硫酸余热发电节能技术改造项目可行性研究报告.docx

1、硫酸余热发电节能技术改造项目可行性研究报告硫酸余热发电节能技术改造项目可行性研究报告 （此文档为Word格式、下载后您可任意修改编辑！）图纸目录序号图 名图 号1厂区总平面布置图GS-F444IK-Z012主厂房零米平面布置图GS-F444IK-J013主厂房运转层平面布置图GS-F444IK-J024主厂房横断面布置图GS-F444IK-J03第一章 概述1.1 项目概况及编制依据范围1.1.1 项目概况项目名称、建设单位及建设规模项目名称：xxx有限公司硫酸余热发电节能技术改造项目项目法人：xxx有限公司法人代表： xxx建设规模：根据xxx有限公司现有30万吨/年硫酸装置制酸工艺所产生的

2、余热情况，确定本节能技术改造工程的建设规模为140t中温中压余热锅炉，配1C123.43/0.49的抽凝式汽轮发电机组。1.1.2 编制内容本可研报告主要对余热回收发电节能技术改造项目建设的必要性、原始条件及可行性等几方面进行研究论证，并对发电厂内的各系统进行技术经济分析：1通过对现有30万吨/年硫酸装置制酸工艺中余热发电技改项目的规模和厂址的选择、建厂条件、厂区布置、工程实施以及对社会、环境的影响等方面的研究，评价项目实施的可行性。2本可研研究的范围包括项目规模的确定、机组选型、项目建设条件、工程设想、环境保护、生产组织和定员、项目实施进度、投资估算和经济评价等内容。3本项目投资范围为余热综

3、合利用范围内的主要生产工程的建设投资、厂区附属生产和辅助设施的建设投资。4进行项目的投资估算和经济评价，分析该项目的经济性，对项目的风险因素进行风险分析，为项目的可行性决策提供依据。5对余热发电节能技改项目的节能措施及可行性等方面进行了评价和研究。6属于本工程以下内容由建设单位另行委托有关部门完成（1）接入电力系统的可行性研究报告（2）工程地质及水文工程地质报告（3）环境影响报告表。1.1.3 依据范围本可研报告根据下列文件和资料进行编制：12009年1月1日起实施的循环经济促进法22008年4月1日起实施的中华人民共和国节约能源法3“十一五”十大重点节能工程实施意见 4国家发改委产业结构调整

4、指导目录（2011年本）52006年1月1日实施的中华人民共和国可再生能源法6热电联产项目可行性研究技术规定7建设单位提供的相关资料1.2 城市概况1.3 项目建设的必要性1.3.1 本项目是硫酸余热发电节能技术改造项目xxx有限公司通过扩产改造生产规模已达到30万吨/年硫酸，所需原料采用有色金属尾砂，全部由莱州、安徽铜陵等地供给，对烧渣进行综合回收，使硫酸产品与依靠进口硫磺的制酸企业、依靠进口硫铁矿原料的制酸企业相比，具有更强的竞争力。本项目利用现有30万吨/年硫酸装置制酸工艺中产生的余热回收后进行发电。根据30万吨/年硫酸装置余热资源和国内硫酸装置中余热回收的发展现状和水平，余热回收蒸汽系

5、统为中压系统，充分回收系统中的高、中位热能。采用的技术方案为：沸腾炉酸化焙烧、封闭酸洗净化、“3+2”两转两吸、余热回收等工艺，在沸腾炉出口设置一台中压自然循环式余热锅炉回收焙烧过程中的高温余热；余热锅炉所产蒸汽约为40t/h的中温中压蒸汽。根据xxx有限公司硫酸余热发电节能技术改造项目制酸工艺所产生的余热情况并结合企业发展，设计一台C123.43/0.49抽凝式中温中压汽轮发电机组。1.3.2 本项目的建成将会产生良好的经济效益通过将制酸工艺中的余热进行综合利用发电，既节约了煤的资源，又给企业带来了良好的经济效益。每年利用余热锅炉蒸汽带动汽轮发电机组发电量为6720万kW.h，供电量为624

