装机规模9MW的纯低温余热电站项目可行性研究报告.docx
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装机规模9MW的纯低温余热电站项目可行性研究报告
装机规模9MW的纯低温余热电站项目
可行性研究报告
1.概述1
1.1项目概况1
1.2项目背景1
1.3项目建设必要性6
1.4产品市场预测7
1.5主要设计原则8
1.6主要技术经济指标10
2.建设条件12
2.1建设场地12
2.2电源12
2.3水源12
2.4交通运输12
2.5气象条件13
2.6地震烈度13
2.7水文地质13
2.8余热条件14
3.装机方案15
3.1AQC余热锅炉15
3.2SP余热锅炉15
3.3补汽凝汽式汽轮机16
3.4机组运行方式16
3.5机组规范16
4.技术方案19
4.1电站总体布置19
4.2土建20
4.3竖向设计和雨水排除21
4.4道路工程21
4.5电力系统21
4.6热力系统25
4.7烟气系统26
4.8排灰流程27
4.9水泥系统改造27
4.10循环冷却水系统28
4.11化水部分30
4.12热工控制34
4.13暖通36
5环境保护38
5.1设计依据38
5.2主要污染物38
5.3噪声治理及其影响分析39
5.4废水治理及其排放与影响分析40
5.5环境效益41
6消防42
6.1设计依据42
6.2建筑物及构筑物消防42
6.3电气设施防火要求43
6.4消防给水43
6.5事故照明及疏散指示标志的设置43
7节约能源45
7.1电气45
7.2建筑45
7.3热机45
7.4水工45
7.5除灰46
8劳动安全、工业卫生47
8.1设计依据47
8.2企业目前的劳动安全卫生概况47
8.3自然灾害防范措施48
8.4安全卫生防护措施49
9电站定员53
10.工程项目实施的总体进度55
11投资估算及资金筹措57
12财务评价60
13．主要技术经济指标63
14.结论与建议64
1.概述
1.1项目概况
1.1.1编制依据
为了减少水泥窑350℃以下中、低温废气余热对大气的热污染、降低企业的生产成本，使之变废为宝，XXXX有限责任公司拟利用一条5000t/d水泥熟料生产线的窑头、窑尾废气余热，建设装机规模9MW的纯低温余热电站，特委托我院编制本项目申请报告。
1.1.2项目业主、建设地点、规模
1）项目业主：
XXXX有限责任公司
2）建设地点:
XXXX有限责任公司厂区
3）建设规模:
装机规模9MW的纯低温余热电站
1.2项目背景
1.2.1公司简介
江苏省XXXX有限责任公司位于江苏省南部山区的宜兴市新街镇。
东临太湖，南与浙江、安徽交界，水陆交通十分便利。
双龙水泥有限责任公司是一个具有22年水泥生产历史的国家二级企业，目前拥有固定资产5000多万元。
公司现有一台Φ3×11m的机立窑和两台Φ2.2/2.5×74m的湿法回转窑，年水泥生产425和525普通硅酸盐水泥30万t。
该厂坚持以质量为中心推动企管工作的全面发展，走质量、效益兴厂之路。
严格按照GB/T19002-ISO9002的标准管理整个生产环节，使产品质量得到稳定的提高。
出厂水泥质量合格率达100%。
产品获无锡市优、江苏省优、农业部部优，并通过国家质量认证合格。
企业并荣获无锡市明星企业和全国最佳经济效益乡镇企业等荣誉称号。
因质量过硬，服务周到，所以产品深受广大用户的欢迎，并为多项大型工程的建设立下了汗马功劳如：
上海环围公路、沪宁高速公路、上海商检局33层玉田大厦及宜兴国际饭店、亚细亚商城、华亭大酒店、邮电大楼及宜漕公路等一批工程。
宜兴秩父小野田混凝土有限公司的商品混凝土也采用该厂直接提供的双龙牌优质水泥，同时该厂也是宜兴市散装水泥供应的典型单位。
