氢气锅炉可行性研究

氢气锅炉可行性研究

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钢城集团科研项目 可行性研究报告

编号：

项目名称：项目单位：合作单位：编制时间： 氢气锅炉可行性研究报告 攀枝花钢企欣宇化工有限公司 / 2016年11月

目 录

氢气锅炉可行性研究报告

1、总 论

1．1概述

项目名称：氢气锅炉可行性研究报告 项目单位：攀枝花钢企欣宇化工有限公司 建设地点：欣宇化工氯碱车间 项目投资：585万元

营业利润：334万元（碱4万/年） 1．2项目提出的背景

欣宇化工烧碱生产过程中，除部分氢气用于生产盐酸外，目前还没有用氢的下游产品，只有白白放空到大气，当三台电解槽满负荷生产时，可产氢气153.226kg/hh)。按年产盐酸5万吨，则有100.14kg/h Nm3/h) 的氢气排空，浪费的氢气量约占65%。

氢气是一种极为优越的新能源，燃烧热值高，每千克热值为143×103KJ，约为汽油的3倍，焦炭的倍，燃烧的产物是水，不会造成污染，是最干净的能源。因此，在无用氢的下游产品时，将氢气用于燃烧生产蒸汽是理想的选择。

从2003年上海氯碱化工在国内首创氢气锅炉来，部分氯碱厂也先后跟进并成功运用，到2013年，国内已有30多家氯碱厂用氢气锅炉，技术和安全上均达到国际水平。氯碱企业广泛运用氢气锅炉的条件已经成熟。

欣宇从2011年开始进行氢气锅炉的调研，分别跟重庆重锅锅炉有限公司、杭州特富锅炉有限公司、上海德洲科技发展有限公司和南京新丰工业锅炉有限公司进行过技术咨询，对氯碱运行燃氢锅炉条件进行论证，做了一些基础工作。

2、蒸汽使用现状

2．1蒸汽装置情况

最初，欣宇建有15吨的循环流化床锅炉，主要是保证当电解槽满负荷运行时蒸发片碱用，但循环流化床锅炉运行成本较高。

目前，欣宇蒸汽主要是外购，一处是东力化工，一处是德铭化工。德铭化工化工蒸汽管道建成较早，2013年检测不合格，被市有关部门禁止使用。东力化工目前生产负荷低，断断续续开启，可靠性得不到保证，经常在欣宇运行时而无蒸汽供应。

氯碱建有2台1吨小锅炉，在停汽时使用，由于环保因素采用无烟煤，燃值低，达不到使用要求，开启时间又过长，约2小时，不能保证树脂塔E153的温度要求。

2．2蒸汽需求情况

1、蒸汽总体用量情况 氯碱蒸汽主要用点为：蒸发岗位蒸发42%和48%碱，电解岗位保证盐水温度E150、E153和氯酸盐分解，盐水岗位保证化盐温度E101和配置麸皮用，液氯岗位处理钢瓶和汽化装置，系统开车用，洗澡和蒸饭。必须保证的是盐水温度E150、E153和E101。

统计近几年的蒸汽用量如下： 2012年 2013年 2014年 2015 耗汽量月月份 耗汽量(吨) 月份 耗汽量(吨) 月份 耗汽量(吨) (吨) 份 1 2770 1 2283 1 2493 1 2664 2 3677 2 2 2107 2 2973 3 2929 3 1979 3 1979 3 2249 4 4002 4 2366 4 2998 4 2694 5 3250 5 2575 5 1880 5 2614 6 2848 6 2505 6 1788 6 2370 7 3246 7 1799 7 1981 7 2639 8 3758 8 1514 8 1828 8 2233 9 2857 9 1692 9 1794 9 2331 10 2397 10 1873 10 1690 10 2452 11 731 11 1990 11 1789 11 1635 12 901 12 2473 12 411 12 200 合计 33366 -- 26479 -- 22738 -- 27054 价格 -- -- -- （万） 碱产量 26288 2、蒸汽使用分配情况 2011-2013年碱产量及蒸汽分布为： 项目 30% 42% 48% 总蒸汽 蒸发用 其它 2011 13266 10599 9791 14515 3705 （6-1218220 80% 33% 34% 36% 20% 月） 29718 18499 17820 25929 7437 2012 33366 35% 31% 34% 78% 22% 57300 10520 5542 11014 15465 2013 26479 71% 18% 11% 42% 58% 上表中，蒸发蒸碱耗蒸汽量计算过程如下： 1吨折百42%碱需蒸发水量为：1/=吨 1吨折百48%碱需蒸发水量为：1/=吨

