热电厂高效燃煤锅炉系统替代低效锅炉改造工程可行性研究报告.docx
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热电厂高效燃煤锅炉系统替代低效锅炉改造工程可行性研究报告
第一章总论
1.1企业概况
**石化**股份有限公司前身是原中国石化集团**石油化工公司腈纶实业部，设立于2004年7月18日。
企业位于**市高新技术产业开发区，拥有**石化**股份有限公司热电厂、****设备安装有限公司、****物业服务有限公司等下属单位，是一家配套齐全，以化工、能源、动力为主业的综合性企业，主要经营范围有发电、蒸汽、冷冻水、除盐水、水处理、氮气（及液态氮）、丙烯酸、丙烯酸甲酯等。
2004年末企业注册资本4000万元，2008年企业实现销售收入3.8亿元。
企业现有职工800人，其中专业技术人员120人，中级职称50人，高级职称30人。
目前厂区占地30万平方米。
公司现有热电装置原为**股份有限公司**分公司腈纶厂（以下简称腈纶厂）生产自备热电厂，建成于1991年，配有5×35t/h中温、中压链条炉＋1×35t/h循环流化床锅炉＋1×75t/h循环流化床锅炉（2003年建成），35t/h锅炉除尘方式为水膜式除尘，75t/h循环流化床锅炉采用静电除尘器除尘；6MW汽轮发电机组三台（1台背压，2台抽凝）。
生产能力为蒸汽285T/h，发电18MW/h，承担腈纶厂生产用蒸汽和**市**北部及**高新技术产业开发区供热。
2007年8月20日，省经贸委下发《关于公布二○○七年度审核通过热电联产机组的通知》鲁经贸运字〔2007〕2号，审核通过该公司热电装置为热电联产机组。
该热电装置是腈纶厂生产必备的装置，是**高新区主要的供热热源，也是综合利用效益较高的装置。
企业基本情况详见附表说明。
1.2项目概况
1.2.1项目名称：
热电厂高效燃煤锅炉系统替代低效锅炉改造工程
1.2.2建设规模：
新上2×130t/h高温高压高效循环流化床锅炉，替代热电厂原有低效的5×35t/h链条炉及1×35t/h循环流化床锅炉，配套建设XQ-LCDM130布袋除尘装置2套及炉后双碱法脱硫装置2套。
工程完成后，可实现年节约标煤18900t，减少粉尘排放65.06t/a，减少SO2排放935.7t/a。
1.2.3建设地点：
在该公司原有热电装置扩建端就地改造，不新征土地。
1.2.4项目投资情况
（1）投资估算：
9672万元
（2）资金筹措：
企业自筹3007万元，银行贷款6665万元。
（3）项目效益估算：
1）新增销售收入：
2200万元/年
2）新增利润：
2753万元
3）新增税金：
938万元
1.2.5项目申报情况
（1）2008年2月25日，**市环境保护局**环报告表[2008]13号批准我公司《2×130t/h锅炉替代6×35t/h供热原锅炉改造工程建设项目环境影响报告表》。
（2）2008年3月24日，**市经济贸易委员会**经贸节批字[2008]5号《关于**石化**股份有限公司锅炉改造节能评估的批复》，批准我公司新上2台130t/h循环流化床锅炉，替代原有6×35t/h链条炉及循环流化床锅炉项目。
（3）2008年6月30日，**市规划局地字第372008-03-06-9号《建设用地规划许可证》批准项目规划许可。
（4）2008年10月13日**高新技术产业开发区《建设项目安全预评价报告备案表》批准通过项目安全预评价。
1.3项目建设的必要性
1.3.1项目的建设能节约能源，降低企业运行成本，提高企业经济效益
**石化**股份有限公司热电厂现有5×35t/h中温、中压链条炉＋1×35t/h循环流化床锅炉＋1×75t/h循环流化床锅炉，35t/h锅炉除尘方式均为水膜式除尘，75t/h锅炉采用静电除尘器除尘。
根据**公司的测定，原来5×35t/h链条锅炉经过多年的启动、本体以及附属设备的老化，现有锅炉热效率仅为73%，1×35t/h循环流化床锅炉效率为76%（1×75t/h循环流化床锅炉为2005年建设，锅炉目前运行工况良好，锅炉效率达86%，不在本次锅炉改造范围之内）。
