某某公司項目立項申請書

1、2 01 3 年 度 科 研 與 工 藝 攻 關(guān) 項 目立項申請報告項目名稱：連續(xù)蓄熱式熱交換過程模型2013 年 3 月 12 日（蓋章）- 1 - 目錄第一章 項目概況1.1 項目名稱1.2 項目承擔(dān)部門1.3 項目所屬領(lǐng)域1.4 項目現(xiàn)狀概述第二章 項目研發(fā)必要性2.1 概述2.2 國內(nèi)發(fā)展概況第三章 項目關(guān)鍵技術(shù)與實施方案3.1 研制方案3.2 初步指標(biāo)第四章 設(shè)計、試制技術(shù)難點第五章 完成項目所需條件5.1 具備的研究基礎(chǔ)5.2 參加部門及需要承擔(dān)的任務(wù)第六章 項目研制進(jìn)度安排6.1 項目整體進(jìn)度安排第七章 投資估算第八章 市場前景及效益分析- 2 - 第一章項目概況1.1 項目名稱

2、： 連續(xù)蓄熱式熱交換過程模型。1.2 項目承擔(dān)部門所屬部門負(fù)責(zé)人職務(wù)專業(yè)特長技術(shù)部技術(shù)部長熱能工程項目部項目部經(jīng)理項目管理、施工工藝部工藝部部長機(jī)械加工及工藝1.3 項目所屬領(lǐng)域： 冶金行業(yè)工業(yè)爐窯專業(yè)。1.4 項目研發(fā)背景概述上世紀(jì) 80年代英國開發(fā)了新式的蓄熱式燃燒技術(shù)（rcb 技術(shù)，簡稱換向蓄熱式）。該技術(shù)回收煙氣廢熱達(dá)85以上，這些熱量又返回爐中助燃，減少了燃料消耗，經(jīng)濟(jì)效益大，該技術(shù)被國際上稱之為21世紀(jì)的節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)之一。90 年代末，我國引進(jìn)了該項技術(shù)以后，在鋼鐵行業(yè)中廣泛應(yīng)用。但在有色加工行業(yè)，由于熔煉爐與軋鋼加熱爐的區(qū)別（一個是非連續(xù)加熱爐，一個是連續(xù)加熱爐） ，換向式蓄熱式

3、在熔煉爐上使用不能將蓄熱式燃燒技術(shù)的優(yōu)點完全發(fā)揮，所以采用該技術(shù)的有色加工企業(yè)較少。現(xiàn)在連續(xù)穩(wěn)定火焰蓄熱式燃燒技術(shù)（簡稱連續(xù)穩(wěn)定火焰蓄熱式），是專門針對有色加工行業(yè)（尤其是鋁加工行業(yè)）開發(fā)的，它解決了換向蓄熱式存在的問題，它使蓄熱式燃燒技術(shù)又上了一個新的臺階。- 3 - 第二章項目研發(fā)必要性2.1 概述高溫空氣燃燒技術(shù)在國內(nèi)工業(yè)爐上得到廣泛應(yīng)用。目前主要是切換式蓄熱燃燒系統(tǒng)。它是由燃燒器、換向閥、蓄熱器與控制系統(tǒng)構(gòu)成。燃燒器成對布置，當(dāng)其中一個燃燒器工作時,另一個燃燒器作為排氣裝置，同時用煙氣的余熱來加熱與該燃燒器相連的蓄熱體。根據(jù)設(shè)定的時間換向閥換向后，兩個燃燒器更換工作狀態(tài)，原來處于燃燒狀