6、9.6万kW.h，经计算则每年用于余热发电的热值总量折合标准煤约为22781t/a。1.3.3 本项目的实施，符合国家相关产业政策1996年8月，国务院批转发布了国家经贸委、财政部和国家税务总局关于进一步开展综合利用的意见，将资源的综合利用开发作为了国家可持续性发展的一步重要战略，并且明确了资源综合利用的内涵包括：在矿产资源开采过程中对共生、伴生矿进行综合开发与合理利用；对生产过程中产生的废渣、废水、废气、余热、余压进行回收和合理利用；对社会生产和消费过程中产生的各种废旧物资进行回收和再生利用；在中华人民共和国节约能源法的合理使用与节约能源章节中也规定，国家鼓励余热余压利用等技术；符合国家“十

7、一五”十大重点节能工程实施意见中规定的余热余压利用工程；符合循环经济促进法的要求；国家发改委在产业结构调整指导目录(2011年本)将“利用技术综合利用中尾矿、废渣等资源综合利用”列为“鼓励类”。可见，本技改项目实施余热综合利用发电工程，符合国家有关产业政策和法律规定，具有显著的社会效益。综上所述，xxx有限公司利用现有30万吨/年资源综合利用尾矿渣制硫酸装置的余热发电节能技术改造项目是一项节能、经济、社会效益均显著的项目。它的建成实施对企业可持续发展及节约能源都具有十分重要的意义。本工程项目总投资5344万元，由建设单位自筹和银行贷款建设。1.4 建设规模根据xxx有限公司现有30万吨/年硫酸

8、装置制酸工艺中产生的余热并结合企业的发展情况，拟设计一台12MW抽凝式中温中压汽轮发电机组。项目建成后，预计正常生产后年上网电量达6249.6104kWh。1.5 主要技术原则（1）本着硫酸工艺中的余热能全部综合利用的原则来确定机组的装机规模。（2）总图布置在公司厂区内作到既能满足生产及安全有关规定的要求，又要紧凑，减少占地。（3）主体工程与环保、安全和工业卫生同时考虑，尽量减少对环境的影响。（4）公司现有装置能满足本工程的需要，不再重复建设。（5）节约工程投资、降低工程造价、缩短建设周期，力求较好的经济效益。1.6 法人篇1.7 工作简要过程2011年8月，本院接到xxx有限公司的委托后，本

9、单位成立了项目组，赴工程实地进行勘察，收集了该工程可研及与本工程有关的资料，对建设方进行了多方面的调查、咨询，在2011年9月完成了本项目的可研报告。第二章 拟建项目情况和工艺方案2.1 项目建设的原因xxx有限公司通过扩产改造生产规模已达到30万吨/年硫酸，所需原料采用有色金属尾砂，全部由莱州、安徽铜陵等地供给。公司决定利用系统产生的余热进行发电节能改造，既节约了煤的资源，又给企业带来了良好的经济效益。目前世界上硫酸生产技术基本上都是采用接触法工艺，即是以含硫原料制取二氧化硫气体，二氧化硫气体在催化剂的催化作用下氧化成三氧化硫，再将三氧化硫吸收而生成硫酸。xxx有限公司30万吨/年硫酸生产装

10、置采用的工艺为：沸腾炉酸化焙烧、封闭酸洗净化、“3+2”两转两吸等工艺，并采用DCS系统进行自动控制。主要特点如下：（1）采用沸腾炉酸化焙烧技术，提高硫的烧出率。（2）采用封闭酸洗净化，以减少稀酸产出。（3）采用“3+2”五段转化，使SO2总转化率大于99.9%，保证尾气中SO2的达标排放。（4）采用93%酸干燥炉气，98%酸吸收SO3。（5）采用中温吸收，以抑制雾粒的形成并增大雾粒粒径以便除雾。国际上，随着能源价格的提高，越来越重视硫酸装置的热能利用效率。不仅注重硫酸生产过程中的高、中温位余热的回收利用，而且关注低温位余热的回收。美国孟山都环境化学公司近年来开发的热量回收系统HRS，利用吸收