本次锅炉改造工程完成以后，新建成的高效循环流化床锅炉的热效率可达91%左右，按照替代的6×35t/h小锅炉等额出力计算（扣除减温减压蒸汽），在年运行6500小时的情况下，每年节约的标煤数约1.9万吨，仅此一项，每年就可为企业降低运行成本1000多万元。
1.3.2项目的建设能极大的改变企业周边的环境状况
公司热电厂原有5×35t/h链条锅炉采用的除尘方式为水膜式除尘，除尘效率仅为95%左右，烟尘的排放浓度较高。
根据监测数据显示，锅炉改造工程建设前，热电厂现有设备烟尘排放浓度为175mg/m3，SO2排放浓度为为800mg/m3，项目建成后，高效的锅炉设备及炉后除尘、脱硫设备使得烟尘排放浓度降低为39.96mg/m3，SO2排放浓度为为100mg/m3，按设备年运行小时数6500小时计算，每年可减少烟尘排放65.06t，SO2排放935.7t，使得公司总的污染物排放量符合了该地区污染物总量控制计划的要求，从而极大的改善了企业周边的环境状况。
1.3.3项目的建设能满足企业及周边地区日益增长的热负荷的需求
**石化**股份有限公司热电厂为自备热电厂，主要热负荷为企业生产用汽，但同时还担负着开发区以及**北区的大部分供热的任务。
随着企业扩大再生产以及周边城区生活热负荷需求的进一步扩大，企业现有供热能力已经逐渐满足不了日益增长的热负荷的需求。
本项目建成后，蒸汽生产能力可扩大50t/h左右，能够满足企业及周边地区近期热负荷的需求。
1.3.4项目的建设，符合国家的相关产业政策
按照国家及省市的相关政策，**石化**股份有限公司热电厂现有的生产设备属于逐步关停并转的设备范畴。
为了企业自身发展的需要及国家相关政策的要求，企业必须要对现有高耗能、高污染的设备进行改造。
根据《国家发展改革委办公厅关于组织申报资源节约和环境保护2009年中央预算内投资备选项目的通知》（发改办环资[2008]2692号）文件的精神，本次锅炉改造工程符合文件中关于节能备选项目第一大项燃煤锅炉（炉窑）改造工程的要求，属于政策支持的项目范围。
此外，国家发改委颁布的《产业结构调整指导目录（2005年本）》中第一类（鼓励类）第二十六条“环境保护与资源节约综合利用”名录下，第35条“节能、节水、环保及资源综合利用等技术开发、应用及设备制造”及第37条“高能耗、污染重的石油、石化、化工行业节能、环保改造”的要求，均说明本改造工程是属于国家政策支持、鼓励的范畴，是与国家相关产业政策相适应的。
综上所述本锅炉改造工程对保护环境，节约能源十分有利，完全符合国家的能源政策和环保政策，并将进一步降低企业成本，增加企业的抗风险能力，因而项目的建设是必要的。
1.4项目建设条件
1.4.1燃料来源
本工程设计规模为2×130t/h高温高压循环流化床锅炉替代原有6×35t/h流化床及链条炉，予留扩建余地。
本期锅炉燃用**临**田家煤矿煤，煤矿至热电厂有30公里远，同时临**田家煤矿已与**公司签订购销协议。
燃料从煤矿直接汽车运到热电厂，燃煤供应可靠、及时，有保证。
煤矿到**石化**股份有限公司的距离约为30公里，采用汽车运输到厂。
根据甲方提供的煤质分析报告，其燃料特性工业分析如下：
Car：
58.04%Har：
2.56%Oar：
4.06%Nar：
0.5%
Sar：
0.45%Aar：
34.66%War：
2.00%
Qnet，ar=22000kJ/kg
锅炉为床下动态点火，锅炉点火采用轻柴油点火，耗油量为1.5t/h，油压为1.96MPa，设有独立的点火油系统。
正常情况下每次每炉点火需耗油2-3t。