双效逆流蒸发工艺蒸发1吨水需要蒸汽为吨， 即1吨折百42%碱需蒸汽量为：×=吨

即1吨折百48%碱需蒸汽量为：×=吨

2011年蒸发用蒸汽量：10599×+9791×=14515吨, 占80% 2012年蒸发用蒸汽量：18499×+17820×=25929吨，占78% 2013年蒸发用蒸汽量：10520×+5542×=11014吨，占42% 3、蒸汽需求分析 根据上面分析，全年蒸汽耗量在3万吨左右，按照目前外购蒸汽价格135元/吨，2012年是450万，2013年357万，2014年306万元。

2013年因碱产量减少，42%和48%碱少，故总蒸汽量少，但是其它点蒸汽量比重大幅度增高，占到58%。可能有两个因素：一是当蒸汽不大量使用蒸碱时，蒸汽在管道内转化成冷凝水耗掉增加；二是2013年开氯酸盐分解时间增加。其他蒸汽耗量按照前2年比重扣除后，多耗蒸汽量如果按照30%计算，约26479×30%×135=107万。

当开三台电解槽时，蒸发岗位蒸48%碱用蒸汽吨/小时，蒸42%碱用蒸汽吨/小时。

3、燃氢锅炉规模

3．1氢气量计算

1. 电解槽每天产碱量（效率92%，吨） （1）一台电流：

×122×××24/1000=吨折百碱 （2）两台电流 KA：

×2=吨折百碱 （3）三台电流

×3=吨折百碱

2. 电解槽每天产氢气（Kg） 80 ： 2 一台：40×1000=Kg/天=51.08Kg/h

两台：40×1000=2451.65Kg=102.15Kg/h 三台：40×1000=3677.475 Kg=153.23Kg/h 3. 盐酸合成炉每天消耗氢量 （1）年产盐酸按3万吨考虑，

30000×1000×÷÷330=772.105Kg/天=32.17Kg/h （2）年产盐酸按5万吨考虑

年产盐酸5万吨时：50000×1000×÷÷330=1286.84Kg/天=53.62 Kg/h 4. 剩余氢气量

开一台电解槽时：453.72Kg天 每小时：18.91 Kg/h 开两台电解槽时： =1679.545Kg/天 每小时：69.98 Kg/h 1164.81 Kg天 每小时：48.53 Kg/h 开三台电解槽时：2905.37 Kg天 每小时：121.96Kg/h

2390.635Kg天 每小时：99.61Kg/h

5. 剩余氢气标况流量Nm3/h

1摩尔氢气，体积22.4L，质量2g，1000摩尔氢气，体积22.4m3，质量2Kg

也就是说2Kg氢气在0℃,101Kpa下，体积22.4m3 剩余氢气标况流量Nm3/h：

开一台电解槽：2×=h 即：0— Nm3/h 开两台电解槽：2×= Nm3/h 2×= Nm3/h 即：— Nm3/h

开三台电解槽：2×= Nm3/h 2×= Nm3/h 即：— Nm3/h 汇总如下表： 分项 一台电解槽 两台电解槽 三台电解槽 产氢气 盐酸消耗量 Kg/h Kg/h — — — Kg/h 0— — — 剩余氢气量 Nm3/小时 0— — — 可产蒸汽 吨/h — — — 3．2燃氢锅炉规模

