化工厂制碱余热综合利用项目可行性研究报告.docx
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化工厂制碱余热综合利用项目可行性研究报告
第一章总论
第一节概述
一、项目名称
制碱余热综合利用项目
二、建设地点
****生物化工有限公司厂区内
三、建设单位
****生物化工有限公司
法定代表人：
王刚
注册地：
**省**市
四、建设单位概况
****生物化工有限公司为大型化工企业，注册资本为13.69亿元，生产规模为年产纯碱100万吨。
公司拥有员工1197人，其中工程技术人员162人，具备丰富纯碱化工行业经验的高级工程师以上专家17人，工程师78人。
年销售收入13亿元（不含税），销售利润2.2亿元，银行信誉等级AA+。
五、可行性研究报告编制单位
编制单位：
资格证书编号：
资格等级：
甲级
发证机关：
国家发展和改革委员会
第二节可行性研究报告的依据和范围
一、可行性研究的依据
1、国家有关节能和资源综合利用方面的法规、产业政策；
2、《“十一五”十大重点节能工程实施意见》；
3、《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）；
4、国家发改委关于编制项目前期文件的有关规定；
5、承办单位委托编制本项目可行性研究报告的委托合同；
6、建设单位提供的有关基础资料。
二、可行性研究的范围
本项目可行性研究的主要范围包括：
1、对项目提出的背景、建设必要性进行分析；
2、对项目余热回收利用方案分析论述，确定项目建设目标及建设内容，拟定合理工艺技术方案和设备选型；
3、对项目建设的基础条件进行分析；
4、对项目总图布置、公用工程和辅助配套设施等工程技术方案进行研究；
5、对项目的消防、环保、劳动安全卫生及节水、节能和节约用地方案措施，进行评价；
6、确定项目实施进度方案；
7、进行项目投资估算，融资方案，对项目的经济效益分析，进行不确定性分析、风险性分析，提出财务评价结论；
8、社会效益分析。
第三节项目摘要
一、本项目余热利用目标
本项目实施后，每年可达到以下目标与效果：
1、回收蒸汽16万吨；
2、增加采暖面积18917m2；
3、利用低位余热，可制取资源化的浓缩海水260万m3（海水浓度达到14～15°波美度）；
其中：
100万m3预精制后返回制碱生产系统，替代原料盐10万吨；另外160万m3送至盐场提溴、晒盐，可年产原盐16万吨，提溴500吨；
5、减少一次性海水采购量为5090万m3；减少温海水外排6320万m3；
6、利用石灰废砂1万吨；
7、项目直接节能15401.13吨标准煤。
二、项目建设内容
1、煅烧车间新增余热回收系统，采暖利用冷凝水系统改造；
2、碳化工序自控升级及改造；
3、余热浓缩海水循环利用系统；
4、浓缩海水预精制石灰废砂利用系统；
5、海水系统加压站改造。
三、投资与资金筹措
1、项目投资
项目总投资16700万元。
其中，建设投资16003.04万元，建设期贷款利息696.96万元，铺底流动资金0万元。
在建设投资中，建筑工程费2319万元，设备购置费9953.24万元，安装费1990.65万元，其它费用554.92万元，预备费1185.23万元。
2、资金筹措
资金来源为申请银行贷款11000万元，企业自筹资金5700万元。
四、简要结论
1、项目的经济效益。
1）年可回收蒸汽16万吨，每吨蒸汽按135元计算，年增加收益2160万元。
2）增加采暖面积18917m2，每平方米采暖按25元计算，年增加收益47.25万元。
3）余热浓缩海水260万m3，浓缩海水浓度达到14～15°Be（波美度），其中160万m3可提取溴素、晒盐，出售后按5元/m3，可增加效益800万元；100万m3回用到制碱生产系统，年节约固体原料盐10万吨，按每吨100元计算，年可节约1000万元成本费用。