11、酸的低温位热量产生0.51.0MPa蒸汽，每吨酸可产低压蒸汽0.6t左右。一般流程仅回收了焙烧、转化的高、中温热量，即使回收了部分酸热，也是加热锅炉给水或产生90以下的热水。到目前为止，HRS技术已在国外几十套装置上运行。我国自60年代开始使用中压余热锅炉，目前在生产规模大于或等于年产40kt硫酸装置，基本上都回收了高温位余热。低温位余热的回收利用也已经起步。南化公司磷肥厂200kt/年硫酸装置利用干吸系统的低温位热预热锅炉给水和供职工浴室等用。大连化学工业公司以管壳式冷却器回收酸的低温位余热用于采暖已获得成功。铜陵磷铵厂200kt/年硫酸装置利用吸收系统的部分低温位余热加热锅炉给水。大峪口化

12、工厂56kt/年硫酸装置利用干吸系统的低温位余热同时加热锅炉给水、工业用水以及生活用水。鹿寨化肥总厂40kt/年硫酸装置利用省煤器回收转化系统的低温位余热加热锅炉给水。根据硫酸装置余热资源和国内硫酸装置中余热回收的发展现状和水平，余热回收蒸汽系统为中压系统，充分回收系统中的高、中位热能。焙烧工段沸腾炉内设置810组冷却管组，回收沸腾炉内热量；在沸腾炉出口设置一台中压自然循环式余热锅炉回收焙烧过程中的高温余热；本设计由一台40t/h中压余热锅炉和810组冷却管组共同组成本制酸装置余热回收系统。为了提高资源利用率，xxx有限公司决定建设余热回收装置，其无论从经济效益角度还是从环境效益方面，不仅是可

13、行的，而且是必要的。2.2 工艺流程2.2.1 硫酸工艺xxx有限公司尾矿渣制硫酸装置生产能力为30万吨/年（以100%硫酸计）。2.2.2 产品品种、规格及质量指标产品： 98%工业硫酸 30.612万吨/年副产品：中温中压过热蒸汽40t/h，压力3.82MPa，温度450，全部进入一台12MW抽凝式发电机组，拖动12MW发电机运行发电，年新上网电量约6249.6万kW.h。副产品：铁精砂273.8kt/a。副产品：15%稀硫酸29.25 kt/a。产品质量符合GB534-2002国家标准。硫酸质量符合下表要求：序号指标名称浓硫酸1硫酸%982灰分%0.033铁（Fe）含量%0.014砷（A

14、s）含量%0.0055透明度mm506色度ml207Hg % 0.012.2.3 装置组成 30万吨/年硫酸装置主要由原料工段、焙烧工段、净化工段、转化工段、干吸及成品工段等组成，配套的公用工程由循环水站、配电所和控制室等组成。项目工艺部分由以下六个工段组成：原料工段、焙烧工段、净化工段、转化工段、干吸及成品工段。装置工艺流程方框图如下： 尾气排放尾渣矿 焙烧 净化 转化 干吸 成品酸 矿渣 稀酸（1）在焙烧工段，合格的尾渣矿经调速定量加料皮带机均匀加入沸腾炉。沸腾炉采用温度可调的扩大式沸腾焙烧，炉气经旋风分离器、电除尘器等设备除下矿尘。渣、尘采用机械运输，渣、尘经冷却、增湿后送入矿渣堆场。在

15、沸腾炉中，尾渣矿与炉前空气风机送来的空气在850880左右以沸腾状态进行焙烧。由沸腾炉顶部出来的含SO2高温炉气920进入炉内蒸发管束。炉气通过除尘降温至360，经旋风除尘器、电除尘器除尘后使尘含量降至0.2g/Nm3，温度降至约330进入净化工段。沸腾炉排渣，由溢流口溢出流入浸没式圆筒冷却机，旋风除尘器、电除尘器收集下来的尘，也送入圆筒冷却机 ，经冷却、增湿后，由胶带输送机送至矿渣堆场堆放，用汽车运出外售，或进一步加工成球团作为钢铁冶炼的原料等。系统开车采用点火风机鼓风，用齿轮油泵从油罐抽油经加压后送至燃油喷嘴，与空气混合充分后燃烧，将沸腾炉预热。（2）净化工段采用高效、成熟可靠的“空动填电