1. 根据热值计算

氢气热值143kJ/g，即143000 kJ/ Kg，蒸汽热焓Kg， 剩余氢气量最大121.96 Kg/h，锅炉热效率按照75%计算， 每小时可产蒸汽量为：

×143000×75%/=47019Kg= 吨 2. 厂家提供资料

根据厂家提供资料，280 Nm3/h产蒸汽1吨， 每小时可产蒸汽量为：280=吨 3. 燃氢锅炉规模

根据计算，最大可产蒸汽吨/小时，选择6T/h的锅炉。 4. 可产蒸汽费用计算

产蒸汽费用计算不采用8000小时，也不采用最大负荷计算，而是按照氯碱实际生产负荷计算，这样计算结果符合目前生产实际。

按年计划产量40000吨折百碱考虑，按照目前三台电解槽规模，生产时间为6400小时，产蒸汽—吨/小时。

6400×=25472吨，6400×=31232吨

25472×135÷10000=万元， 31232×135÷10000=万元 故年可节约蒸汽费用—万元。

4、建设燃气锅炉技术条件分析

4．1氢气管道核算

根据《GB50177-2005氢气站设计规范》碳素钢管中氢气最大流速规定为：

设计压力Mpa ﹥ 最大流速（m/s） 25 按照压力降确定 备注 一般取8-12 m/s。 根据上面计算三台电解槽产氢气量153.23 Kg/小时，即 Nm3/h， Nm3/S， 电解水封后氢气到洗涤塔，温度85℃，6Kpa，工况流量： 101××(273+85)/(273×107)=0.59 m3/S 管道DN150，流速33.40 m/S， 管道DN200，流速18.79 m/S， 管道DN250，流速12.03 m/S， 管道DN300，流速8.35 m/S，

所以根据上面计算，可知原氢气总管到氢气洗涤塔前DN150不适合，应选用DN250以上的管道，目前该管道已改成了DN300。

经洗涤塔冷却除水除杂后，温度45℃，6Kpa，工况流量： 101××(273+45)/(273×107)=0.5241 m3/S 管道DN150，流速33.40 m/S， 管道DN200，流速18.79 m/S， 管道DN250，流速10.68m/S

所以根据上面计算，可知氢气洗涤塔到氢气压缩机入口DN350适合，但氢气压缩机入口DN150不适合，采用DN250。

氢气压缩后，温度45℃，100Kpa，工况流量： 101××(273+45)/(273×201)=0.279m3/S 管道DN125，流速22.75 m/S， 管道DN150，流速15.8 m/S， 管道DN200，流速8.89m/S，

所以根据上面计算，可知氢气压缩机出口DN100不适合，应采用DN200。 氢气压缩后，氢气分配台至锅炉，最大流量为 Nm3/h，即 Nm3/S，温度45℃，100Kpa，工况流量：

101××(273+45)/(273×201)=0.222m3/S 管道DN125，流速18.1 m/S， 管道DN150，流速12.57 m/S，

所以根据上面计算，可知原电解至氯氢处理的氢气主管（DN150），可以作为氢气分配台至燃氢锅炉的返氢管道。 4．2氢气洗涤塔核算

根据氢气锅炉要求，为确保氢气燃烧稳定，氢气压力应为 MPa，质量分数必须达到≥92%。

氢气工况流量0.59 m3/S。

氢气洗涤塔进口DN400（现在是变径DN150×400，过小，应恢复原进口管道直径），出口DN350，接口适合。

氢气洗涤塔直径￠1600，填料高度2500，两层，采用￠50PP十字球环，洗涤循环液DN125，泵流量Q70m3/h，换热器面积F17.1 m2。

计算洗涤过程复杂，但我们可以通过氯气洗涤塔进行对比： 氯气工况流量

101××(273+85)/(273×100)=0.7542m3/S

氯气洗涤塔￠1800，填料高度2500，两层，采用￠51CPVC花环；洗涤循环液DN150，泵流量Q88m3/h，换热器面积F26.04 m2。

氢气洗涤塔应能满足要求。 4．3氢气压缩机组

现在氢气压缩机YLJ-500/两台，单输送能力500Nm3/h，YLJ-1250/一台，输送能力1250Nm3/h。同时开启YLJ-500/、YLJ-1250/各一台能满足电解氢气h要求。考虑到备用，建议增加一台YLJ-1250/氢压机。