4）减少海水外排6320万m3，按0.1元/m3，年减少排污费632万元；减少一次性海水采购量5090万m3，按0.11元/m3计算，节省生产成本600万元。
5）利用石灰废砂1万吨，减少了堆放面积，年减少缴纳的环保费100万元。
2、社会效益
1）余热利用，特别是低位余热综合利用，以及实现废物资源化等方面，具有行业示范带动作用；
2）项目属于国家“十一五”期间十大重点节能工程；
3）促进渤海湾的环境保护。
本项目属于国家“十一五”期间十大重点节能工程，其建设破解了国内纯碱行业低位热能余热利用的难题，成为国内首家利用余热低位热能的纯碱生产企业，其示范带动作用大；符合国家关于建设资源节约型和环境友好型的基本国策，是国家重点鼓励和支持的项目，对于纯碱行业节能、环境保护和发展循环经济具有较大的促进作用，以及对于渤海湾环境保护意义重大。
因此本项目建设，经济效益较好，社会效益显著（详见主要技术经济指标表的数据）。
五、主要经济技术指标
主要技术经济指标表
序号
项目
单位
指标
备注
1
年回收蒸汽
万吨
16
年增采暖面积
m2
18917
年浓缩海水制盐
万吨
16
年浓缩海水提溴
吨
500
年节约原料原盐
万吨
10
年利用石灰废砂
万吨
1
年减少温海水外排
万m3
6320
年减少采购一次性海水
万m3
5090
年节约标煤
吨
15401.13
2
项目总投资
万元
16700
其中：
建设投资
万元
16003.04
建设期利息
万元
696.96
铺底流动资金
万元
0
3
项目定员
人
20
新增
4
全年生产天数
天
330
5
年用电量
万度
195.68
年用淡水
吨
720
6
年收入
万元
0
新增
7
年利润总额
万元
3736.32
正常年
8
财务内部收益率
%
23.74/19.38
税前/税后
9
投资回收期
年
5.38/5.96
税前/税后
10
借款偿还期
年
5.38
第二章项目提出的背景及建设的必要性
第一节项目的提出背景
一、目前我国纯碱余热利用现状
我国纯碱生产行业的大型企业大都利用氨碱法纯碱生产工艺，在制碱过程中多工段均产生大量的热能，对一些高位热能的余热国内大型制碱企业采取了回收利用措施，但仍有很多可利用的余热放空，或通过提取海水间接冷却后将冷却海水再排入附近海域，或采用循环淡水冷却，余热回收潜力巨大。
而对于制碱过程产生的低位热能余热，国内纯碱行业基本没有利用。
为此，国家将“纯碱余热利用”作为“十一五”十大重点节能工程进行推进。
****生物化工有限公司每年生产100万吨纯碱，是国内生产规模最大的企业之一，其产能位居国内第四位。
该公司自100万吨/年纯碱工程投产以来，制碱过程产生的高位余热部分得到利用，而低位能一直未能利用，均通过提取海水间接冷却后将冷却海水再排入附近海域，不仅浪费了能源，资源得不到充分利用，而且也加大了企业的经营成本。
纯碱生产中NaHCO3的加热分解需要使用3.1MPa（表压）的蒸汽，加热蒸汽由煅烧炉尾汽轴加入，经配汽室送入翅片管，蒸汽在管内被冷凝成水，然后由汽轴的冷凝水通道排至冷凝水贮槽，再由冷凝水贮槽通过液位调节阀减压送入一次闪蒸罐，在闪蒸罐中产生1.4MPa（表压）蒸汽送去重灰工段，一次闪蒸后的冷凝水通过液位调节阀减压送入二次闪蒸罐，在闪蒸罐中产生0.4MPa（表压）蒸汽送去蒸吸工段，二次闪蒸后的冷凝水送去热电。
重灰煅烧炉使用1.4MPa的蒸汽间接加热，加热蒸汽由炉尾汽轴加入，经配气室送入翅片管，蒸汽在管内被冷凝成水，然后由汽轴的凝水通道排至疏水槽，再通过疏水槽液位调节阀减压送入闪发罐，在闪发罐中产生0.4MPa蒸汽并入低压蒸汽管网，闪发后的冷凝水与轻灰煅烧二闪后的冷凝水一并送热电厂。