16、电”的绝热蒸发封闭稀酸洗涤净化工艺流程，配置为空冷塔、动力波洗涤器（即高效逆喷洗涤器）、填料洗涤塔、一级电除雾器、二级电除雾器流程。烟气330进入空冷塔与喷射出的15%稀酸相接触，经绝热增湿洗涤，洗去其中的大部分三氧化硫等杂质后，炉气中大部分矿尘被洗涤进入稀酸中。经过气液分离后的68气体进入高效逆喷洗涤器再次洗涤，炉气温度降至62，经空冷塔、高效逆喷洗涤器两级洗涤，然后再进入填料洗涤塔移走热量冷却。从填料洗涤塔出来的烟气绝大部分杂质已被清除，同时烟气温度降到40左右。经过两级高效塑料电除雾器除去酸雾，使烟气中的酸雾含量降至0.005g/Nm3。净化后的烟气送往干燥塔。空冷塔稀酸循环泵出口的浓度

17、15%、温度62稀酸少量送至脱吸塔(塔槽一体)以脱除其中溶解除的SO2，大量的稀酸被打到空冷塔顶部用于喷淋洗涤，从空冷塔流出的稀酸进入斜管沉降器进行液固分离，清液返回稀酸系统以便循环使用。为降低循环稀酸中的酸浓和含尘、As、F等有害杂质，从斜管沉淀器底部放出少量带泥浆的污酸用渣浆泵送至污水处理系统，同样经脱吸后的稀酸流入稀酸槽经稀酸输送泵也送至污水处理系统，一并经石灰乳中和处理后达标排放。净化工段三级洗涤均有各自相对独立的稀酸循环系统。一级高效洗涤器下部稀酸循环槽的稀酸约51，用稀酸循环泵送出，通过稀酸板式换热器与30循环水进行热交换，约38稀酸进二级高效洗涤器，将气体温度降至40进二级高效塑

18、料电除雾器。（3）转化工段采用普遍的“3+2”式两次转化工艺，换热系统采用高效低阻力换热器，换热流程采用适宜的、（）、流程，全转化系统采用应力消除设计和装配，总转化率99.9%，尾气中SO2含量320 mg/m ，低于国家环保标准排放。干燥后的SO2气体经SO2鼓风机加压后，依次经第换热器壳程、第换热器壳程预热至420进入转化器第一段催化剂层进行转化，经反应后，温度升至约582通过第换热器管程进行热交换。冷却后的反应气温度降至460进入转化器第二段催化剂层进行氧化反应，温度升高至约507.5后，通过第换热器管程降温至440，进入转化器第三段催化剂层进行氧化反应，温度升高到约452后，通过第换热

19、器管程和热管省媒器后温度降至约168，送至第一吸收塔。第一吸收塔内用98浓硫酸吸收其中SO3，未被吸收的气体通过塔顶的丝网除沫器，再依次经第、第（管程）、第换热器壳程换热，气体被加热至430进入转化器第四段催化剂层进行氧化反应。温度升至约447.5通过第换热器壳程，反应气被降温至420后进入转化器第五段催化剂层进行氧化反应。温度升至约422通过第换热器管程，反应气被降温至约155进入第二吸收塔，塔内用98硫酸吸收炉气中SO3后由尾气烟囱放空。（4） 干吸工段 流程采用“塔槽泵器塔”的循环流程。经净化后的烟气入干燥塔内，用93%硫酸喷淋干燥，使炉气中的水分降至0.1g/Nm3以下，经金属丝网除沫

20、器除沫后，用SO2鼓风机送入转化工段。从转化器三段出来的转化气经换热降温后进入第一吸收塔，用98.3%H2SO4吸收SO3后，经金属丝网除沫器除沫后再进入转化器四段、五段进行第二次转化。从五段出来的二次转化气进入第二吸收塔，用98.3%H2SO4吸收SO3后，通过金属丝网除沫器除沫后直接送入由总标高60m的尾气烟囱排放，排放尾气低于国家规定的排放标准。在二吸塔出口至尾气烟囱之间的管线上增设旁路即尾气吸收处理系统,若制酸系统尾排指标不好时，尾气吸收设备运行，尾吸采用碱吸收，吸收效率高，应付能力强，原料用量少，吸收液便于处理。（5）成品工段来自干吸工段的经计量的98%成品酸送入贮酸罐贮存。成品酸从

