GB/T 51413-2020 有色金屬工業余熱利用設計標準

專用

人人文庫

中華人民共和國國家標準

有色金屬工業余熱利用設計標準

Standardfordesignofwasteheatutilizationin

non-ferrousmetalindustry

GB/T51413-2020

主編部門中國有色金屬工業協會

：

批準部門中華人民共和國住房和城鄉建設部專用

：

施行日期年月日

：202081

人人文庫

中國計劃出版社

2020北京

中華人民共和國國家標準

有色金屬工業余熱利用設計標準專用

GB/T51413-2020

☆

中國計劃出版社出版發行

網址

：

地址北京市西城區木樨地北里甲號國宏大廈座層

：11C3

郵政編碼電話發行部

：100038：（010）63906433（）

三河富華印刷包裝有限公司印刷

印張千字

850mm×1168mm1/32246

年月第版年月第次印刷

202051202051

☆

人人文庫統一書號

：155182·0628

定價元

：12.00

版權所有侵權必究

侵權舉報電話

：（010）63906404

如有印裝質量問題請寄本社出版部調換

，

中華人民共和國住房和城鄉建設部公告

2020年第42號

住房和城鄉建設部關于發布國家標準

有色金屬工業余熱利用設計標準的公告

《》

現批準有色金屬工業余熱利用設計標準為國家標準編號

《專用》，

為自年月日起實施

GB/T51413—2020，202081。

本標準在住房和城鄉建設部門戶網站

（）

公開并由住房和城鄉建設部標準定額研究所組織中國計劃出版

，

社出版發行

。

中華人民共和國住房和城鄉建設部

2020年1月16日

人人文庫

前言

根據住房和城鄉建設部關于印發年工程建設標準規

《〈2016

范制訂修訂計劃的通知建標函號的要求標準編

、〉》（〔2015〕274），

制組經廣泛調查研究認真總結實踐經驗參考有關國際標準和國

，，

外先進標準并在廣泛征求意見的基礎上編制了本標準

，，。

本標準的主要技術內容是總則術語基本規定余熱資源

：、、、、

余熱利用系統和公用輔助設施等

。

本標準由住房和城鄉建設部負責管理由中國有色金屬工業

，

工程建設標準規范管理處負責日常管理由長沙有色冶金設計研

，專用

究院有限公司負責具體技術內容的解釋執行過程中如有意見或

。

建議請寄送長沙有色冶金設計研究院有限公司地址湖南省長

，（：

沙市雨花區木蓮東路號中鋁科技大廈郵編

299，：410019）。

本標準主編單位中國有色工程有限公司

：

長沙有色冶金設計研究院有限公司

本標準參編單位中國恩菲工程技術有限公司

：

中國瑞林工程技術股份有限公司

貴陽鋁鎂設計研究院有限公司

中色科技股份有限公司

人人文庫中南大學

株洲冶煉集團股份有限公司

中鋁國際工程股份有限公司長沙分

公司

本標準參加單位蘇州海陸重工股份有限公司

：

四川東方鍋爐工業鍋爐集團有限公司

成都太和水工機電設備有限公司

·1·

本標準主要起草人員陽紹偉匡社穎徐建炎王學良

：

阮建國黃耀戴慶偉郭秀元

閆紅杰李培華劉國雄曾錦波

黃生龍李曉陳昌銳李運龍

肖愛民鄢鐵強鄒迪

本標準主要審查人員李水明李紅梅彭恒匡芳

：

陳漢平劉亮王新建俞向東

陳賢瓊

專用

人人文庫

·2·

目次

總則…………………

1（1）

術語…………………

2（2）

基本規定…………………

3（4）

余熱資源…………………

4（5）

余熱資源等級……………

4.1（5）

余熱量計算方法…………

4.2（5）

余熱資源回收……………

4.3專用（7）

余熱利用系統……………

5（10）

余熱鍋爐及系統…………

5.1（10）

除氧給水系統……………

5.2（12）

汽輪發電機設備及系統…………………

5.3（13）

溴化鋰吸收式冷溫水機組及系統………

5.4（）（14）