目前，XXXX有限责任公司拥有一条5000t/d水泥熟料生产线。
在水泥熟料生产过程中产生大量的低温废气，为了减少低温废气排放对大气的热污染、降低企业的生产成本，使之变废为宝，XXXX有限责任公司拟利用水泥熟料生产线的窑头、窑尾废气余热，采用纯低温余热发电技术建设纯低温余热电站。
1.2.2纯低温余热发电概况
随着我国人口的不断增加和经济的快速发展，资源相对不足的矛盾日益突出，寻找新的资源或可再生资源，以及合理的综合利用现有的宝贵资源将是我国今后如何确保经济可持续发展的关键所在。
循环经济的思想萌芽兴起于60年代，到了80年代，人们的认识经历了从“排放废物”到“净化废物”再到“利用废物”的过程。
为此，早在1996年国务院就制定并出台了一系列开展资源综合利用的政策，倡导要坚持资源开发与节约并举，并把节约放在首位，一切生产、建设、流通、消费等各个领域，都必须节约和合理利用现有的各种资源，千方百计减少资源的占用和消耗。
开展资源综合利用，是我国的一项长期的重大技术经济政策，也是我国国民经济和社会发展中一项长远的战略方针，对于节约资源、改善环境状况、提高经济效益，实现资源的优化配置和可持续发展具有重要的意义。
利用水泥生产过程中的余热建设电站后，电站的产品——电力将回用于水泥生产，这套系统在回收水泥生产过程中产生的大量余热的同时，又减少了水泥厂对环境的热污染以及粉尘污染，这将给企业带来巨大的经济效益。
这套系统是一个典型的循环经济范例。
“利用废物”的过程。
到了90年代，特别是可持续发展战略成为世界潮流的近几年，源头预防和全过程治理替代末端治理成为国家环境与发展政策的真正主流，人们在不断探索和总结的基础上，提出以资源利用最大化和污染排放最小化为主线，逐渐将清洁生产、资源综合利用、生态设计和可持续消费等融为一套系统的循环经济战略。
循环经济内涵是一种“促进人与自然的协调与和谐”的经济发展模式，它要求以“减量化→再利用→再循环”（3R）为社会经济活动的行为准则，把经济活动组织成一个“资源→产品→再生资源”的反馈式流程，实现“低开采、高利用、低排放”，以最大限度利用进入系统的物质和能量，提高资源利用率，减少污染物排放，提升经济运行质量和效益。
“减量化、再利用、再循环”是循环经济最重要的实际操作原则。
发展循环经济有利于形成节约资源、保护环境的生产方式和消费模式，有利于提高经济增长的质量和效益，有利于建设资源节约型社会，有利于促进人与自然的和谐，充分体现了以人为本，全面协调可持续发展观的本质要求，是实现全面建设小康社会宏伟目标的必然选择，也是关系中华民族长远发展的根本大计。
我国是水泥生产大国，水泥产量已连续20年位居世界第一。
2005年我国新型干法熟料产能达到4.3亿吨；新型干法水泥产量比重由2000年不足12％提高到2005年的40％。
但由于水泥熟料煅烧技术的限制，水泥生产线窑头、窑尾仍有大量350℃以下中、低温废气余热尚不能被充分利用，还有30％的水泥熟料烧成系统总热量被排放，能源浪费惊人。
采用纯低温余热发电技术，充分利用水泥生产线窑头、窑尾排放的350℃以下中、低温废气余热，无需外加热源，通过余热锅炉、低参数汽轮机等热能利用设备，将热能转化为电能。
水泥生产线配套建设纯低温余热电站，每吨熟料成本可下降15元以上，经济效益非常可观。
以5000t/d水泥线配套建设纯低温余热电站为例，每年可为企业节约2000多万元资金。
利用5000t/d水泥熟料生产线的出预热器350℃左右的烟气和从篦冷机中部抽废气，窑头与窑尾废气分别进入AQC双压余热锅炉和SP余热锅炉产生过热蒸汽，过热蒸汽推动汽轮机做功发电。
发电机组采用“并网不上网”。
该系统的特点是：
技术先进，系统简单可靠，运行成本低，便于管理。