21、贮酸罐经成品输送泵送入装酸高位槽直接装汽车运出。（6）污水处理工段 本装置使用的硫铁矿含有害杂质较低，且有电除尘器，正常生产时可以只从净化工段斜管沉淀器底部排放少量含泥浆稀酸2m3/h，可作为增湿液直接掺入硫铁矿渣中，称为“零”排放。本装置设置处理能力10 m3/h的污水处理系统。当含泥浆稀酸污水不能作为增湿液直接掺入硫铁矿渣中时，或系统停车需处理稀酸，或环保要求特别严格时使用。采用一级石灰乳中和、絮凝沉淀、压滤的方法。污水处理流程：石灰乳反应剂 清净污水 污水 中和反应槽 浓密机沉淀 压滤 滤饼2.3 余热回收2.3.1 余热回收产生蒸汽根据硫酸装置余热资源和国内硫酸装置中余热回收的发展现状

22、和水平，余热回收蒸汽系统为中压系统，充分回收系统中的高、中位热能。焙烧工段沸腾炉内设置810组冷却管组，回收沸腾炉内热量；在沸腾炉出口设置一台40t/h中压自然循环式余热锅炉回收焙烧过程中的高温余热。本设计由一台40t/h中压余热锅炉和810组冷却管组共同组成本制酸装置余热回收系统。从脱盐水站送来的除盐水（正常运行时，还有一路从汽轮机冷凝器返回的冷凝水）送入除氧器热力除氧，除氧后的104除氧水再经锅炉给水泵送入省煤器加热至150后送入余热锅炉汽包，另一路给水送减温器作为降温喷水，还有一路作为减温减压装置的减温喷水。锅炉炉水从汽包沿下降管分两路：一路进入锅炉本体受热面，各蒸发受热面由各自独立的上

23、升管与汽包相接；一路经沸腾冷却管吸热后生成汽水混合物沿上升管向上流动回到汽包进行汽水分离，分离出来的饱和蒸汽进入过热器，分离出来的炉水再继续循环。饱和蒸汽自汽包上部引出，经低温和高温两级过热器加热后变成为3.82MPa，450的过热蒸汽。中压过热蒸汽自余热锅炉集汽联箱引出，经管道送至发电厂房汽轮机进口驱动汽轮发电机组发电。2.3.2 汽轮发电机组制酸装置余热回收系统可产生3.82MPa，450的中压过热蒸汽约40t/h。全部新蒸汽进入一台12MW抽凝式发电机组，拖动12MW发电机运行发电，来自发电机组水送入锅炉给水系统。根据机组的热效率及xxx有限公司硫酸余热发电节能技术改造项目制酸工艺所产生

24、的余热并结合企业发展情况，确定采用一台12MW的抽凝式汽轮发电机组。第三章 电力系统3.1 电力系统概述xxx有限公司硫酸余热发电项目采用一台40t/h中温中压余热锅炉，配1台12MW凝汽式汽轮发电机组。3.2 接入系统根据当地及公司的实际情况，本项目以一回路10kV输电线路送入公司内部35/10kV变电所10kV母线侧，最终的并网方案应以省电力集团总公司批复的并网方案为准。3.3 电气主接线本项目安装1台12MW抽凝式汽轮发电机出口电压为10.5 kV，直接接入10.5 kV母线，采用单母线接线方式，以一回10 kV线路接入系统。第四章 主机设备选型4.1 机组选型根据机组的热效率及xxx有

25、限公司硫酸装置制酸工艺所产生的余热并结合企业发展情况，设计一台12MW抽凝式中温中压汽轮发电机组。4.1.1 锅炉的选型采用适合硫铁矿焙烧烟气使用的，操作管理方便的自然循环式锅炉。为防烟尘粘结，烟道为空室，四壁采用管水冷壁，其它烟道管间隙放大到300mm等。炉气从920冷到380，炉堂内布置汽化冷却管，保证炉床温度920，提高蒸汽产量。材质采用20 g锅炉钢。每小时可产3.82MPa、450过热蒸汽约40t，集中送发电厂房用于汽轮机发电。4.1.2 锅炉的主要技术参数型 号： QCF90/930-40-3.82/450额定蒸发量： 40t/h额定蒸汽压力： 3.82MPa额定蒸汽温度： 450