其他換熱設備及系統……

5.5（15）

公用輔助設施……………

6（16）

總平面布置……………

6.1（16）

化學水處理系統…………

6.2（17）

電氣設備及系統人人文庫…………

6.3（18）

儀表與控制……………

6.4（20）

給水排水和循環冷卻水…………………

6.5、（22）

建筑與結構……………

6.6（22）

供暖通風………………

6.7（25）

廠區熱力管網……………

6.8（25）

附錄煙氣酸露點溫度計算………………

A（27）

·1·

本標準用詞說明………………

（29）

引用標準名錄…………………

（30）

附條文說明…………………

：（33）

專用

人人文庫

·2·

Contents

………

1Generalprovisions（1）

……………………

2Terms（2）

………

3Basicrequirements（4）

……

4Wasteheatresource（5）

……

4.1Classificationofwasteheatresource（5）

………

4.2Calculationsofwasteheatresource（5）

…………

4.3Recyclingofwasteheatresource（7）

…………

5Wasteheatutilizationsystem專用（10）

……………

5.1Wasteheatboilersandsystem（10）

………………

5.2Deaeratorfeedwatersystem（12）

……………

5.3Steamturbinegeneratorequipmentandsystem（13）

5.4Lithiumbromideabsorptionchiller（heater）unitand

…………………

system（14）

………………

5.5Otherheattransferequipmentsandsystem（15）

…………

6Utilityandauxiliaryfacilities（16）

…………

6.1Generallayout（16）

…………

6.2Chemicalwatertreatmentequipmentandsystem（17）

人人文庫…………

6.3Electricalequipmentandsystem（18）

……………

6.4Instrumentationandcontrol（20）

6.5Watersupply，drainageandcirculatedcooling

……………………

water（22）

…………………

6.6Buildingsandstructures（22）

…………………

6.7Heatingandventilation（25）

……

6.8Heatingpipenetwork（25）

·3·

AppendixACalculationofoff-gasaciddewpoint

…………………

temperature（27）

…

Explanationofwordinginthisstandard（29）

……

Listofquotedstandards（30）

………

Addition：Explanationofprovisions（33）

專用

人人文庫

·4·

1總則

1.0.1為落實國家技術經濟政策保障有色金屬工業余熱利用達

，

到安全生產節約能源保護環境技術先進經濟合理的目的規

、、、、，

范有色金屬工業余熱利用設計制定本標準

，。

1.0.2本標準適用于新建擴建和改建的有色金屬工業余熱利用

、

設計

。

1.0.3有色金屬工業余熱利用設計除應符合本標準外尚應符合

，

國家現行有關標準的規定

。專用

人人文庫

·1·

2術語

2.0.1余熱

wasteheat

以環境溫度為基準被考察體系排出的物質可釋放的熱

，。

2.0.2余熱量

wasteheatquantity

