gòu)造鋼15GB/T 25198-2022壓力容器封頭；16SH/T 3010-2022石油化工設(shè)備和管道絕熱工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；17化工工藝設(shè)計(jì)手冊第四版18換熱器設(shè)計(jì)手冊錢頌文19蒸汽和冷凝水系統(tǒng)手冊3. 工藝方案3.1 工藝描述利用谷電加熱熔鹽產(chǎn)生蒸汽的系統(tǒng)的工藝流程如下：3.1.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)在谷電時(shí)段，開啟熔鹽電加熱器和電加熱器側(cè)熔鹽泵，190低溫熔鹽通過低溫熔鹽泵由低溫罐抽出，進(jìn)入電加熱器加熱熔鹽，電加熱器承受管道式電加熱器，可以實(shí)現(xiàn)將190的低溫熔鹽加熱到 405的高溫熔鹽，加熱后的熔鹽進(jìn)入高4、溫熔鹽罐進(jìn)展儲(chǔ)存，谷電時(shí)間完畢后關(guān)閉熔鹽電加熱器和電加熱器熔鹽泵。3.1.2 供汽系統(tǒng)在供汽階段，開啟低溫混鹽泵和高溫混鹽泵，405高溫熔鹽和 190低溫熔鹽通過熔鹽泵，同時(shí)進(jìn)入管道混合器進(jìn)展混合，得到所需溫度的熔鹽，從管道式混合器流出的熔鹽溫度較低，進(jìn)入蒸發(fā)器中與預(yù)熱器的出水進(jìn)展換熱，直接產(chǎn)生較低溫度的飽和蒸汽，削減能量損失以及設(shè)備本錢。3.1.3 給水預(yù)熱系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)參加給水預(yù)熱系統(tǒng)，通過抽取蒸發(fā)器出口側(cè)飽和蒸汽進(jìn)入預(yù)熱器與給水進(jìn)展換熱，將給水溫度上升至設(shè)計(jì)溫度，實(shí)現(xiàn)給水的預(yù)熱過程，可以削減鹽水換熱器的負(fù)荷，降低設(shè)備本錢。3.2 蒸汽系統(tǒng)流程圖蒸汽高溫熔鹽罐減溫減壓裝置電加熱器管道混合器蒸5、發(fā)器預(yù)熱器低溫熔鹽罐除氧器給水圖 3-1蒸汽系統(tǒng)流程圖3.3 熱平衡圖圖 3-2熱平衡圖4. 配置方案4.1 儲(chǔ)熱系統(tǒng)主要設(shè)備方案熔鹽蓄熱供汽系統(tǒng)主要由熔鹽儲(chǔ)罐、熔鹽泵、電加熱器、管道混合器、換熱器、除氧器和各種水泵以及管道閥門等組成。4.1.1 熔鹽儲(chǔ)罐（1） 熔鹽儲(chǔ)罐構(gòu)造熔鹽蓄熱供汽系統(tǒng)承受的熔鹽儲(chǔ)罐分為高溫儲(chǔ)罐和低溫儲(chǔ)罐，儲(chǔ)罐容積依據(jù)儲(chǔ)熱量和熔鹽的物性參數(shù)確定，儲(chǔ)罐高徑比盡可能把握在 0.5-0.63 之間，以此確定儲(chǔ)罐尺寸的具體參數(shù)；罐壁設(shè)置多個(gè)測溫點(diǎn)，隨時(shí)監(jiān)測熔鹽溫度。圖 4-1熔鹽儲(chǔ)罐構(gòu)造簡圖（2） 熔鹽儲(chǔ)罐保溫根底熔鹽儲(chǔ)罐根底承受承重、保溫一體構(gòu)造設(shè)計(jì)，地基在供給支撐作用的同時(shí)，6、 保溫層阻擋罐體中存儲(chǔ)的熱量向外集中，削減能量損失。根底必需滿足罐體承重、保溫及膨脹等要求。罐底根底主要由 5 層構(gòu)成，從罐底向下依次為鋼板層、隔熱耐火磚層、泡沫玻璃保溫層及高溫混凝土層。熔鹽罐保溫根底的構(gòu)造如圖 4-2 所示。圖 4-2保溫根底構(gòu)造圖4.1.2 熔鹽泵熔鹽泵為長軸液下泵，在高溫儲(chǔ)罐、低溫儲(chǔ)罐上分別設(shè)高溫熔鹽泵和低溫熔鹽泵。熔鹽泵為高牢靠性、低修理要求的變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)泵，驅(qū)動(dòng)熔鹽在冷鹽罐、蒸發(fā)系統(tǒng)和熱鹽罐間循環(huán)流淌。