4、態(tài)的燃燒器改為排放煙氣，另一個燃燒器開始點火。這種成對布置的燃燒器交替工作的方式使得兩組蓄熱體可以實現(xiàn)交替吸熱放熱的熱工過程。與傳統(tǒng)的燃燒技術(shù)相比，切換式蓄熱燃燒系統(tǒng)的有點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1）可以能最大限度回收高溫?zé)煔獾挠酂?，極大程度地降低了加熱爐的排煙損失，達(dá)到了有效利用能源的目的。2）可使預(yù)熱空氣溫度達(dá)到800一 1200 。由于高溫預(yù)熱空氣所具有的物理熱增加提高了爐內(nèi)的理論燃燒溫度，使得原來不能用于高溫工業(yè)爐窯的低發(fā)熱值發(fā)生爐煤氣和高爐煤氣，轉(zhuǎn)化為可用于軋鋼和煉鋼等工業(yè)爐用的燃?xì)?，擴(kuò)展了燃料的范圍。3）可減少 nox 生成量，減輕環(huán)境污染。4）在高溫空氣燃燒技術(shù)中，空氣噴口和燃料

5、噴口之問有一間隔，在空氣與燃?xì)饣炫_前，高速的空氣射流卷吸一定量的爐內(nèi)煙氣，使助燃空氣中的含氧量降低到15或更低。這樣，燃?xì)馀c低含氧濃度的助燃空氣混合，使得火焰的峰值溫度降低并滯后，火焰拉長，爐內(nèi)的溫度分布均勻，有利于提高被加熱產(chǎn)品的質(zhì)量。5）按照蓄熱燃燒的理論，在滿足高溫與貧氧兩個條件時，通過合- 4 - 理組織爐的燃燒，蓄熱式燃燒系統(tǒng)可以節(jié)約燃料，降低二氧化碳的總的排放量；使加熱空間溫度更加均勻；降低氮氧化物的排放濃度等。實際的生產(chǎn)實踐證明，在絕大多數(shù)的工業(yè)爐上應(yīng)用蓄熱燃燒系統(tǒng)都能不同程度的實現(xiàn)上述的節(jié)能減排效果，如臺車爐、熔鋁爐等。系統(tǒng)本身已經(jīng)比較成熟。但對不用高爐煤氣為燃料的連續(xù)式加熱爐

6、，則節(jié)能效果并不明顯。相同的工況條件下，當(dāng)采用單預(yù)熱蓄熱燃燒時，在軋鋼連續(xù)加熱爐的上熱效率較連續(xù)式加熱爐稍低。國內(nèi)十多年的使用經(jīng)驗表明，切換式蓄熱燃燒技術(shù)以下不足需要改進(jìn):1）蓄熱室與燃燒器必須成對配置。2）蓄熱室在換向時 ,存在容積效應(yīng) ,造成了能量和燃料的浪費。當(dāng)蓄熱室內(nèi)蓄熱體由放熱狀態(tài)切換到吸熱狀態(tài)時,原本向爐內(nèi)通入經(jīng)過預(yù)熱的空氣或煤氣 ,隨排放的煙氣一起排放到爐外。3） 換向閥在蓄熱系統(tǒng)對于空氣和煙氣換向的同時,燃燒系統(tǒng)也進(jìn)行換向，增加了不安全的因素。4）由于頻繁的換向會引起燃燒的波動,壓力場的波動。 蓄熱式換向燃燒技術(shù)是間歇式排煙、脈沖式燃燒,換向時間約為 38 s。蓄熱式燃燒器既是

7、燃燒介質(zhì) (煤氣、空氣 )的通道 ,又是煙氣放熱強(qiáng)制排放的通道。在同一燒嘴煤氣、空氣燃燒和排煙的間隙,爐膛壓力會產(chǎn)生很大波動。同時由于燃料是換向式燃燒,致使燒嘴造成堵塞、結(jié)焦、斷火、不燃、爆鳴、爆燃等問題。鑒于換向式蓄熱燃燒系統(tǒng)在實際應(yīng)用中的一些不足，早在1995年，德國 ws 公司和 asper 就開始了連續(xù)式蓄熱燃燒技術(shù)的研究。研究者又提出了一種新型的蓄熱技術(shù)，那就是連續(xù)式蓄熱燃燒技術(shù)。與切換式蓄熱燃燒系統(tǒng)相比，連續(xù)式蓄熱燃燒系統(tǒng)保持了切換式燃燒系統(tǒng)的優(yōu)點，同時克服了它的某些不足。概括起來有以下優(yōu)點：- 5 - 1）連續(xù)、穩(wěn)定火焰的蓄熱式高溫空氣燃燒系統(tǒng)不用再另外設(shè)置傳統(tǒng)燃燒器先將爐溫提高