余熱的數量

。

2.0.3余熱資源量

wasteheatresource

經技術經濟分析確定的可利用的余熱量

。

2.0.4余熱利用

wasteheatutilization

以環境溫度為基準對被考察體系排出的物質可釋放的熱量

，專用

進行回收及利用

。

2.0.5煙氣余熱

wasteheatfromtheoff-gas

被考察體系產生的外排廢氣所攜帶的余熱

。

2.0.6爐渣余熱

slagwasteheat

被考察體系產生的液態或固態廢渣所攜帶的余熱

。

2.0.7產品余熱

wasteheatfromtheproducts

被考察體系產生的氣態液態或固態等中間產品或最終產品

、

所攜帶的余熱

。

2.0.8冷卻介質余熱

wasteheatfromthecoolingmedium

生產過程中水空氣等冷卻介質循環利用過程所攜帶的余熱

人人文庫、。

2.0.9可燃廢氣余熱

wasteheatfromthecombustiblewaste

gas

生產過程中外排的含可燃氣體的廢氣可釋放的余熱

。

2.0.10化學反應及殘碳余熱

wasteheatfromchemicalre-

actionandresidualcarbon

化學反應余熱是指被考察體系除用于自身化學反應外的熱

·2·

量殘碳余熱是指中間產品或外排廢棄物中殘碳所攜帶的余熱

；。

2.0.11冷凝回水余熱

wasteheatfromcondensationback-

water

生產過程中冷凝回水所攜帶的余熱

。

2.0.12余熱回收率

recoveryrateofwasteheat

被考察體系回收的余熱量占余熱資源量的百分數

。

專用

人人文庫

·3·

3基本規定

3.0.1余熱利用系統應根據余熱資源種類資源量基于全廠熱

、，

冷電負荷及熱電平衡按能源梯級高效利用的原則設計并不

（）、、，，

應影響生產工藝的安全運行應與環境保護和經濟效益相協調

，。

3.0.2余熱利用設施應適應余熱資源高溫高粉塵高腐蝕性強

、、、

粘結性負荷波動的特點

、。

3.0.3對飽和蒸汽的過熱處理不宜采用除余熱資源以外的其他

能源

。

3.0.4余熱利用系統的裝備水平應與生產工藝水平相匹配

專用。

3.0.5余熱利用設計內容及深度應符合現行國家標準有色金屬

《

冶煉工程建設項目設計文件編制標準和有色金屬

》GB/T51023《

礦山工程建設項目設計文件編制標準的有關規定

》GB/T50951，

余熱利用設計中的余熱發電工程應符合國家現行火力發電有關標

準的規定

。

人人文庫

·4·

4余熱資源

4.1余熱資源等級

4.1.1根據余熱利用投資回收期余熱資源等級的劃分宜符合表

，

的規定

4.1.1。

表4.1.1余熱資源等級

余熱資源等級判據余熱利用投資回

常見余熱資源舉例

余熱資源等級收期年

（）

可燃性廢氣廢料硫酸反應

一等余熱資源（），

＜3熱以上溫度的煙氣

，400℃專用

的煙氣及

250℃～400℃，80℃

二等余熱資源以上的冷卻水可利用的

3～6，1000℃

及以上高溫排渣高溫產品

、

以下溫度的煙氣可利

三等余熱資源250℃，

＞6用的中溫排渣

4.1.2一等余熱資源應回收二等余熱資源宜回收三等余熱資

，，

源可根據情況進行回收

。

4.2余熱量計算方法

人人文庫

4.2.1高溫煙氣余熱量計算應符合下列規定

：

1外用燃料加熱的余熱量宜按下式計算

：

QBVtC

y=·y·y·y（4.2.1-1）

式中Q煙氣余熱量

：y———（kJ/h）；

B平均燃料消耗量或3

———（kg/hNm/h）；

V單位燃料燃燒產生煙氣量3或33

y———（Nm/kgNm/Nm）；

·5·

t煙氣從爐窯排出平均溫度

y———（℃）；

C爐窯排出平均溫度下的煙氣平均定壓比熱

y———［kJ/

3應按煙氣成分計算

（Nm·℃）］，。