冷却器采用冷冻水作为冷却介质，降低温度，可减少氢中含水，这样氢气压缩后水雾捕沫器￠1500×4500，能满足要求。 4．4锅炉水处理

锅炉水处理必须引起足够的重视。

现在氯碱循环流化床锅炉采用树脂吸附处理生产水，一塔运行一塔再生，处理规模小，手动操作，生产水没有经过预处理，效果不理想。

锅炉给水由两部分组成：生产水软化处理后水和蒸汽冷凝回收水，再经除氧器除氧后进入锅炉。

蒸汽冷凝液回收水量跟蒸汽使用情况相关，对氯碱各使用点蒸汽情况进行调查，只有I效蒸发器的冷凝水不含碱和盐回到锅炉，其他如E153、氯酸盐分解等都不具备冷凝水回收条件，蒸发冷凝液受槽的水含碱到一次盐水。

根据前面2013年蒸发用蒸汽分析，蒸发占蒸汽量40%，回收水量只是一小部分，并不能保证蒸发岗位连续运行，因此，锅炉水处理装置设计水量应能满足锅炉需水要求。

按照6吨/h锅炉，需要耗水吨，在不计算回收水的情况下，生产水的处理装置应该能达到7吨/小时。

生产水软化处理采用过滤+离子交换树脂，需要专门设计。 4．5氯碱氢气系统控制

调节阀PIC226根据压差调节P227压力在，氢压机回流调节阀PIC601进氢处理前压力，电解放空阀PICA228根据设定值保持放空压力；结合电解放空阀P228和氢回流调节阀PIC601能保持氢气系统的正压和稳定，连锁停时ZV227切换到PIC228放空。盐酸放空阀PIC802根据设定值保持进炉的压力。

PICA228 PIC226P227 压差计算 PIC601 P601 PIC802 氢气 氢压机 ZV227 水封 去合成 为了保证燃氢锅炉的氢气，电解PIC228应完全关闭，氢系统压力稳定依靠氢压机回流PIC601调节阀（同氯气系统调节方式）。但是，在遇到单槽连锁停仍有一电解槽在运行时，氢气量瞬间骤减，为了保证系统压力，PIC601调节阀回流会开大，这样容易引起盐酸和燃氢锅炉熄火。此情况不同于氯气系统，氯气因跟液氯贮槽相连，仍能保证盐酸处的氯气压力和氯压机的回流量。

因此，上燃氢锅炉后，如何保证氢气系统的正压和压力稳定，需要借鉴其他公司的控制方式和经验。 4．6其他公辅条件

燃氢锅炉需要其他工作介质如下表： 序号 名称 规格 1 瓶装液化汽 2 3 氮气 压缩空气 ≥，DN40 ≥，DN40 用途 点火时用 置换 吹扫 4 仪表空气 ≥，DN32 调节阀 压缩空气、仪表空气和氮气管网可以就近岗位上接入，瓶装液化汽攀枝花能购买到，不需要上其他装置。 4．6建设条件分析结论

根据前面的分析，建设燃氢锅炉需增加氢气压缩机组一套和锅炉水处理，并对氢气系统的控制方式做全面分析。

因氢气管道属于特种设备的压力管道和氯碱系统做工艺变更，设计方面燃氢锅炉装置由供货方设计，厂区内的氢气工艺管线等由设计院进行设计。

5、燃氢锅炉系统

5．1燃氢锅炉系统

燃氢锅炉由以下几部分组成：见工艺流程图： （1）给水系统 水处理后的水和冷凝液回水进入软水箱，用泵打到除氧气器，在除氧气器中用蒸汽加热升温析出氧气后，用加压泵进预热器（跟烟气交换热）进入锅炉汽包，通过冷水壁产生蒸汽后回到汽包，蒸汽进入蒸汽分配台。

（2）锅炉主体 含预热管、锅炉汽包、烟道、钢支架等。

锅炉本体含有上下两个纵置汽包，上下汽包间有胀接对流管束，对流管束对面与两侧受热面采用膜式水冷壁共同围成燃烧室（见图1 和图2）。燃烧室呈立方体形状，底部筑有一层5 cm厚耐火高温浇注料， 燃烧器四周也有一层环状浇注料，以保护膜式受热面承受燃烧器高温侵蚀。由于锅炉本体由对流和辐射两部分组成，炉膛空间大，燃烧充分，炉膛内的简单结构可确保没有残余氢气滞留。 （3）燃烧器 燃烧器是燃氢锅炉的关键设备，如上图。