8、到800以上再開啟蓄熱系統(tǒng)的方法， 或者采用長明燈或值班燒嘴連續(xù)點燃換向燃燒的燒嘴的方法。由于燃料供應(yīng)是連續(xù)的，可以連續(xù)調(diào)節(jié)火焰的大小，所以剛剛裝完冷料的爐子或烘爐也可以正常使用蓄熱式系統(tǒng)。這樣簡化了系統(tǒng)，又降低了工人的勞動強(qiáng)度。2）燃?xì)夤艿琅c煙氣 /空氣供應(yīng)管道分離,所以蓄熱系統(tǒng)出現(xiàn)問題不會影響正常生產(chǎn)。3）燃?xì)獠恍枳詣忧袚Q裝置，解決了切換式高溫空氣燃燒技術(shù)中的燒嘴堵塞、結(jié)焦、斷火、不燃、爆鳴、爆燃等問題。4）在爐體建設(shè)上保持原有爐型不變,對于燃燒系統(tǒng)來講 ,保持原有燒嘴或減少燒嘴的數(shù)量,不改變原有的燃燒方式。既適于新爐，也可用于舊爐節(jié)能改造。5）占地少、安裝簡便、 全自動控制。這種不改變原

9、有燃燒系統(tǒng)的,連續(xù)、穩(wěn)定火焰蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)的發(fā)明,為蓄熱式燃燒技術(shù)的推廣提供了更大的支持。2.2 國內(nèi)發(fā)展概況目前，連續(xù)穩(wěn)定火焰蓄熱式技術(shù)的節(jié)能原理及實現(xiàn)的方法、關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)計都已成型，國內(nèi)在2002年就開始了這方面的研究工作，取得了成果，在晉能集團(tuán)鋁材公司的熔鋁爐上首先使用了連續(xù)式蓄熱燃燒技術(shù)，取得了理想的效果。但是針對這種新型的蓄熱燃燒技術(shù)在冶金行業(yè)中的實際應(yīng)用經(jīng)驗還是很匱乏，對應(yīng)用中的節(jié)能數(shù)據(jù)還有待進(jìn)一步驗證。我們下一步重點研究的放心就是建立連續(xù)蓄熱式熱交換過程模型，分析各種工況下的節(jié)能效果及相關(guān)數(shù)據(jù)。- 6 - 第三章項目關(guān)鍵技術(shù)與實施方案3.1 研制方案結(jié)合國內(nèi)外關(guān)于蓄熱燃燒

10、技術(shù)的科研成果與我國工業(yè)爐上應(yīng)用過程中遇到的問題，我們提出一套可實現(xiàn)連續(xù)燃燒的高溫空氣燃燒技術(shù)方案。首先研制出專用于蓄熱燃燒系統(tǒng)的四通換向閥。這種換向閥可以用在高溫環(huán)境中保持良好的密封性能和較小的阻力。其原理如圖1 和圖 2。該套系統(tǒng)由燃燒器、換向閥、蓄熱體、風(fēng)機(jī)與控制系統(tǒng)組成。圖 1 所示為連續(xù)式蓄熱燃燒系統(tǒng)的第一種工作狀態(tài)。在這種工作狀態(tài)下,高溫?zé)煔饨?jīng)過高溫?fù)Q向閥到蓄熱體b,蓄熱室 b 內(nèi)蓄熱體被加熱 ,同時高溫?zé)煔獗焕鋮s到200度以下經(jīng)低溫?fù)Q向閥、引風(fēng)機(jī)排出,煙氣的顯熱被蓄熱體 b 吸收并貯存；來自鼓風(fēng)機(jī)的常溫空氣經(jīng)過上一周期已經(jīng)加熱的高溫蓄熱體a 后被預(yù)熱為高溫助燃空氣， 同時蓄熱體