本余热电站建成后，可大力回收和循环利用水泥窑废气，提高水泥线的整体资源利用水平，为资源的绿色消费贡献力量。
1.2.3中信重机纯低温余热发电技术简介
国外纯低温余热发电技术从六十年代末期即开始研制，到七十年代中期，无论是热力系统还是装备都已进入实用阶段。
此项技术的应用到八十年代初期达到了高潮，尤其是日本，此项技术较为成熟，不但在本国二十几条预分解窑水泥生产线上得到应用，并且出口到台湾、韩国等一些国家和地区。
他们开发研制的余热锅炉及中、低品位蒸汽汽轮机，经数十个工厂多年运转实践证明，技术成熟可靠并具有很大的灵活性。
1996年日本新能源产业株式会社（NEDO）向我国安徽省宁国水泥厂赠送了一套6480kW的纯中、低温余热电站设备，目前已投入运行。
中信重机公司“十五”期间通过对国外引进设备深入分析研究，结合中信重工机械有限责任公司已经掌握的余热回收发电的核心技术和设备技术，开发出了针对2000t/d～5000t/d大型干法水泥生产线纯低温余热发电（双压补汽）成套技术和装备,并达到每吨熟料发电量38～40kWh/t.cl（水泥生产线的自供电量1/3以上）技术水平。
中信重机公司的纯低温余热发电技术无论是热力系统设计还是主机设备制造，经工程实践证明已达到国内先进水平。
尤其是补汽式汽轮机的研制成功，使我公司余热发电设备制造技术水平已经接近国际先进工业国家。
中信重机公司设计的水泥窑首套双压纯低温余热电站在吉林辽源金刚水泥厂5000t/d五级预热器水泥熟料生产线正式投入运行，该电站装机7500kW，发电功率达到7000～7900kW，吨熟料发电量达32～38kWh，谱写了5000t/d五级预热器水泥熟料生产线进行纯低温余热发电的新篇章。
水泥厂余热电站的建成及投产，收到了良好的经济效益与社会效益，在大幅度降低水泥生产成本的同时也为国家节约了能源，保护了环境，为可持续发展战略作出了贡献。
1.3项目建设必要性
随着我国人口的不断增加和经济的快速发展，资源相对不足的矛盾日益严峻，特别经济发展很快的江苏省尤显突出。
所以寻找新的资源或可再生资源，以及合理综合利用现有的宝贵资源将是我国今后如何确保经济可持续发展的关键所在。
水泥工业是能源的消耗大户，即使在大型干法水泥生产线中，由于水泥煅烧技术和生产工艺流程的限制，约占水泥熟料烧成系统总热耗量的30%的350℃以下中、低温废气余热仍不能被充分利用，如何有效地回收这部分余热，一直是困扰水泥行业节能降耗，提高经济效益的难题之一。
纯低温余热发电是水泥企业节能降耗、提高竞争力的有效手段，是世界水泥工业发展的趋向，20世纪80年代以来，先进工业国家在水泥窑余热发电方面走在了前列，如日本70%的水泥企业在新型干法生产线上都设置有余热发电系统，我国台湾地区的水泥生产企业配置余热发电系统的比例也是很高的；国内各大水泥集团也掀起投资兴建的余热电站工程的高潮，目前已有多家企业的余热电站工程项目建成投产，创造了较好的社会和经济效益。
随着我国社会主义市场经济体制的逐步建立和完善，到2020年，国民经济都将以7%左右的速度高速增长，由于发展比例失调，还有交通运输等方面的制约，缺电和价格居高不下的局面，在今后相当长的一段时间还会继续存在。
能源特别是电力不足，已经严重制约了我国经济的发展。
特别是江苏省，由于经济发展很快，各企业均不同程度的受到电力供应不足的影响，公司为了保证水泥生产能够顺利进行，最大限度的利用水泥熟料生产线的窑头、窑尾生产线排放废气余热资源，采用纯低温余热发电技术，建设余热电站，可有效缓解本厂的用电压力，降低生产成本，提高企业经济效益。