从海化集团以往的运行情况及我公司试运行情况来看，这部分冷凝水由于温度较高（150℃），热电利用难度极大，因此对这部分冷凝水通过液位调节阀减压送入三次闪蒸罐，在闪蒸罐中产生0.15MPa（表压）蒸汽送去蒸吸工段，三次闪蒸后的冷凝水（126℃）在采暖期经泵送热交换站（食堂），被加热的水作为食堂、中央控制室及倒班宿舍采暖用水，降温后的冷凝水（60℃）再送热电厂。
用这部分热能替代蒸汽采暖。
在非采暖期，三次闪蒸后的冷凝水（126℃）经过浓缩海水加热塔，加热浓缩海水后降低温度（60℃）后送热电厂。
纯碱生产中，重碱车间的碳化工序在碳化过程中是一个放热反应，其反应方程式为：
NH4OH+CO2—NH4HCO3+64.5kJ/mol
NaCl+NH4HCO3—NaHCO3+NH4Cl+15.4kJ/mol
为使反应能连续稳定的进行，必须把反应生成的热量连续不断的移出，因此需要大量冷却水将热量导出，以保证碳化过程最佳的反应温度。
**达产后碳化塔冷却海水年均可利用5000立方/小时，进出塔温度差大于15℃。
按每小时循环一次计算，每天可循环24次，每立方总积温大于360℃/日，这样大的平均日积温利用日晒是需要若干天才完成的。
进塔的冷海水至出塔的温海水增加了低品位热能，传统的方法是将温海水排放，不断补充新鲜冷海水，国内外同行业还没有一家企业有效的利用这些巨大的低品位热能。
当海水达到一定浓度（14～15波美度）后部分浓缩海水送预精制系统，与石灰车间外排的废石砂在化灰机内进一步化合，除去浓缩海水中的Mg2+后送盐水车间化盐，使其中的盐分得到充分利用。
另一部分浓缩海水送浓缩海水加热塔加热后经浓缩海水泵去盐场提溴、晒盐，使浓缩后的海水全部资源化。
在采暖期，由于部分冷凝水用于采暖，需用于加热浓缩海水的热量由循环回水来加热海水。
如何利用十分巨大的余热量，****生物化工有限公司技术人员针对企业现状，经反复研究、试验和比较，提出了不同工段的余热利用技术方案：
一是在煅烧工艺上再增加一次闪发工序，以回收蒸汽进入蒸馏塔；二是在煅烧工艺上再增加一次闪发工序后，产生的冷凝水进入热交换站，以供本厂办公和宿舍冬季采暖，同时此降温的采暖水输送电厂；三是在碳化塔循环用的海水，改变过去直接排入大海的办法，采用循环蒸发浓缩制盐。
为此，****生物化工有限公司提出建设本项目。
第二节项目建设的必要性
本项目是纯碱余热综合利用，其建设符合国家有关法规和产业政策，可增加企业的经济效益，增强市场竞争力。
一、符合国家有关法规相关支持鼓励的规定
2008年国家制定的《循环经济促进法》“第三条发展循环经济是国家经济社会发展的一项重大战略，应当遵循统筹规划、合理布局，因地制宜、注重实效，政府推动、市场引导，企业实施、公众参与的方针。
”“第三十二条企业应当采用先进或者适用的回收技术、工艺和设备，对生产过程中产生的余热、余压等进行综合利用。
”
《清洁生产促进法》“第二条 本法所称清洁生产，是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。
”“第二十六条 企业应当在经济技术可行的条件下对生产和服务过程中产生的废物、余热等自行回收利用或者转让给有条件的其他企业和个人利用。
”
二、符合国家规划和产业政策、技术政策
《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》提出大力发展循环经济，通过开发推广节能技术，实现技术节能。
突出抓好钢铁、有色、煤炭、电力、化工、建材等行业和能耗大户的节能工作。
《规划纲要》把“余热热压利用”作为十大节能重点工程。
国务院关于发布实施《促进产业结构调整暂行规定》的决定中，指出“加强资源综合利用，全面推行清洁生产，完善再生资源回收利用体系，形成低投入、低消耗、低排放和高效率的节约型增长方式。