锅炉点火油由当地的石化公司。
1.4.2厂址条件
**市位于**省中部地区，是一个以石油化工、建材为主的新兴工业城市。
地理坐标为东经117042’~118030’，北纬36019’~37006’。
面积6036平方公里，现辖五区三县。
**是**市政府驻地，位于**市中部，东接临**区，北连**，西靠**区，南接**川区，总面积349平方公里。
全区人口61.4万人。
辖10个镇，6个街道办事处。
**位于鲁中山地丘陵和鲁北平原结合地带，地势南高北低。
境内主要河流有孝妇河、猪龙河、涝**河、漫泗河等，多发源于鲁中山区，依地势由南而北汇集于锦秋、马踏湖，注入小清河。
地下水型系晚第三系、第四系沿积层孔隙水。
**石化**股份有限公司热电厂厂址位于**市高新技术开发区的北部，**高速公路以北，**石化**股份有限公司厂区东北部院内。
本项目为扩建项目，不需要新征土地。
厂址占地8.73公顷，场地标高在60.0--65.0m左右，地形平坦。
1.4.3交通运输条件
**交通十分发达，**铁路和**铁路在此交汇，**高速公路与**高速公路在境内连通，国道205、309线从城区穿过。
工程建设所需的设备、材料可通过铁路、公路运至厂区，交通条件较为便利。
1.4.4工程供水水源
**石化**股份有限公司位于****。
该地区地下水资源较丰富，地下水资源主要靠大气降水补给，另有引黄河水补给。
本工程由该公司自备水源地供水，水源能够满足本工程生产用水要求。
本工程已经取得了供水部门同意用水的批复。
热电厂补充水量为94m3/h。
由公司自备水源地供给。
为了节约用水，设计考虑废水回收，一水多用，保护环境和提高热电厂的经济效益。
1.4.5储灰场
本工程本期上2×130t/h循环流化床锅炉，年产灰渣总量为5.35万吨，灰渣作为水泥原材料在当地销量很好.为了灰渣的应急储备，在厂区内设一事故灰渣场（临时灰渣厂），临时灰渣厂可储存120小时的灰渣量。
1.4.6工程地质和水文地质
（1）工程地质
根据建设方提供的地质勘探报告，该厂址处场地土类型为中硬土，场地类别为II类。
场地的地震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，建筑设计特征周期0.35s。
该厂址处未见不良地质情况。
钻孔深度内地层分为五层，由上至下依次为：
1）杂填土：
建筑垃圾混杂填土为主，场地普遍分布，层底埋深0.50~3.50米,不宜做为天然地基。
2）素填土：
粘性土为主，混有少量姜石、碎石与砖屑，北部厚度大于6.0m的部位为冲沟沟地，可见少量淤泥质土。
场地普遍分布，厚度0.40~7.70米,层底埋深0.40~8.50米，本层土承载力标准值为：
Fk=110KPa。
3）粉质粘土：
颜色为棕黄-棕褐色，可塑-硬塑，稍有光滑，中等韧性和干强度。
可见铁锰氧化物斑，含少量白色风化岩屑与粉末，局部混姜石与碎石并夹其薄层，场地普遍分布，厚度2.70~9.50米,层底埋深3.70~13.50米，本层土承载力标准值为：
Fk=200KPa。
4）碎石层：
颜色为棕黄-棕褐色，中密-密实。
碎石灰岩质，多数风化呈灰白-灰黄色亚圆状，少量青灰色次棱角-棱角状，颗粒级配优，局部胶结块状。
泥混砂质充填，场地普遍分布。
厚度1.00~5.70米,层底埋深6.50~13.70米，本层土承载力标准值为：
Fk=320KPa。
5）胶结砾岩：
颜色为灰黄-褐黄色，粒状结构，块状构造。
钙质胶结可形成5.0-25.0cm不等的完整岩心，锤击声脆，可见少量铁锰斑与水蚀孔洞。
最大厚度5.00米，本层土承载力标准值为：
Fk=600KPa。
（2）地下水
场地钻孔深度内未揭露地下水。
1.5可行性研究报告编制依据及研究范围
1.5.1编制依据
（1）**石化**股份有限公司提交给**研究院的可行性研究报告的委托书。