综上所述，XXXX有限责任公司根据本公司的具体情况，在对国家资源综合利用的产业政策进行认真的学习和研究，同时在对国内现有的余热电站系统和技术进行了综合调研的基础上，拟在5000t/d水泥熟料生产线上配套建设纯低温余热电站工程，既综合利用水泥生产线排放的废热资源，又部分缓解公司用电压力，该项目的建成投运可显著降低企业生产成本，提高企业经济效益，符合国家产业政策，也是落实科学发展观、发展循环经济的具体体现。
1.4产品市场预测
1.4.1产品市场供需分析
本余热电站的运行以“并网不上网、自发自用”为原则。
余热发电工程拟装机容量为9MW，平均发电功率为8.5MW。
。
电站年供电量约5414万kWh（年运行7000小时、电站自用电率为8%）；余热电站建成后，全厂供电自给率约为38%；由于该水泥厂主要负荷在烧成系统，如果该系统故障停运或计划检修则余热电站由于没有热源同样会停机，所以该余热电站不会向电网返送电。
1.4.2价格现状与预测
目前，XXXX有限公司的用电价格为0.58元/kWh，根据国际能源价格的走势，以及国家经济发展的形势，并结合我国的能源供应情况分析，我国的能源价格一直处于上涨趋势，今后的电价肯定处于上升状态。
1.4.3市场竞争力分析
利用水泥生产线的废气余热建设纯低温余热电站，不用使用燃料，没有燃料成本，只需投入少量的辅助材料，就能保证电站的运行，而且电站的自动化程度较高，人力成本也很低。
余热电站建成后，利用水泥熟料生产线排放的废气热量进行发电，显著降低水泥熟料的生产成本，提高企业的竞争力。
1.5主要设计原则
1.5.1项目申请报告编制标准其内容深度及设计技术原则遵循有关规定和行业标准等。
1.5.2电力系统及装机方案
本工程9MW发电机组，出线以10kV电压接入系统。
本期工程为9MW补汽凝汽式汽轮发电机组配置AQC余热锅炉和SP余热锅炉各一台。
1.5.3厂址方案
厂址处于XXXX有限责任公司厂区
1.5.4供水水源、水工设计
本电站工程生产用水直接接入原厂区生产给水系统，从给水管道取水。
厂内循环水为带机力冷却塔的循环方式，配二座1800t/h机力冷却塔;电站生活用水引自原厂区自来水管线，生产、生活污水、雨水分别排入原厂区相对应管网。
1.5.5热机
本工程建设AQC余热锅炉和SP余热锅炉各一台。
窑头AQC余热锅炉布置在篦式冷却机旁边，篦式冷却机经改造后的废气直接引入余热锅炉，经余热锅炉吸热后的低温废气再进入除尘器；窑尾SP余热锅炉布置在高温风机之上，预热器排出的废气引入SP余热锅炉，经吸热后的低温废气进入高温风机。
电站建一个主厂房，主要布置汽轮发电机组及附属设备和高低压配电系统设备等。
汽机纵向布置，汽机房跨度15米，运转层标高7米。
1.5.6除灰系统
本工程AQC余热锅炉和SP余热锅炉均设有灰尘收集装置。
AQC余热锅炉和SP余热锅炉灰尘分别落入集灰斗，然后分别通过输送机送入原水泥生产系统。
1.5.7化水系统
锅炉补给水处理初步拟定采用一级反渗透+混床
1.5.8环境保护
采取治理措施使电站污染物排放达到环保法规要求。
1.5.9投资估算
项目总投资估算为5539万元，其中：
固定资产投资5516万元（含建设利息116万元），流动资金23万元。
项目资金5539万元中由自筹资金（资本金）1759万元，银行货款3780万元，贷款年利率6.12％。
1.5.10电气
本工程10kV拟接至总降10KV配电室。
该电站的电气接入系统方案由当地电力主管部门确定。
1.5.11热控
电站采用机炉电集控，控制水平采用DCS。
1.5.12土建
锅炉为露天布置。
主厂房、冷却塔为现浇钢筋混凝土结构。
建筑设计充分考虑本电厂处于水泥厂区等因素，应使建筑风格协调、体现现代化绿色工业。
1.5.13总交
布置格局尽量紧凑，优化管线沟道规划，节省占地及造价。
1.5.14暖通
充分考虑江苏气候条件，拟定空调通风等原则及设备选型。