积极开发推广资源节约、替代和循环利用技术和产品，重点推进钢铁、有色、电力、石化、建筑、煤炭、建材、造纸等行业节能降耗技术改造”
2006年国家发改委和科技部发布的《中国节能技术政策大纲》（发改环资[2007]199号提出：
推广生产过程余热、余压、余能的回收利用技术，遵循“梯级利用，高质高用”原则，优先把高品位余热余能用于做功或发电，低温余热用于空调、采暖或生活用热。
三、属于国家“十一五”期间推动的“十大重点节能工程”
2006年国家《“十一五”十大重点节能工程实施意见》中，将“化工行业的纯碱余热利用”作为十大重点节能工程实施内容之一。
该《实施意见》特别提出，优先支持具有自主知识产权的节能技术，“在十大重点节能工程实施过程中，要优先支持采用自主知识产权解决共性和关键技术的示范项目，增强自主创新能力”。
2007年国务院《关于印发节能减排综合性工作方案》，提出“加快实施十大重点节能工程，重点是：
实施钢铁、有色、石油化工、化工、建材等重点耗能行业余热余压利用……”。
项目实施后，可节约标准煤15401.13吨。
四、有利于莱州湾海洋生态恢复和环境保护
本项目实施前，****生物化工有限公司每年直接排放海水6856万m3，尽管是循环海水但仍有一定的污染。
项目实施后，年可减少温海水外排6320万m3，少采购一次性海水5090万m3，减少石灰废砂外运1万吨。
国务院印发《国家环境保护“十一五”规划》，将“加强海洋环境保护，域污染和生态破坏”列为国家“十一五”期间环境保护重点领域和主要任务之一。
《规划》提出“积极实施海洋生态恢复。
实施生态恢复工程的区域包括黄河口—莱州湾、苏北滨海湿地、厦门湾海域、闽江口海域、北部湾近岸海域及海南岛东部近岸海域及重要海岛。
自2001年，国务院批准了由国家环保总局、国家海洋局、交通部、农业部、海军以及天津、河北、辽宁、**4省市联合制定的“渤海碧海行动计划”。
据**省海洋渔业厅公布的对**海域重点排污口检测结果，“污水排入莱州湾和渤海湾的排污口对邻近海域影响比较严重，在此区域内的所有排污口邻近海域内的悬浮物和营养盐监测含量均超出其所在海洋功能区要求的水质类别，另外弥河、虞河两排污口的BOD5和石油类的监测含量也超出了其所在海洋功能区要求的水质类别。
”
目前已有国家11部委联合会签了《渤海环境保护综合整治规划》，已报国务院。
本项目建设，有利于莱州湾环境的保护。
五、是降低企业生产成本，增强市场竞争力的必由之路
制碱过程的余热利用潜力很大，项目的实施可为企业带来较好的经济效益，能较大幅度的降低生产成本，增强企业的市场竞争力。
1、年可回收蒸汽16万吨，每吨蒸汽按135元计算，年增加收益2160万元。
2、增加采暖面积18917m2，每平方米采暖按25元计算，年增加收益47.25万元。
3、余热浓缩海水260万m3，浓缩海水浓度达到14～15°Be（波美度），其中160万m3可提取溴素、晒盐，出售后按5元/m3，可增加效益800万元。
4、减少海水外排6320万m3，按0.1元/m3，年减少排污费632万元；减少一次性海水采购量5090万m3，按0.11元/m3计算，间接效益600万元。
5、另外100万m3用于预精制后送盐水车间化盐，年可节约原盐10万吨，按每吨100元计算，年可节约1000万元费用。
6、利用石灰废砂1万吨，减少了堆放面积，减少缴纳的环保费100万元。
第三章余热利用目标与分析说明
第一节余热利用目标
一、项目余热利用目标
本项目实施后，年可达到以下目标与效果：
1、回收蒸汽16万吨；
2、增加采暖面积18917m2；
3、利用低位余热浓缩海水：
260万m3，浓缩海水浓度达到14～15°Be（波美度），其中160万m3可提取溴素、晒盐，另外100万m3用于预精制后送盐水车间化盐。
经精制后返回制碱生产系统，替代原料盐10万吨；
可年产原盐16万吨，提溴500吨；