进入燃烧器的管路有氮气、氢气、天然气，点火用天然气四条管路，皆用柔性软管与器内正中间的总进气管路相连。由鼓风机送入的空气通过环状分配管和汽轮机叶片状导向叶片被均匀地呈螺旋状进入炉膛并与燃料气均匀混合。点火燃料从燃烧器中心进入炉膛内部，而电子脉冲点火枪离燃烧器中心有一段距离，靠近燃料分配管边缘。点火燃烧的火焰由紫外线探测仪负责检测，点火火焰随鼓风机送入的空气呈螺旋状分布于进气管路附近，就像狐狸的尾巴在摆动。另一火焰检测器距离燃烧器中心较远，负责检测主火焰。2 个紫外线探测仪方向性很强， 必须保证探测方向正对点火火焰，否则就会由于检测不到火焰而发生停止点火过程的情况， 即使用肉眼已经观察到火焰也无济于事，因为锅炉的BMS是否继续进行下去完全依赖于仪表监测结果或监测数据。两个主火焰监测器与点火火焰检测器在点火过程的监测数据体现在BMS 控制柜上就是0-100%的数值。正常情况下点火检测器只测量点火火焰。主燃料燃烧后两个检测数值同时为100%，表明点火过程成功。实际工作中，经常发生因两监测器引线接反、探测器未对准、波长调整偏差等情况而出现的点火困难， 此时会出现监测器指针剧烈波动的现象， 如果不能得到稳定将导致点火失败。由于上述情况曾多次出现，必须引起足够重视。 （4）控制系统 包含仪器仪表、控制阀和智能性控制柜等。 5．2燃氢锅炉生产厂家

根据前期了解的有三个厂家：重庆重锅锅炉有限公司、杭州特富锅炉有限公司、上海德洲科技发展有限公司和南京新丰工业锅炉有限公司。

杭州特富锅炉和上海德洲科技以前是合作单位，后由于各种原因分家，特富本身就是做锅炉的，德洲没有制作锅炉的条件，都是经营进口燃烧器；南京新丰工业锅炉有限公司是中韩合资企业，燃烧器主要是进口的，锅炉本体自产；重庆重锅氢气锅炉室经过燃气锅炉改造而来的，这从他们的供货范围也可以看的出来。

以前氯碱企业使用最多是立式底烧单回程的10t/h氢气锅炉，以浙江特富生产的居多，这类锅炉的安全性比较高，基本不会出任何安全问题，但这种锅炉又高又大。现在已经发展成第四代技术，由燃烧器和炉窑系统、氢气输送和氢气收集处理系统、仪表控制系统和炉窑系统组成，逐步开始有卧式锅炉。

四家单位最初报价分别如下：

杭州特富锅炉氢气锅炉分项报价10吨（2015年前报价）

序号 一 1 2 3 4 二 1 主要部件 主机部分 锅炉本体 预热器 分汽缸 小计 辅机 燃烧器 型号及规格 数量 制造商 单价 （台/套） 小计 备注说明或参数 风力嘉 特富专配 浙江特富 浙江特富 浙江特富 1 1 1 880000 34000 12000 926000 带控制 Φ500 1 680000 氢气炉专配 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 钢架平台扶梯 一次仪表阀门 电器控制柜和仪表控制系统 鼓风机 取样器 锅炉给水泵 除氧器 除氧控制柜 除氧水泵 全自动水处理 连续排污扩容器 鼓风烟道 烟囱 小计 特富专配 230000 60000 1 1 2 2 1 1 2 1 1 6米 8米 460000 42000 3000 24000 62000 8000 9000 80000 12000 12000 22000 1704000 1 46000 特富专配 防暴电机 恩达泵业 江苏华宇 专配 防暴电机 恩达泵业 专配 专配 专配 防暴电机 双罐流量 荣达 专配 特富专业锅炉安装公司 DN800 三 四 1 2 3 五