通過使用變頻器來適應(yīng)不同供暖工況蒸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)的流量要求，從而實(shí)現(xiàn)最大程度地提高供暖效率。圖 4-3熔鹽泵簡圖4.1.3 電加熱器熔鹽蓄熱供汽系統(tǒng)承受的電加熱器分為管道電7、加熱器和防凝電加熱器，見圖4-4、4-5。本方案中熔鹽電加熱器電壓等級(jí)均為 6.6kV，為高電壓電加熱器。 管道電加熱器可在谷電時(shí)間將低溫熔鹽加熱為高溫熔鹽，通過熔鹽儲(chǔ)能來滿足使用要求。為了彌補(bǔ)罐壁和罐底的熱損，在熔鹽儲(chǔ)罐底部設(shè)置防凝電加熱器。通過計(jì)算熔鹽儲(chǔ)罐的散熱損失來確定所需的功率。圖 4-4管道電加熱器圖 4-5防凝電加熱器4.1.4 管道混合器管道式混合器為靜設(shè)備，在系統(tǒng)中能夠滿足長期高405低190溫熔鹽混合，然后與水進(jìn)展換熱，得到適宜溫度的飽和蒸汽，省去了過熱器，削減了能量損失，降低了設(shè)備本錢，運(yùn)行安全牢靠，安裝在高溫罐和熔鹽換熱器之間的主干管上，系統(tǒng)雙重冗余設(shè)計(jì)一備一用。圖 4-8、6管道混合器簡圖連接方式：熔鹽管道及其附件應(yīng)盡量承受焊接方式連接。4.1.5 換熱器熔鹽蓄熱供汽系統(tǒng)包括蒸發(fā)器和給水加熱器，參考換熱器設(shè)計(jì)手冊及供暖熱水要求，蒸發(fā)器選用釜式，給水加熱器為板式。 對(duì)換熱器制造、出口溫度、出口壓力等相關(guān)指標(biāo)進(jìn)展測試，并推斷是否合格，確保產(chǎn)品質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，滿足客戶要求。 在設(shè)備制造工作完成時(shí)，進(jìn)展試驗(yàn)以證明其性能符合所承受標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)的要求，并滿足 30 年設(shè)計(jì)壽命的要求。由質(zhì)檢部進(jìn)展例行測試和確認(rèn)測試，并對(duì)負(fù)責(zé)產(chǎn)品進(jìn)展例行測試和確認(rèn)測試。1） 水壓試驗(yàn)換熱器進(jìn)展水壓試驗(yàn)時(shí)，水溫不得低于 5，試驗(yàn)過程中，應(yīng)保持換熱器觀察外表的枯燥，當(dāng)換熱器壁金屬溫度與水溫9、接近時(shí)，方可緩慢升壓至設(shè)計(jì)壓力， 確認(rèn)無泄漏后連續(xù)升壓至規(guī)定的試驗(yàn)壓力，保壓時(shí)間一般不少于 30min；保壓足夠的時(shí)間進(jìn)展檢查，檢查期間壓力應(yīng)保持不變，檢查完畢后降至設(shè)計(jì)壓力。2） 無損檢測按 NB/T 47013.147013.13-2022 對(duì)換熱器的對(duì)接焊接接頭和承壓件焊接接頭使用射線檢測，檢測技術(shù)等級(jí)為 AB 級(jí)，檢測等級(jí)II 級(jí)合格。4.1.6 除氧器氧是給水管道、給水泵、給水加熱器和蒸發(fā)器等設(shè)備腐蝕的主要緣由。水暴露在空氣中溶解氧變得飽和：水中的氧濃度隨著溫度而變化，溫度越高，含氧量越低。給水處理的第一步是加熱給水驅(qū)除氧氣。驅(qū)除溶解氧可通過化學(xué)或物理的方法實(shí)現(xiàn)，但通常更多的是兩種方10、法聯(lián)合使用。但是，目前的設(shè)備，由于其尺寸、特別應(yīng)用或當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)，需要削減或增加使用的化學(xué)藥劑的量。