4、循环海水利用：
减少一次性海水采购量5090万m3；减少温海水外排6320万m3；
5、利用石灰废砂1万吨；
6、项目自身节能15041.13吨标煤。
第二节项目实施效果分析说明
一、回收蒸汽16万吨
1、回收的工序
回收蒸汽，是在煅烧车间增加的三闪工序。
2、计算说明
二闪后饱和冷凝水的焓152.1千卡/公斤，三闪后饱和冷凝水的焓127.3千卡/公斤，三闪后蒸汽的焓648.7千卡/公斤。
二闪后饱和冷凝水的量为421吨/小时，经计算三闪后可回收蒸汽20.05吨/小时，故年可回收蒸汽16万吨。
二、增加采暖面积18917m2
对厂区原有的采暖蒸汽热媒介，改为余热利用的冷凝水。
系项目新增的三闪工序回收126℃的冷凝水。
该公司原中央控制室、食堂、倒班宿舍冬季采暖，面积为18917m2。
三、利用低位余热浓缩海水：
经精制后返回制碱生产系统，替代原料盐10万吨；
可年产原盐16万吨，提溴500吨；
利用低位余热，可制取资源化的浓缩海水260万m3（浓缩海水浓度达到14～15°波美度）。
其中：
100万m3预精制后返回制碱生产系统，替代固体原料盐10万吨；另外160万m3送至盐场提溴、晒盐，可年产原盐16万吨，提溴500吨；
四、循环海水利用：
循环海水利用后：
减少一次性海水采购量5090万m3；减少温海水外排6320万m3；
五、利用石灰废砂
年综合利用石灰废砂1万吨。
因石灰石在煅烧过程中粒度过大、过小及内在质量等原因，部分石灰石存在生烧或过烧问题，进入化灰机停留时间在20分钟左右，这部分生烧或过烧的生石灰活性较差，不能在化灰机中与水完全反应，至化灰机灰乳筛分过程中以大小不等的固体物被筛分出来，这些固体物行业术语被称作石灰废砂，石灰废砂有一个特性，当静止存放3～5天后，其中的CaO成份在废砂排出时带来的水分作用下，会缓缓粉化，其中Ca（OH2）的含量超过40%，余为非石灰物质（硅酸盐等）及未烧透的碳酸钙。
常规的做法是将大部分的石灰废砂运到渣场作废渣堆放，有少部分用作修路。
****生物化工有限公司100万吨/年纯碱装置每小时需用石灰石188吨，煅烧成为CaO约105吨。
CaCO3CaO＋CO2
10056
其中每小时产生３～４吨废砂，平均每天80余吨，投产后产生的石灰废砂，大部分运出厂堆积，经化验分析，其中可利用的Ca（OH2）达40%以上。
利用石灰废砂精制浓缩海水化盐制碱，可很好利用废砂中的有效成份，将废砂中的粉状物质利用。
其工艺流程如下：
将出厂的石灰废砂静止存放５天，等粉化后送入斗提机，由斗提机送入化灰机。
在化灰机内粉化的废砂与浓缩海水混和反应，然后进入灰乳转筛，液体流入混和槽与浓缩海水进一步掺兑，并完成除去Mg2+。
其反应如下：
Mg2++Ca（OH）2→Ca2++Mg（OH）2↓
每立方米14.5°Bé的浓缩海水含Mg2+3kg左右（实测值），进入化盐池前需除去，除去Mg2+需要活性的Ca（OH）2大约9.3kg/m3Ca（OH）2。
每小时预精制125m3浓缩海水需用9.3×125=1162.5kg≈1.163吨Ca（OH）2。
1.163×1.05×8200≈1（万吨/年）。
六、节约能源折合标准煤15401.13吨。
项目节约能源体现在三个方面：
回收蒸汽、采暖系统改造、减少一次性海水采购量所用的电力、对原有泵设备节能的改造。
项目节约能源一览表
序号
能源种类
单位
节约能源数量
折算系数
折算标煤
（吨）
备注
1
蒸汽
吨
160000
78.57kg/吨
12571.2
“三闪”后回收的
2
采暖
M2
18917
94.29kg/吨
1629.29
热媒介由蒸汽变为冷凝水；
原来蒸汽按6T/h计算。
3
电力
万度
684
0.1229
840.64
因减少提升海水用电量而对原有泵设备节能的改造
合计
15041.13