卸货就位 设备运输就位 安装部分 电气仪表、安装材料、电线及锅炉至电控柜的电缆 锅炉管道、锅炉保温材料、防腐 安装、调试、代办办证、培训 总计 1 500000 交钥匙工程（包括办证费用交特检院的费用） 3176000

上海德洲科技发展有限公司（2015年前报价） 序号 项目名称 总价 含燃氢蒸汽锅炉炉体（6t/h，）、 锅炉一次仪表阀门、 特种燃氢燃烧器（原装进口分体1 型）、控制系统（PLC+PC）、 人员流转、现场施工指导、开车调试、操作培训等 不包含辅机设备 2 运输费 氢气收集、管道敷设、系统安装及 3 施工材料、鼓风机、除氧器等辅机 1套 约300, 用户自理 1台 代办托运 德洲水国 1套 1,520, 上海德洲 数量 总价 产地/品牌 合计：约RMB：1,820,（大写人民币：壹佰捌拾贰万圆整） 重庆重锅锅炉有限公司2016年3月 6吨氢气锅炉报价 数量 （台/套） 备注说明或参数 序号 一 1 2 3 4 5 6 主要部件 主机部分 锅炉本体 节能器 冷凝器 分汽缸 锅炉消音器 小计 型号及规格 制造商 单价 小计 氢 JNQ6-QW LNQ6－QW FGφ600×2350×12 重锅公司 重锅公司 重锅公司 重锅公司 重锅公司 76 1 1 1 1 1 76 含燃烧室,平台扶梯,泄压门 含分汽缸阀门 大写：玖拾壹万陆仟元整

二 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 辅机 天然气/氢气两用燃烧器 电器控制柜和仪表控制系统 鼓风机 引风机 仪表阀门箱 取样器 锅炉给水泵 热水循环泵 电源动力柜 水封箱及附件 鼓风烟道 引风烟道 烟囱 氢气缓冲罐 定期排污扩容器 脱盐水箱 汽、水管道 小计 6t/h配套 6t/h配套 6t/h配套 6t/h配套 6t/h配套 6t/h配套 6t/h配套 6t/h配套 6t/h配套 6t/h配套 6t/h配套 6t/h配套 15m 1立方 随机配套 10立方 随机配套 重锅配套 重锅配套 重锅配套 重锅配套 重锅配套 重锅公司 南方泵业 南方泵业 重锅配套 重锅配套 重锅公司 重锅公司 重锅公司 重锅公司 重锅公司 重锅公司 重锅公司 1 1 1 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 炉水蒸汽各1只 含变频控制 含变频控制 含变频 含变频 大写：壹佰壹拾伍万捌仟元整。

三 四 五 设备运输 锅炉房设计 安装部分 电气仪表、安装材料、电线及锅炉至电控柜的电缆 安装、调试、办证、培训费 工程总包共计 含下车就位费 1 10 供方所供设备之间连接的电缆由供方承担，系统外的电源电缆、现场桥架由买方提供 1 1﹑整个锅炉系统用电负荷容量为75KW。 重锅配套 15 1 15 2 六 人民币大写：贰佰叁陆万陆仟元整 南京新丰工业锅炉有限公司2016年3月6吨氢气锅炉报价 燃氢锅炉供货报价分析：

（1）上海德洲科技和杭州特富锅炉报价为前期（2015年前）调研报价，可比性较差，2016年找这两家单位报价时，未予回复。

（2）重庆重锅锅炉有限公司和南京新丰工业锅炉有限公司的报价为2016年3月份所报，但不含水处理系统和氢气处理系统费用。

（3）四家单位均不含土建费用，土建内容包括基础、操作控制室。 （4）预计总费用约585万元 5．3立式锅炉和卧式锅炉比较 比较如下表： 序项卧式 号 目 上下二个锅筒纵置式 锅炉结构组成 立式 比较 卧式 对流循环好，汽室大，蒸汽含水量小，液位波动平稳、容易控制，热交换面布置合理 烟气流程长，热损小，热效率高，90%~92% 蒸汽出汽快， 7～8分钟就可以出汽，使用寿命20年，检修成本低，检修简单，局部更换就可 安装位置便于观立式 对流循环差，汽室小，蒸汽含水量大，液位波动很大、难控制，热交换面布置无法合理 烟气滞留时间短，热损大，热效率低，≤85% 15分钟才出蒸汽，使用寿命10～12年，检修困难、成本高，应力不均匀，必须整体更换 安装、维修和保养难，单锅筒 1 两回程 单回程 水管式 火管 燃烧器侧