11、a 被冷卻 ,經(jīng)高溫?fù)Q向閥到燃燒器。經(jīng)過半個周期后，高溫?fù)Q向閥與低溫?fù)Q向閥同時換向后,系統(tǒng)進(jìn)入第二種工作狀態(tài)。從圖與圖可知，低溫?fù)Q向閥到風(fēng)機(jī)的管道內(nèi)氣流方向保持不變，同時高溫?fù)Q向閥到燃燒器的管道內(nèi)氣流的方向也保持不變。如圖所示，在這種工作狀態(tài)下，高溫?zé)煔饨?jīng)高溫?fù)Q向閥后到蓄熱體 a，蓄熱體 a 被加熱； 同時，常溫空氣經(jīng)蓄熱體b 被加熱- 7 - 成為高溫助燃空氣，經(jīng)高溫?fù)Q向閥進(jìn)入到燃燒器。由以上分析可知，通過一對蓄熱體、一對四通換向閥的組合可以得到連續(xù)穩(wěn)定的高溫空氣，只要持續(xù)供應(yīng)燃?xì)?，便可以得到連續(xù)的蓄熱式燃燒方式。這種連續(xù)穩(wěn)定的蓄熱燃燒方式可以對空氣、燃?xì)膺M(jìn)行連續(xù)控制從而可以實現(xiàn)對火焰的連續(xù)

12、控制。通過實踐和數(shù)值模擬可知，煙氣初步冷卻可以降低 200以上。高溫助燃空氣在這一階段也得到進(jìn)一步的加熱，可升溫 200左右。到達(dá)高溫?fù)Q向閥的煙氣溫度在1000以下，這有利于高溫?fù)Q向閥的長期正常運行。采用這樣的連續(xù)式蓄熱燃燒方式以后,在高溫助燃空氣管道上可以接一個燃燒器，也可以根據(jù)實際需要，接多個燃燒器。為了將熱損失降到最小，每個燃燒器可以配一個高溫?fù)Q向閥，整套燃燒系統(tǒng)只用一個總的低溫?fù)Q向閥。所有這些燃燒器都可以實現(xiàn)連續(xù)燃燒，且燃燒的強(qiáng)度也較切換式蓄熱燃燒方式容易調(diào)節(jié)。- 8 - 3.2 初步指標(biāo)制定合理的熱交換流程；設(shè)計合理的高溫?zé)煔夤艿?、燃?xì)猓ㄈ加停┕艿篮椭伎諝夤艿赖牟贾?；確定合理的蓄熱

13、器和多通道燒嘴；在以上相同的條件下，通過實驗得出不同燃料的噸鋼單耗和節(jié)能率。（如下表）燃料種類改造前單耗（燃料單位 /t 鋼）改造前單耗（燃料單位 /t 鋼）節(jié)能率燃料單位燃料燃燒值天然氣油城市煤氣發(fā)生爐煤氣- 9 - 第四章設(shè)計、試制技術(shù)難點4.1 雖然在原理上已經(jīng)得到正確的驗證，但是，要實現(xiàn)這種連續(xù)穩(wěn)定火焰蓄熱式換熱過程，需要設(shè)計出合理的換向閥和燒嘴，特別是這種三通道的蓄熱式燒嘴，每個燒嘴要與兩個換向閥進(jìn)行配合。要想與換向閥實現(xiàn)合理、緊湊、高效的配合，需要不斷的實驗和改進(jìn)。4.2 通過試驗得出一種最為理想的蓄熱體材料。由于是連續(xù)穩(wěn)定火焰的蓄熱，所以對蓄熱體的要求較嚴(yán)格，應(yīng)該達(dá)到一定的要求，