项目节约684万度电的说明：
该项目原设计加压海水泵输送海水量为9822m3/h，需三台流量为5000m3/h,电机功率为1250kW，开二备一，该项目实施后，加压海水输送量由9822m3/h降到3500m3/h，需对原海水加压泵房进行改造，增加流量为3000m3/h、1500m3/h各一台就能满足正常生产需要，其电机功率分别为450kW、250kW，考虑由于此项目增加了一个海水循环泵房，循环量为6362.5m3/h，需增加四台流量为2200m3/h海水循环泵，其电机功率为315kW，开三备一。
节电按年运行8000小时计算，则年节电为（1250×2－450－250－315×3）×8000＝684万度。
第四章项目建设主要内容
一、煅烧车间新增余热回收系统，采暖利用冷凝水系统改造
1、煅烧车间新增余热回收系统。
增加5台闪发罐，3台冷凝水泵，
2、采暖利用冷凝水系统改造。
增加2台换热器，
二、碳化工序自控升级及改造
1、购买浙江大学的有关升级软件与改造技术；
2、对该公司原有的ABB公司DCS自控系统硬件扩容改造；
3、对在用的冷却海水进塔自调调节系统改造。
三、余热浓缩海水循环利用系统
1、建设总面积为60万m3的水池；
2、海水输送管道19400m；
3、泵房1350m2，明渠3500m；
4、12台泵，供电设备2台1000kvA变压器等；
5、自控系统。
四、浓缩海水预精制石灰废砂利用系统
1、运输车辆、化灰机、泵、盐水澄清桶等；
2、操作间200m2、料场2000m2、道路桥涵800m、卤库8000m3。
五、海水系统加压站改造
项目实施后，为合理匹配海水用量。
拟投用中小型泵替代原大型泵，以节省耗电量。
1、增加压泵两台，中型泵、小型泵各一台；泵前启闭机两台；
2、新增海水压力流量自动调节系统；
3、海水杀生系统改造。
第五章项目实施地与建设条件
第一节项目实施地
项目实施地点：
****生物化工有限公司厂区内。
****生物化工有限公司厂区占地82.05公顷。
本项目是在该厂原有工艺流程基础上增加少量工序，增加部分设备，增建部分土建工程，均可在厂区空闲地和公司预留地建设，不需新征土地。
第二节建设条件
一、建设条件
1、厂址的地理位置、地形、地貌概况
厂区位于****市东北部卜庄镇内。
**市地处**半岛西部，濒临渤海莱州湾，有52公里的海岸线。
建厂场地属黄河三角洲地带轻度侵蚀区，为海积平原区，地势平坦，坡降1／5000左右，四周村落和建筑物稀少，土壤盐渍化比较严重，排水条件差，雨季容易积水。
2、气象条件
该地区属暖温带半湿润季风区大陆性气候，一年四季分明，雨热同期，干湿季明显。
春季干燥多风，夏季湿热多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷少雪。
①气温：
历年平均气温11.9℃，
7月份最高为25.9℃，极端最高气温40.4℃，
1月最冷气温－3.9℃，极端最低气温-19.5℃
②降雨量：
历年平均降雨量611.6毫米，
年最大降雨量1412.2毫米（1964年），
年最小降雨量397.4毫米（1977年），
③风：
全年主导风向南南东（SS’E）
④冰冻：
设计采用最大冻土深度0.60米。
3、场地工程地质条件:
根据钻探揭露的地基土，场区中地层自上而下可分为十一层：
第①层耕土：
黄色，以粘性土为主，含粉砂及植物根，松散。
层底深度0.5-0.6米。
第②层粉砂：
黄色，松散，饱和，顶部夹薄层粉土，含粘性土，级配差。
层底深度1.5-3.0米。
第③层含淤泥质粉细砂：
灰-灰黑色，松散，饱和，含有机质及贝壳碎片，有腥嗅味，上部颗粒较细，下部颗粒较粗，混中粗砂。
层底深
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