燃烧器底装

序号 项目 卧式 装 立式 比较 卧式 立式 察，便于安装维修操作不便，容易由于炉和保养，不会由于膛内异物掉落往下影响炉膛内异物掉落影正常燃烧 响正常燃烧 热交换面布置合热交换面布置不合理，理，炉内循环良好 炉内循环不良 容易烟气泄漏，必须现场浇筑，对现场施工质量要求高，有热量损失，保温性能差，需要现场较复杂工艺的烘炉操作才能使用，火焰充满度差，锅炉受热不均匀，锅筒底部管板容易过热变形，NOx排放设计控制难度很大，排放量大，大于100ppm 比卧式高60% 膜式壁结构 上升管、下降管、火管与底部环形集箱 2 炉膛燃烧室 膜式壁全封闭 耐火混凝土浇筑 密封性好，充分吸收热量，保温性能好，火焰充满度好，锅炉受热均匀，NOx排放易设计控制，一般为100 ppm以下（50 ppm以下需特别设计），锅炉效率高 3 制造成本 安装 有/抗风抗地震要求 分几段出厂，必须现场施工拼装 制造成本低 4 整机出厂，现场无需拼装 同心度要求高，难度很工作量小，方便，大，工作量大，安装周安装周期短，费用期长，费用高，比卧式低 大100% 5 运输 6 安装基础 结构紧凑 体积小，重量轻，整机安装与卧式相反 在底部支架上，整体运输 炉体重量炉体重量由4由4根工根钢筋混泥字钢呈土立柱支“井”字撑，应力非横卧地常集中，必面，承受须严格的预无需特别埋打桩 处理 需要几段运输，超长，方便运输和安全，不方便和不安全，费用费用低 高 和地面接触面大，基础要求低，只需要考虑地面的承载和平整度就可，简单，成本低 对基础的抗震、抗风、垂直度要求高，设备重量全部在4根基桩上，承载要求很高，复杂，成本高

序号 项目 排烟温度 结论 卧式 立式 比较 卧式 立式 7 150℃～160℃ 240℃～250℃ 热损小 热损高 8 卧式锅炉与立式锅炉相比较，在制造成本、热效率、安装成本、施工、操作运行和管理等各个方面有绝对优势，卧式锅炉已成为燃氢蒸汽锅炉的换代产品，替代老式的立式结构。 通过上面的对比，氯碱采用卧式锅炉比较适合。 6、原辅料、选址和人员

6．1原辅料供应

本项目使用的主要原料电解氢气，三台电解槽运行时最大剩余量h,用管道进行输送。 原料、产品动力能源消耗平衡 序号 原料 1 氢气 2 生产水 3 蒸汽 4 电 5 氮气 6 液化气 7 压缩空气 8 仪表空气 6．2动力供应

用电设备主要为给水泵和助燃风机，采用欣宇现有供电系统，用电负荷最大75kw/h。

锅炉用水量6.5m3/h，所需水压为，欣宇供水系统能满足要求。 6．3选址和消防

根据其他厂的建设，燃氢锅炉占地25m×15m。

氯碱车间锅炉工序外废料场比较适合建设燃氢锅炉，远离生产区，初步定在锅炉工序外废料场。

氢气属于易爆，应配备氢气报警仪，消火栓数量为2个，厂房按防火规范设计和施工。

数量 h 吨/h 吨/h 75kw/h 少量 少量 少量 少量 来源 自产 厂内管网 厂内管网 外购 厂内管网 厂内管网 用途 燃料 锅炉用水 给厂内供汽 提供动力 置换 点火 吹扫 控制