（2）《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》（国发[2007]15号）
（3）国务院颁发的《节能减排综合性工作方案》。
（4）《**省人民政府关于印发节能减排综合性工作实施方案的通知》（鲁政发〔2007〕39号）
（5）**石化**股份有限公司提供的热负荷及其它有关设计资料。
1.5.2研究范围
本可研研究范围包括：
（1）改造工程围墙内生产、生产附属、辅助生产工程及有关建筑。
（2）编制工程投资估算并作出财务评价。
属于本工程以下内容，由建设单位另行委托其它有关部门完成：
（1）工程地质及水文地质报告。
（2）环境影响报告表。
1.6主要技术原则
（1）本工程的建设应体现节能减排、减少耕地的占用及提高环保水平的原则。
（2）厂房布置力求紧凑，实现灰渣综合利用，改善环境，减少占地。
（3）主体工程与环保、安全和工业卫生同时考虑，尽量消除项目生产的“三废”对环境的影响。
（4）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。
（5）在稳定可靠的前提下，提倡技术先进，要尽可能的采用先进工艺技术方案，以降低生产运行成本和基建投入。
（6）各种原材料、燃料及动力消耗等，均设置计量装置。
（7）改造工程设备运行采用计算机控制系统，达到高效、节能、稳定生产及优化控制的目的，并最大程度的减少操作岗位定员，以降低生产成本。
（8）认真贯彻国家相关节能政策的要求，各种热工设备、管道均采用先进的节能措施，所有设备均选用节能产品。
（9）遵守国家、地方和行业颁发的标准、规范、法则及规定，贯彻行业技术政策。
同时，设计上做到统一规划，协调利用各种资源。
第二章主机设备选型及供汽方案
2.1主机设备选型
2.1.1热负荷
（1）供热设备现状
**石化**股份有限公司现已实现热电联产集中供热工程，所有的生产、生活热负荷均由现有的5×35t/h链条锅炉＋1×35t/h循环流化床锅炉＋1×75t/h循环流化床锅炉提供。
该公司现有的5×35t/h链条锅炉＋1×35t/h循环流化床锅炉采用水膜式除尘，1×75t/h循环流化床锅炉采用静电除尘，共同采用一座烟囱，这6台35t/h锅炉陈旧，燃烧效率比较低、除尘效率低，且没有脱硫措施，既造成能源浪费，又造成环境污染。
厂区现有供热管网较完整，无须新建供热管网。
生产锅炉现状调查表见表2-1：
现状生产锅炉调查表表2-1
序号
设备位号
锅炉型号
脱硫方式
容量（t/h）
除尘方式
烟囱
单容
总容
1
1#～5#
UG-35/3.82-M11
燃用低硫煤
35
175
水膜除尘
1
2
6#
YG-35/3.82-M3
炉内加钙
35
35
水膜除尘
3
7#
YG-75/3.82-M1
炉内加钙
75
75
静电除尘
合计
285
1
（2）热负荷现状
**石化**股份有限公司热电厂为自备热电厂，主要担负企业生产用汽负荷，并且同时还担负着开发区以及**北区的大部分供热任务。
通过对**市热力公司以及**环保供热有限公司的了解，**市热力公司在采暖期需要向该公司购买蒸汽量额定为60t/h，高峰期为70t/h，非采暖期购买蒸汽量额定为20t/h；**环保热力公司在采暖期需要向本公司购买蒸汽量额定为35t/h，高峰期为45t/h，非采暖期购买蒸汽量额定为15t/h。
同时，对本公司用汽生产用汽情况调查后，统计得出**石化**股份有限公司热电厂担负的热负荷情况见下表：
热负荷调查表表2-2
热负荷
用户名称
蒸汽压力MPa
蒸汽温度°C
采暖季流量
非采暖季流量
最大
平均
最小
最大
平均
最小
**热力
0.85
298
67
59.6
40
25
20.3
11
环保热力
0.84
298
40
31.3
25
23
14.74
8
中材金晶
0.80