對(duì)于需要削減化學(xué)處理量的設(shè)備，通常是使用壓力除氧器。如圖 4-7 所示。圖 4-7壓力除氧器壓力除氧器的設(shè)計(jì)運(yùn)行壓力一般為 0.02MPa(g)，相當(dāng)于飽和溫度 104， 因此會(huì)有肯定量的蒸汽通過節(jié)流排空口排放到大氣損失掉。4.2 系統(tǒng)配置4.2.1 蒸汽系統(tǒng)效果圖。圖 4-8蒸汽系統(tǒng)效果圖4.2.2 蒸汽方案主要設(shè)備參數(shù)表表 4-140t/h 蒸汽方案主要設(shè)備參數(shù)表.序號(hào)主要設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)單位數(shù)量1熔鹽罐熔鹽量 4901t，尺寸 19m10.7m臺(tái)22低溫熔鹽泵流量 127m3/h，揚(yáng)程 30m11、，液下 10.7m臺(tái)23高溫熔鹽泵流量 133m3/h，揚(yáng)程 30m，液下 10.7m臺(tái)24電加熱器側(cè)熔鹽泵流量 400m3/h，揚(yáng)程 40m，液下 10.7m臺(tái)25熔鹽電加熱器電壓 6.6kV，功率 67310kW組16防凝電加熱器7電壓 380V，功率 1850kW換熱量 21.4MW組2蒸發(fā)器臺(tái)18預(yù)熱器換熱量 3MW臺(tái)19管道混合器混鹽流量 260m3/h套110減溫減壓裝置流量 30t/h，進(jìn)出口溫度175/145，進(jìn)出口壓力 0.89/0.42MPa臺(tái)111除氧器溫度 104，流量 30m3/h臺(tái)14.3 保溫設(shè)計(jì)4.3.1 設(shè)備保溫設(shè)備保溫層承受硅酸鋁復(fù)合材料，符合 GB/T1612、400絕熱用硅酸鋁棉及其制品中的相關(guān)規(guī)定，保溫材料燃燒性能為A 級(jí)不燃材料，溫度在-40800范 圍內(nèi)急冷急熱保溫層不開裂，不脫落；吸濕率小于等于 5%，憎水率大于等于 98%，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)保溫材料吸水性大，易老化體積收縮大等缺陷；并且其加熱永久線變 化小于等于 4%，安全系數(shù)高，性價(jià)比大大優(yōu)于同等性能材料。4.3.2 管道保溫管道保溫材料承受離心玻璃棉制品，燃燒性能為 A 級(jí)不燃材料，溫度在20300范圍內(nèi)急冷急熱保溫層不開裂，不脫落；導(dǎo)熱系數(shù)小于 0.12W/ mK，密度為 4864kg/m3，吸濕率小于等于 5%，憎水率大于等于 98%，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)保溫材料吸水性大，易老化體積收縮大等缺陷。13、5. 熔鹽蓄熱供汽系統(tǒng)平面布置5.1 主要設(shè)備布置方案熔鹽蓄熱供汽系統(tǒng)包括熔鹽罐、電加熱系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)、氮?dú)庀到y(tǒng)、疏鹽系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、把握系統(tǒng)等，主要布置方式為以兩個(gè)熔鹽罐為主體，電加熱器系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生系統(tǒng)布置于兩個(gè)熱熔鹽罐之間分層布置。由于儲(chǔ)罐直徑為19m，原有鍋爐房可能無法容納兩個(gè)熔鹽儲(chǔ)罐，建議將熔鹽儲(chǔ)罐布置在室外，估量總的占地面積為 50m22m=1100m2。5.2 主要設(shè)備平面圖圖 5-1主要設(shè)備平面圖5.3 主要設(shè)備立面圖圖 5-2主要設(shè)備立面圖6. 