2自熱冶煉的余熱量宜按下式計算

：

QVtC

y=y·y·y（4.2.1-2）

式中V排出的煙氣總量3

：y———（Nm/h）。

4.2.2爐渣余熱量宜按下式計算

：

QGtCq

z=z·（z·z+z）（4.2.2）

式中Q爐渣余熱量

：z———（kJ/h）；

G爐渣產量

z———（kg/h）；

t爐渣溫度

z———（℃）；

C爐渣平均比熱

z———［kJ/（kg·℃）］；

q液態爐渣熔化潛熱

z———（kJ/kg）。專用

4.2.3產品中間產品余熱量宜按下式計算

（）：

QGtCq

c=c·（c·c+c）（4.2.3）

式中Q產品中間產品余熱量

：c———（）（kJ/h）；

G產品產量

c———（kg/h）；

t高溫產品溫度

c———（℃）；

C高溫產品平均比熱

c———［kJ/（kg·℃）］；

q液態產品熔化潛熱

c———（kJ/kg）。

4.2.4冷卻介質余熱量計算應符合下列規定

：

1汽化冷卻余熱量宜按下式計算

：

QDii

人人文庫qqqs

=·（-）（4.2.4-1）

式中Q汽化冷卻余熱量

：q———（kJ/h）；

D汽化冷卻產汽量

q———（kg/h）；

ii分別為蒸汽及進水的焓

q、s———（kJ/kg）。

2冷卻水余熱量宜按下式計算

：

QGttC

s=s·（2-1）·s（4.2.4-2）

式中Q冷卻水余熱量

：s———（kJ/h）；

·6·

G冷卻水流量

s———（kg/h）；

tt冷卻水進出口溫度

1、2———（℃）；

C冷卻水平均比熱

s———［kJ/（kg·℃）］。

4.2.5可燃廢氣余熱量宜按下式計算

：

QLLLVQ

rq=（12636CO+10786H2+35906CH4）·rq+y

（4.2.5）

式中Q可燃氣體余熱量

：rq———（kJ/h）；

一氧化碳氫氣甲烷分別對應的低位發

12636、10786、35906———、、

熱量3

（kJ/Nm）；

LLL可燃氣體所含一氧化碳氫氣甲烷的容

CO、H2、CH4———、、

積百分數

；

V單位時間的可燃氣體量3

rq———（Nm/h）。

4.2.6化學反應及殘碳余熱量計算應符合下列規定

：

1化學反應余熱量計算宜根據化學成分確定化學反應物和專用

生成物的數量再計算化學反應熱

，；

2殘碳余熱量宜按下式計算

：

QGC

t=32792×t·t（4.2.6）

式中Q殘碳余熱量

：t———（kJ/h）；

碳的低位發熱量

32792———（kJ/kg）；

G爐渣煙塵產量

t———（）（kg/h）；

C殘碳含量

t———（kg/kg）。

4.2.7冷凝回水余熱量宜按下式計算

：

QGtC

n=n·n·n（4.2.7）

式中Q人人文庫冷凝回水余熱量

：n———（kJ/h）；

G冷凝回水量

n———（kg/h）；

t冷凝回水溫度

n———（℃）；

C冷凝水的定壓比熱容

n———［kJ/（kg·℃）］。

4.3余熱資源回收

4.3.1余熱利用設計應根據生產工藝要求余熱資源特點全廠

、、

·7·

的熱冷電負荷需求在熱平衡基礎上選擇余熱回收方法和

（、），，

設施

。

4.3.2煙氣余熱回收應符合下列規定

：

1銅鎳鉛鋅錫等重有色金屬冶煉及制酸系統轉化工序

、、、、

產生的大于的煙氣余熱宜采用水作為換熱介質選擇余熱

400℃，、

鍋爐回收生產飽和蒸汽或過熱蒸汽當企業已有飽和蒸汽時可

、；，

選擇換熱設備回收對飽和蒸汽過熱處理

、。

2銅鎳鉛鋅錫等重有色金屬冶煉及制酸系統轉化工序

、、、、

產生的大于或等于且小于或等于的煙氣余熱宜采用

250℃400℃，

水作為換熱介質選擇飽和蒸汽余熱鍋爐或換熱設備回收

、。

3銅鎳鉛鋅錫等重有色金屬在冶煉過程中產生的小于

、、、、

的煙氣余熱制酸干吸工序低溫煙氣余熱在經過技術經濟

250℃、，

比較可行后宜按下列方式回收

，：專用

1宜選擇換熱設備加熱空氣水或直接用于物料的干燥

）、；