1.4.15按项目建议书，本工程发电年利用小时为7000h，本设计年装机利用小时按7000小时计算电厂耗水量等。
1.6主要技术经济指标
序号
技术名称
单位
指标
备注
1
装机容量
MW
9000
2
平均发电功率
kW
8500
3
年运转小时
h
7000
4
年发电量
104kWh
5950
5
年供电量
104kWh
5414
6
电站自用电率
%
9
7
吨熟料余热发电量
kWh/t·cl
8
全站劳动定员
人
15
9
投资估算
万元
5539
10
经济效益
内部收益率（税前）
%
44.04
内部收益率（税后）
%
32.05
投资回收期（税前）
年
3.27
含建设期
投资回收期（税后）
年
4.08
含建设期
投资利润率
%
37.98
投资利税率
%
46.74
借款偿还期
年
3.55
含建设期
11
供电成本
元/kWh
0.102
2.建设条件
2.1建设场地
XXXX有限责任公司5000t/d新型干法熟料生产线技改工程位于江苏省宜兴市新街镇浦墅村。
东邻宜广公路、南邻徐张公路、西邻钟张运河。
场地地形平坦，建设条件较好。
电站建设场地坐落在水泥生产线厂区内，拟建厂址具备建设条件。
2.2电源
XXXX有限责任公司5000t/d新型干法熟料生产线从距厂区约4.2km的百家变电站引线进厂，在厂内有一座35/10kV户内式总降压站，35kV双回路架空进线，总降压站设于厂区内。
2.3水源
水泥项目生产生活用水引自厂区西侧的钟张运河，经净化处理后作厂区生产用水；生活用水来自老厂区生活水。
本期工程电厂循环水系统采用闭式循环冷却方式，拟采用厂区工业水作为电厂冷却水及锅炉补给水源，以自来水供电厂生活用水。
机组最大循环冷却水量为3300m3/h，电厂的补充水量经计算夏季工况最大为90m3/h，按年利用7000小时计，则全年最大用水量为63×104m3/a。
2.4交通运输
（1）公路运输
宜兴市公路交通发达，由厂区经宜广公路可达宜兴、常州、金坛、无锡等地，并与沪宁高速公路、锡宜高速公路相连，宁杭国道、104国道在厂区附近通过，公路运输十分方便。
（2）水路运输
拟建厂区紧邻钟张运河，厂区已建有内河码头作为现有原材料及水泥进出厂的通道。
所用原燃料和成品可利用该水路运输作为运输通道，工厂所生产的熟料，也可通过水路和陆路供应其他生产厂。
2.5气象条件
（1）温度
年平均气温：
15.6℃
夏季平均气温：
31℃
极端最高气温：
40.5℃
极端最低气温：
-13.5℃
（2）雨量
历年最大降雨量：
1838.5mm
历年最小降雨量：
631.1mm
年平均降雨量：
1050.8mm
2.6地震烈度
根据《地震烈度区划图》，本项目所处地域地震烈度为6度。
2.7水文地质
该地区地下水丰富，对混凝土无侵蚀性。
拟建厂址场地位于宜兴市新街镇浦墅村。
地形平坦，属积地层，从附近地区的地质报告可知，场地各土层分布比较均匀，地基较浅，部分较轻的建筑物采用天然地基，并控制沉降量。
对部分荷重要求较高的建筑物采用桩基。
2.8余热条件
2.8.1原始废气参数
XXXX有限责任公司水泥5000t/d熟料生产线为一条具有双列五级预热器和TDF型预分解炉的新型干法生产线。
该生产线废气参数已由业主提供如下：
出窑尾C1级预热器的废气流量：
340000Nm3/h
温度：
350℃
冷却机排出余风量：
300000Nm3/h
温度：
250℃
2.8.2余热电站设计取值
1）入窑尾SP炉的废气量：
～340000Nm3/h
温度：
350℃
出窑尾SP炉的废气温度：
240±10℃
用于SP锅炉的热量：
～6000×104kJ/h
2）入窑头AQC炉的废气量为：
～180000Nm3/h
温度：
360℃
AQC炉出口废气温度：
～95℃
用于AQC锅炉的热量：
～6300×104kJ/h