6．4定员

不需要单独设立班组，挂靠氯碱车间蒸发班。由于自动化程度高，设操作人员每班1人，共4人，能满足倒班要求。

7. 项目施工方案

7．1建设手续

1、环境审批

《中华人民共和国环境影响评价法》：锅炉房项目必须先进行环评

环评内容包括：（1）选址的环境合理性分析；（2）生产工艺流程分析；（3）主要污染物及达标排放分析；（4）环境保护措施；（5）总量控制指标；（6）选址要求不能对环境敏感区产生影响，总量控制指标符合要求，环保措施的有效性分析。

符合包含以上内容的环评批复文件（环评报告书、表、登记表）后，锅炉房才能开工建设，在投产运行前还需要进行环境保护验收。 2、消防审批

虽然整个厂区的消防审批，在氯碱建设时，已通过市消防的验收（市

[2007]116号），但是，该新建燃氢锅炉是否需要审批还需要咨询消防大队。 3、安全审批

据前期咨询该项目需要进行安全评价。 7．2项目施工组织

燃氢锅炉项目建设周期拟分四个阶段，即前期准备、设计阶段、施工安装和试车阶段。

1、前期准备主要是论证建设具备的条件和投资渠道。 2、选择供货方和设计院，出具设计图纸，落实建设手续。 3、施工安装阶段

安装关键是外管线的制作和安装，因为氢气管道安装影响现在的生产，为了不影响生产，建议分阶段分时段进行，分阶段是先制作外管廊架上管道，分时段是关键点如氢气水封和氢压机管线需停车后才能施工。 锅炉本体建设卧式锅炉只需一个月就可安装完成，土建一个月。 因此，施工安装阶段是制订氢气管线和氢压机的安装，需要生产部制订详细的施工组织方案。

4、员工培训可以和安装同步进行，制订试车方案后实施。 7．3项目施工进度

前期准备和设计院出设计图需要40天，材料采购需要15天，正式安装需要60天，试车5天。

8、投资估算及资金筹措

8．1投资估算

项目投资估算表 总价（万数量 备注 元） 1 340 规格6T/t 2 40 90 10 5 30 50 20 585万 氢气系统改造 序号 名 称 1 2 3 4 5 6 7 8 合计 氢气锅炉系统 锅炉主体 燃烧器 水处理系统 控制系统 给水泵 辅助风机 仪表 氢压机 管道和安装 外电缆等 安全设施 土建 钢构厂房 设计 8．2 投资说明

（1）管道和管件折算，DN300需要120米，DN200需要220米，约80万，施工10万。

（2）燃氢锅炉系统340万估算，包含所有。 （3）土建包含场平，设备基础和操作室。 （4）设计费用20万。

9. 效益分析

生产单耗 序号 用料 1 氢气 2 用水

生产消耗 耗量 单价元 总价元 备注 1115Nm3/h 自产 吨/h 52013 6400小时

3 4 5 6 7 8 蒸汽 电 氮气 液化气 压缩空气 仪表空气 合计（元/9 年） 生产成本估计

吨/h 75kw/h 30m3 30瓶 950 110 259200 6400小时 28500 一年开停车 3300 一年开停车 343013 按照生产蒸汽吨/h，年生产成本估计。 生产成本估计 序号 名称 指标名称 单位 一 设备投资 二 生产成本 三 制造费用 1 人工和福利 2 维修 投资的3% 3 折旧 10年折旧 小计 四 管理费用 五 财务费用 六 销售及其他 合计 经济效益分析

单耗 5 总价万元 585 20 （1）收入：按照产蒸汽吨/h，蒸汽费135元/吨，时间6400小时计算： 6400×=24768吨，24768×135÷10000=万元。

（2）根据成本估算表年生产成本为万元（含运行成本、维护费用、折旧、工资福利等）。

（3）年节约蒸汽成本为：万元。

（4）投资回收期：585÷=（年）≈3（年） 、社会效益：

生产过程绿色环保，无三废排放，属于国家推广项目。

10、结 论

综上所述，本项目具有较好的建设条件，建议予以批准建设。