14、比如傳熱速度快，傳熱效率高，不易破裂變形等。4.3 如何通過集中的自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)整個燃燒和熱交換系統(tǒng)高效、節(jié)能。最大程度地達(dá)到最佳狀態(tài)。- 10 - 第五章完成項目所需條件5.1 具備的研究基礎(chǔ)表一 ：項目主要研發(fā)技術(shù)人員表姓名職稱職務(wù)專業(yè)工程師技術(shù)部長熱能工程工程師設(shè)備部長機(jī)械設(shè)計電氣工程師電氣助理自動化控制建造師項目經(jīng)理土木工程建造師項目助理土木工程工程師工藝部長機(jī)械設(shè)計工程師工藝助理機(jī)械設(shè)計5.2 參加部門及需要承擔(dān)的任務(wù)表二：參加部門及需要承擔(dān)的任務(wù)部門需要承擔(dān)的任務(wù)工藝部負(fù)責(zé)關(guān)鍵設(shè)備的加工和制造，提出修改建議項目部負(fù)責(zé)設(shè)備的安裝和調(diào)試，提出改進(jìn)建議采購部負(fù)責(zé)設(shè)備和原材料的采購財

15、務(wù)部為技術(shù)研發(fā)和實驗提供資金支持- 11 - 第六章項目研制進(jìn)度安排6.1 項目整體進(jìn)度安排項目研制周期：2013年2014年 5 月表三：項目各年份進(jìn)度安排表年份預(yù)計完成的工作內(nèi)容2013年 3 月制定出整體方案，確定實驗的場地，規(guī)模大小等2013年 4 月-7 月詳細(xì)設(shè)計過程，期間會組織各部門進(jìn)行審查2013年 8 月-12月工藝部組織設(shè)備的加工和制造；項目部制定施工計劃并開始施工；采購部負(fù)責(zé)設(shè)備和材料的采購2014年 1 月整體驗收，并具備實驗條件2014年 2 月-4 月相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)駐實驗場地進(jìn)行跟蹤，并根據(jù)實際情況進(jìn)行實驗，記錄詳細(xì)數(shù)據(jù)2014年 5 月分析實驗數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)論，

16、建立實驗?zāi)Ｐ? 12 - 第七章投資估算該項目 2013年投資概算為540萬元，詳細(xì)情況如下表：表三：投資估算表序號項目費用（萬元）費用說明1 設(shè)計費120 數(shù)據(jù)分析，論證，技術(shù)轉(zhuǎn)讓。2 專用費30 購買專用設(shè)備、儀器等。3 材料費220 各種原材料，輔助材料費以及購買過程中的裝卸、運輸費用。4 外協(xié)費80 相關(guān)設(shè)備的外協(xié)制造、加工等。5 差旅費10 各相關(guān)人員的試驗、考察、調(diào)研、交流等過程產(chǎn)生的費用。6 會議費6 研發(fā)過程中為開展學(xué)術(shù)研討、咨詢、評審以及項目協(xié)調(diào)等活動而發(fā)生的費用。7 事務(wù)費15 用研發(fā)過程中所有知識產(chǎn)權(quán)方面的費用8 專家咨詢費10 支付給臨時聘請的咨詢專家的費用。9 燃料動力費10 直接消耗的水、電、氣、燃料等費用。10 固定資產(chǎn)使用費8 直接使用固定資產(chǎn)而發(fā)生的費用。11 工資及勞務(wù)費10 各相關(guān)人員的工資和勞務(wù)費12 管理費8 日常消耗、業(yè)務(wù)招待、人員培訓(xùn)等產(chǎn)生的費用。13 不可預(yù)見費13 合計540 - 13 - 第八章主要風(fēng)險分析該項目技術(shù)含量高，節(jié)能效果最為理想，應(yīng)用范圍廣。雖然從技術(shù)的角度來講，推廣的前景很大， 但是在實際的推廣中會有一些困難和風(fēng)險，其中主要風(fēng)險就是市場的案例太少，說服力弱，特別是對于大中型的國有企業(yè)，必須用案例說服。