工程投資及運(yùn)行費(fèi)用本工程全天 24 小時(shí)供蒸汽,用于生產(chǎn)和生活采暖。選用一套熔鹽蓄熱模塊， 以滿足工程的負(fù)荷需求。依據(jù)工程具體14、狀況，估算設(shè)備總投資為7574 萬元，不包括安裝費(fèi)用及熔鹽初始化效勞費(fèi)。6.1 運(yùn)行費(fèi)用系統(tǒng)運(yùn)行過程中消耗的電能主要包含電加熱器耗電及其他關(guān)心設(shè)備耗電，由于電加熱器只在谷電時(shí)間開啟，而泵及其他關(guān)心設(shè)備是白天工作時(shí)間開啟，同時(shí)峰平谷電的電價(jià)不同，因此運(yùn)行費(fèi)用需分別計(jì)算才能得出相對(duì)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。本工程熔鹽蓄熱供蒸汽系統(tǒng)，經(jīng)初步計(jì)算，日運(yùn)行費(fèi)用 40082 元。6.2 工程靜態(tài)投資回收期本工程靜態(tài)投資回收期如下表 6-1 所示：表 6-1工程靜態(tài)投資回收期工程工程初投資數(shù)值單位7574萬元日運(yùn)行費(fèi)用年收益靜態(tài)投資回收期4008213895.5元/天萬元年7. 技術(shù)特色1) 本技術(shù)承受谷電加熱熔鹽產(chǎn)生蒸15、汽的方案，利用晚上的低谷電加熱熔鹽儲(chǔ)能，白天通過換熱器傳遞能量，實(shí)現(xiàn)供蒸汽需求。本技術(shù)使用谷電同時(shí)滿足用戶側(cè)晚上及白天用蒸汽的需求，有效轉(zhuǎn)移了盈余的峰谷電力， 提高了電網(wǎng)穩(wěn)定性和電能的使用率，同時(shí)用價(jià)格廉價(jià)的低谷電取代燃?xì)夂桶嘿F的頂峰電力，降低了企業(yè)運(yùn)行本錢。 本技術(shù)系統(tǒng)中承受管道式2) 混合器將高、低溫熔鹽混合后與水進(jìn)展換熱， 得到適宜溫度的飽和蒸汽，省去了過熱器，避開了高溫鹽直接與水換熱 產(chǎn)生的高溫蒸汽經(jīng)過多級(jí)減溫減壓后的能量損失，提高了能量利用率， 降低了設(shè)備投資成本。 本技術(shù)系統(tǒng)中的壓力容器只有蒸發(fā)器和預(yù)熱器，其它設(shè)備均為常3) 壓和微 正壓設(shè)備，系統(tǒng)的安全性較高，降低了系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用16、。 電加熱器電壓等級(jí)承受 6.6kV 高電壓，大大降低了配電本錢。 本技術(shù)實(shí)行4) 抽汽加熱給水的方式，將加熱的飽和水直接進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)展 換熱，省去5) 了鹽水預(yù)熱器，保證系統(tǒng)安全有效運(yùn)行的同時(shí)降低了設(shè)備投 資本錢。本技術(shù)中的熔鹽蓄熱供蒸汽系統(tǒng)承受電加熱器與換熱器雙層布置，削減設(shè)備占地面積，同時(shí)承受熔鹽儲(chǔ)能的方式相比于其他儲(chǔ)能方式具有占地6) 面積小的優(yōu)勢。 換熱設(shè)備和蓄熱容器均為固定件，使用壽命長，降低了企業(yè)設(shè)備的維護(hù) 和更換費(fèi)用，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)能效果明顯。 谷電加熱熔鹽產(chǎn)生蒸汽的過程不產(chǎn)生任何有害氣體，降低了燃7) 氣、燃煤 產(chǎn)生的 CO2、SO2、NOx 等污染物的排放，削減了環(huán)境污染， 符合國家8) 政策，屬于真正的清潔供暖方式。