180
14
7.53
5
9
6.0
3
Z3
0.68
185
44
37.3
25
40
23.1
20
Z6
0.3
235
20
11
6
0
0
0
Z1
3.55
430
16
15.45
15
16
15.5
15
Z2
1.70
235
15
13.65
12
15
13.6
12
Z11
1.89
288
3
2.21
1.0
3
2.21
1.0
Z12
1.51
292
5
4.1
3.8
5
4.1
3.8
合计
224
182.14
132.8
136
103.51
73.8
注：
表中Z代表公司各装置点用汽情况
（3）近期新增热负荷
1）工业热负荷：
2006年11月23日，**市体改办以《关于确认**石化**股份有限公司为拟上市公司的批复》确认公司为拟上市公司，其上市主体项目3万吨/年丙烯酸及酯项目和2万吨/年冰晶级丙烯酸及2万吨/年高吸水性树脂项目。
按照以上产品产量和同类型产品单耗，估算的热负荷增加0.68MPa蒸汽最大约为55t/h，最小为25t/h：
热负荷
用户名称
蒸汽压力
蒸汽温度
采暖季流量
非采暖季流量
最大
平均
最小
最大
平均
最小
0.68
185
55
50
40
50
45
25
合计
55
50
40
50
45
25
2）节能改造新增热负荷：
为稳定运行，降低消耗，**石化**股份有限公司拟对部分生产设备进行节能改造，新增热负荷情况如下：
该公司8万吨/年丙烯酸装置一期工程（4万吨/年）已建成投产，与锅炉改造项目同步进行，将实施改用高压蒸汽加热并透平拖动风机改造，改造完成后蒸汽用量为20t/h；
该公司1台2000m2/h空分装置2009年开始，逐步进行高压蒸汽加热并透平拖动风机替代原大负荷电机改造，蒸汽用量30t/h。
设备节能改造工作所需用的蒸汽为高温高压蒸汽，蒸汽参数为：
压力9.8MPa，温度540°C，总的蒸汽用量约为50t/h。
经透平拖动风机后的透平排汽（参数为：
压力0.98MPa，温度300°C）进入厂区供热管网，供各装置点生产用汽（可以替代约50t/h0.98MPa的汽轮机抽、排汽）。
2.1.4设计热负荷
根据工业热负荷的用汽压力情况，用于供热的蒸汽应分为四种参数，分别为9.80MPa、3.82MPa、1.96MPa和0.98MPa。
根据核实后的现有工业、民用热负荷及近期新增热负荷，考虑热负荷折减系数0.9，折算到热电厂出口可提供的设计热负荷见下表2-3：
设计热负荷汇总表表2-3
类别
单位
采暖期最大
采暖期平均
非采暖期平均
非采暖期最小
9.80MPa
（3477KJ/kg）
t/h
50
50
50
50
GJ
173.85
173.85
173.85
173.85
3.82MPa
（3333KJ/kg）
t/h
16
15.45
15.5
15
GJ
53.33
51.49
51.66
50.00
1.96MPa
（3070KJ/kg）
t/h
23
19.96
19.91
16.8
GJ
70.61
61.28
61.12
51.58
0.98MPa
（3030KJ/kg）
t/h
190
140.73
63.14
17
GJ
575.7
426.41
270
51.51
合计（X0.9）
t/h
251.1
203.5
133.7
98.8
GJ
786.14
641.7
430.14
294.3
说明：
表中0.98MPa项蒸汽值已减去了透平机排汽所提供的蒸汽量。
2.1.5主机设备选型
本工程是针对热电企业的锅炉改造工程，改造锅炉的选型依据《热电联产可行性研究技术规定》中确定的原则进行。
按照选型原则要求，热电厂的锅炉，在条件合适及单台锅炉额定蒸发量为410t/h以下时，宜优先采用循环流化床锅炉，该型锅炉具有以下特点：
（1）加减负荷调节快，调节范围较大。
一般而言，循环流化床的负荷调节速率不低于5%。