2當生產生活有熱冷負荷需求時可選擇煙氣熱水吸

）、（），（）

收式冷溫水機組

（）；

3可選擇有機工質朗肯循環發電設施或熱泵設施

）。

4鋁用炭素煅燒回轉窯和罐式爐設備的煙氣余熱應根據生

，

產工藝要求依次設置余熱導熱油鍋爐余熱蒸汽鍋爐

、。

5鋁用炭素焙燒爐鋁電解槽等生產設備的低溫煙氣余熱

、，

在經過技術經濟比較可行后應進行回收

，。

6煙氣余熱回收設施的排煙溫度應滿足自身和后續工藝設

、

備及管道對溫度和防腐的要求

人人文庫。

4.3.3爐渣余熱回收應符合下列規定

：

1銅鎳鉛鋅錫等重有色金屬冶煉過程中產生的

、、、、1000℃

及以上的爐渣余熱經過技術經濟比較可行后的以下的爐

，1000℃

渣余熱宜選擇余熱鍋爐或換熱設備回收

，；

2爐渣余熱回收設施的排渣溫度應滿足后續爐渣資源化處

理設備和管道的輸送要求

、。

·8·

4.3.4產品余熱回收應符合下列規定

：

1銅鎳鉛鋅錫等重有色金屬在冶煉過程中產生的可利

、、、、

用的及以上的產品余熱經過技術經濟比較可行后的

1000℃，

以下的產品余熱宜選擇余熱鍋爐或換熱設備回收

1000℃，；

2鋁用炭素生石油焦煅燒爐窯產品冷卻余熱在冷卻源數

（），

量有保障及熱用戶負荷穩定時宜設置余熱回收設施氫氧化鋁焙

，，

燒爐產品余熱宜選擇加熱鍋爐補給水的換熱設備

；

3產品余熱回收設施的產品溫度應滿足后續設備和管道的

輸送要求

。

4.3.5冷卻介質余熱可選擇有機工質朗肯循環發電設施或熱泵

設施回收

。

4.3.6可燃廢氣余熱可燃廢料余熱宜采用余熱鍋爐回收鈦渣

、，

熔煉爐的可燃廢氣可根據生產工藝要求設置廢氣回收設施

專用。

4.3.7化學反應余熱可采用余熱鍋爐或換熱設備回收殘碳余熱

，

可采用余熱鍋爐回收

。

人人文庫

·9·

5余熱利用系統

5.1余熱鍋爐及系統

5.1.1余熱鍋爐宜與余熱源相鄰布置

。

5.1.2余熱鍋爐布置應符合下列規定

：

1非嚴寒地區宜采用露天或半露天布置

；

2嚴寒地區或風沙大的地區應根據余熱鍋爐結構特點及工

，

程具體情況設置緊身罩或布置在室內

。

5.1.3余熱鍋爐宜采用直通煙道式爐型對粘結性大高腐蝕性

，、

成分的煙氣余熱鍋爐內不宜設置過熱器省煤器和空氣預熱器

，、專用。

5.1.4余熱鍋爐參數的確定應符合下列規定

：

1余熱鍋爐蒸汽參數應根據汽輪機參數等級蒸汽用戶需求

、

和煙氣酸露點溫度確定余熱鍋爐參數應按飽和溫度不小于煙氣

，

酸露點溫度附加的富余量確定

15℃。

2余熱鍋爐容量應按生產工藝排放的最大煙氣量產生的蒸

發量確定換熱面積宜留有余量余熱回收率應符合現行國

，15%，

家標準有色金屬冶煉廠節能設計規范的有關規定

《》GB50919。

3余熱鍋爐排煙溫度應符合下列規定

：

1應滿足后續生產工藝設備及管道對煙氣溫度的要求

）、；

2當余熱鍋爐內不設置省煤器時人人文庫應按余熱鍋爐額定壓力

），

下對應的飽和蒸汽溫度附加確定當余熱鍋爐內設

20℃，

置省煤器時應按煙氣酸露點溫度附加確定煙氣

，35℃，

酸露點溫度宜按本標準附錄的方法計算

A；

3應經過技術經濟比較后確定

）。

4余熱鍋爐煙道連接應符合下列規定

：

1煙道布置應滿足工藝生產操作維護及安全的要求煙氣

）、，

·01·

流速宜為最大不超過

8m/s～12m/s，15m/s；

2煙道應設置可靠的支架熱補償器

）、；

3當帶有旁通煙道時在余熱鍋爐進口煙道和旁通煙道上

），

應設置可靠的切斷裝置

。

5.1.5余熱鍋爐應采取防止煙塵粘結堆積的措施并應根據積

、，

灰機理選擇鍋爐煙道結構和清灰裝置

。

5.1.6余熱鍋爐進口出口及底部排灰設施連接處宜設置密封裝

、

置和膨脹裝置當煙氣有爆炸可能時應設置防爆裝置防爆裝置的

；，，

排放口不應危及人身安全余熱鍋爐本體漏風系數宜小于

。8%。

5.1.7余熱鍋爐各層平臺應設置個樓梯至少應有個直通地

2，