26、C给水温度： 150C排 污 率： 2%数 量： 1台4.1.3 汽轮发电机组根据余热锅炉的有关参数同时根据本项目无热负荷的情况，根据以与热量定机组规模的原则，选用凝汽式汽轮发电机组，配置的汽轮发电机组具体参数如下：4.1.4 汽轮的主要技术参数型 号： C12-3.43/0.49进 汽 量： 56.6t/h额定进汽温度： 435额定进汽压力： 3.43MPa最大功率： 12MW数 量: 1台 4.1.5 发电机的主要技术参数型 号: QF-12-1 额定功率: 12MW 功率因素: 0.8 转 速: 3000r/min 额定电压: 10.5kV 数 量: 1台4.2 机组的运行方式余热锅炉在

27、额定工况下运行；一台余热锅炉产生的40t/h过热蒸汽送往12MW汽轮发电机组，发电功率为8.4 MW。汽轮机一级抽汽除氧器加热给水；二级抽汽供给低压加热器。4.3 主要技术经济指标经计算经济指标如下：表4-1 主要技术经济指标表序号工 况单 位年 平 均1锅炉蒸发量t/h402发电功率kW/h84003发电标煤耗率g/kWh3394综合厂用电率%75年发电量kWh/a67201046年供电量kWh/a6249.61047折年节标煤量t/a227818机组年运行小时数h8000第五章 建厂条件5.1 厂址概述本项目厂址选择一般应符合下述基本条件：1尽量靠近热烟气输送位置，以减少输送管道敷设的费用

28、，以便尽量减少占地及给其它厂内管道敷设带来的影响。2尽量靠近并网变电站，以减少接入系统投资和建设用地。3具有良好的水源条件，便于取水，以满足本项目的用水需要。4工程地质较好，地质上能满足发电厂厂房设施对地基的要求。在考虑一般抗震措施后可避免地震的影响。5厂址不处于低凹位置，以免受洪水灾害。xxx有限公司硫酸余热发电项目，为节能技术改造项目，厂址位于xxx有限公司厂内原有预留空地，厂区占地面积约为46620，其中建构筑物占地面积1362。本项目厂址位于xxx有限公司厂内。5.2 交通运输本项目厂址位于xxx有限公司厂内，交通条件非常便利。5.3 供水水源本工程生产给水来自公司内部的给水管网，生活

29、用水采用市政自来水，由自来水公司供给xxx有限公司，再由公司直接供给，满足各用水点压力要求。装置界区给水管材为：焊接钢管，采用焊接或法兰连接。室内给水管材采用镀锌钢管，丝扣连接。5.4 工程地质及水文地质根据厂址附近的勘察资料得知，该厂址处地质情况良好，该场区地形平坦，地貌类型单一，地层结构简单，分布连续，厚度稳定，物理力学性质均匀, 地下水对混凝土及混凝土中的钢筋存在弱腐蚀作用。该场区经处理后，适宜该建筑物的建设。根据厂址附近的勘察资料得知，该厂址处地质情况良好，主要地质构造为中生界侏罗系，地质分布较为稳定。地基土承载力标准值为：Fk=140kPa。厂区内地层主要为粉土、粉质粘土和粘土组成，

30、地层共可划分为五层。由上至下为： 1、素填土层，厚度0.401.20m；2、粉质粘土层，厚度为4.515.5m：Fk=250kPa；3、强风化石灰岩层，厚度为113.5m，：Fk=500kPa；4、中风化石灰岩层，：Fk=1300kPa。第六章 工程设想6.1 厂区总平面布置 6.1.1 厂区总平面布置厂区总平面布置的原则是根据生产工艺的要求，结合厂址现有的具体情况，在满足防火、卫生、环保、交通运输和未来发展的前提下，力求减少占地，节约投资，经济合理，有利生产。本着上述原则，对本项目的总平面布置进行了设计，叙述如下：生产区采用集中布置的形式，余热锅炉间位于硫酸生产装置的沸腾炉和旋风除尘器之间，汽机间、除氧间布置在余热锅炉一侧，配电室位于主厂房中央框架的零米层，主控制室位于主厂房中央框架的运转层。具体位置见30万吨硫酸总平面图 。综合水泵房及两座机力通风冷却塔位于厂区西侧的循环水装置一侧。该方案交通组织顺畅，经营管理方便。管线敷设短捷、合理可以节省部分投资。6.1.2 主要技术经济指标表见下表表6-1 主要技术经济指标表序号项 目单 位数量备注1厂区占地面积