（2）氮氧化物（NOx）排放低。
燃料在炉内一是低温燃烧，此时空气中的氮一般不会生成NOx二是分段燃烧，抑制燃料中的氮转化为NOx，并使部分已生成的NOx得到还原。
（3）其它污染物如CO，HCl，HF等的排放低。
（4）燃烧效率高，节省燃料。
（5）循环流化床炉燃料在炉内燃烧充分，炉内温度较低且为循环燃烧，故灰渣中可燃物低，火山活性高，可直接进行综合利用。
根据等额匹配的原则，新建锅炉的总容量应至少满足所取代的6X35t/h小锅炉额定蒸发量210t/h的要求。
此外，考虑企业节能改造以及新上装置新增热负荷50t/h的需要，改造锅炉的总的蒸发量须达到260t/h。
为避免单炉长期运行以及供热的稳定、安全，根据目前国内锅炉生产技术成熟情况，本次锅炉改造工程拟新上2台额定蒸发量为130t/h的循环流化床锅炉。
考虑到企业新增热负荷用汽参数（压力：
9.8MPa，温度540°C）以及热电厂今后进一步进行设备节能改造的需要，确定选定的锅炉的额定蒸汽参数为压力9.81MPa，温度540℃，锅炉热效率为91%。
根据热电厂本期设计热负荷特点，结合热力规划，推荐工程选定的锅炉技术规范如下：
型号：
YG-130/9.81-M高温高压循环流化床锅炉
额定蒸发量：
130t/h
额定蒸汽压力：
9.81MPa
额定蒸汽温度：
540℃
给水温度：
158℃
锅炉效率：
91%
数量：
2台
2.2锅炉改造后的供汽方案及设备运行方式
锅炉改造工程完工以后，新建锅炉产汽能力相比改造前的锅炉产汽额定能力提高50t/h左右，锅炉总的额定蒸发量将达到335t/h，新增的这部分9.8MPa高温高压蒸汽用以拖动节能改造用的透平机设备使用，产生的0.98MPa透平排汽将进入厂区供热管网，来满足新增装置0.68MPa加热蒸汽的需要。
也就是说，锅炉改造后，减去用以节能改造用的那部分高温高压蒸汽后，其余高温高压蒸汽经减温减压后进入原有主蒸汽管网对汽轮机供汽及各生产装置供汽，供汽量及供汽方式将和改造前一致：
（1）经热电厂运行资料统计，改造前，热电厂设备在采暖季最大热负荷情况下，所有7台锅炉设备全部投入运行，1台6MW背压机组处于满负荷运行状态，2台6MW抽凝式汽轮发电机组在保证外供蒸汽的情况下，可以发出11MW左右的电功率。
锅炉改造后，汽轮机运行方式不变，2台高温高压130t/h锅炉替代原有6台35t/h小锅炉经减温减压后进入原有主蒸汽母管，与75t/h循环流化床锅炉一起为汽轮机进行供汽。
采暖季最大热负荷情况下，全厂用汽及供汽设备汽平衡情况见下表：
热电厂采暖季最大热负荷情况下汽平衡表表2-4
类别
项目
最大热负荷（251.1t/h）情况下
锅炉
蒸汽
锅炉蒸发量（t/h）
335
汽轮机进汽量（t/h）
230.5
减温减压用汽量（t/h）
16（供装置生产用汽）
23（供装置生产用汽）
锅炉直供蒸汽量（t/h）
50（用以节能改造）
汽水损失（t/h）
6.7
平衡比较（t/h）
0
汽轮机抽、排汽
热负荷（0.98MPa）（t/h）
190
减压减温汽量（t/h）
0
高加及除氧用汽（t/h）
45.6
平衡比较（t/h）
0
（2）经热电厂运行资料统计，改造前，热电厂设备在采暖季平均热负荷情况下，5×35+1×75t/h锅炉设备投入运行，1台链条炉作为备用炉使用，此时，3台6MW机组均处于额定发电、抽排汽运行状态。
锅炉改造后，汽轮机运行方式不变，2台高温高压130t/h锅炉替代原有6台35t/h小锅炉经减温减压后进入原有主蒸汽母管，与75t/h循环流化床锅炉一起为汽轮机进行供汽。
在采暖季平均热负荷情况下，改造后的2台130t/h高温高压循环流化床锅炉在满负荷状况下运行，75t/h循环流化
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