3）本5000t/d熟料生产线可利用的热量合计为：
～12300×104kJ/h
3.装机方案
本工程根据XXXX有限责任公司水泥生产线余热参数，利用公司5000t/d水泥生产线排放的废气余热配套建设纯低温余热电站，系统设置AQC窑头锅炉、SP窑尾锅炉各一台、9MW补汽凝汽式汽轮机一台，工程设计指标如下：
装机功率：
9MW
平均发电功率：
8.5MW
年运行小时数：
7000小时
年发电量：
5950×104kWh
年供电量：
5414×104kWh
3.1AQC余热锅炉
窑头采用立式双压AQC锅炉，主蒸汽压力1.7MPa、温度330℃，蒸发量～20t/h，低压蒸汽0.45MPa、温度165℃、蒸发量～4t/h。
窑头双压余热锅炉采用立式自然循环，带有两个汽包；烟气自上而下通过锅炉，先后经过布置在锅炉内部的高压过热器、高压蒸发器，低压过热器、高压省煤器、低压蒸发器和公共加热器及低压省煤器。
窑头余热锅炉前设置了相应的自然沉降除灰装置，并用特定技术保证锅炉管束免受烟气颗粒的冲刷、磨损及腐蚀，以防止高速高温含尘气体对对流管束的韧性、强度、耐磨性造成影响，保证锅炉的换热效率，使排烟温度降至95℃左右。
3.2SP余热锅炉
窑尾采用立式SP锅炉，主蒸汽压力1.7MPa、温度330℃，蒸发量约23t/h。
窑尾余热锅炉带汽包，设高压省煤器、蒸发器和过热器，烟气在管外流动，受热面为蛇形光管，并用特定的技术保证锅炉管束免受烟气颗粒的冲刷、磨损及腐蚀，以防止高速高温含尘气体对对流管束的韧性、强度、耐磨性造成影响；锅炉受热面布置合理，设置机械振打装置来解决废气的粉尘附着问题。
3.3补汽凝汽式汽轮机
补汽凝汽式汽轮机是为了适应废气余热发电而设计开发新型汽轮机，进汽参数低、过热度小、参数变化范围大，可以使低压蒸汽甚至是饱和蒸汽补入汽轮机增加做功，从而提高汽轮机的发电量，热量利用率可提高8％左右。
3.4机组运行方式
余热电站的运行以并网不上网、自发自用为原则，在电站侧的10KV联络线开关和发电机出口开关处设置并网同期点。
3.5机组规范
3.5.1AQC窑头双压余热锅炉
入口废气量:
180，000Nm3/h
入口废气温度：
360℃
入口废气含尘浓度：
30g/Nm3
出口废气温度：
～95℃
主蒸汽量：
20t/h
主蒸汽压力：
1.7MPa
主蒸汽温度：
345℃
副蒸汽量：
4t/h
副蒸汽压力：
0.45MPa
副蒸汽温度：
165℃
给水温度：
55℃
锅炉总漏风：
≤5%
3.5.2SP窑尾余热锅炉
入口废气量：
340，000Nm3/h
入口废气温度：
350℃
废气含尘浓度：
80g/Nm3
出口废气温度：
240℃
蒸汽量：
23t/h
蒸汽压力：
1.7Mpa
蒸汽温度：
330℃
给水温度：
从AQC来
锅炉总漏风：
≤5%
3.5.3补汽凝汽式汽轮机
型号:
BN9-1.6/0.35
装机功率：
9MW
额定转速：
3000r/min
进汽压力：
1.6MPa
进汽温度：
320℃
进汽量：
43t/h
补汽压力：
0.35Mpa
补汽温度：
155℃
补汽量：
4t/h
排汽压力：
0.007MPa
3.5.4汽轮发电机
型号QF-K9-2
额定功率：
9MW
额定电压：
10500v
功率因数：
0.8
额定转速：
3000r/min
励磁方式：
可控硅励磁
4.技术方案
4.1电站总体布置
本工程包括：
9MW电站的主厂房、化学水处理间、2台冷却塔、窑头余热锅炉及沉降室、窑尾余热锅炉各一台。
4.1.1汽机主厂房
汽轮发电机房为24×15m，双层布置，±0.000平面为辅机平面，布置有给
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