精撰文水泥生产线纯低温余热发电工程可行性研究报告.docx
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精撰文水泥生产线纯低温余热发电工程可行性研究报告
最新水泥生产线纯低温余热发电工程可行性研究报告
第一章 总 论
一、项目名称及承办单位：
1、项目名称：
6000t/d水泥熟料干法生产线纯低温余热发电工程
2、建设性质
技术改造
3、项目建设单位
QZ中联水泥有限公司
联系电话：
GG
邮政编码：
GG
通讯地址：
QZ市PT镇镇驻地
4、报告编制单位
济南市工程咨询院
工程咨询等级：
甲级
证书编号：
工咨甲1030119003
发证机关：
国家发展和改革委员会
二、编制依据
1、QZ中联水泥有限公司与济南市工程咨询院签订的工程咨询委托书与合同书
2、《工业建筑设计规范》、《电气设计规范》、《建筑给水排水工程规范》、《工程设计防火规范》
3、《节能中长期专项规划》
4、《水泥工业产业发展政策》、《水泥工业发展专项规划》
5、《建设项目可行性研究与经济评价手册》（第三版）
6、国家有关的法律、法规、标准规范等
7、建设单位及有关部门提供的基础资料及证明文件
三、设计范围
1、主要生产工程
6000t/d水泥熟料生产线窑头、窑尾废气旁路系统及飞灰处理系统，纯低温余热发电系统的SP余热锅炉、AQC余热锅炉、汽轮发电机组、锅炉水处理设施，循环冷却水系统、DCS控制系统等的设计。
2、涉及的内容
本工程内容的专业有：
项目建设必要性、项目建设条件与厂址、工程技术方案、环境保护与节能、劳动安全卫生与消防、企业组织与劳动定员、项目实施进度与工程管理、投资估算与资金筹措、财务分析等。
四、设计原则和指导思想
尽可能做到余热电站在正常运行时不影响水泥熟料生产线的正常工作，余热电站建设时减少对水泥生产线正常生产的影响，余热电站设计遵循“技术先进、生产可靠、节约投资”的原则，具体指导思想如下：
1、在不影响水泥生产的前提下最大限度的利用余热；
2、在技术方案上统一考虑回收利用水泥生产线窑头熟料冷却机及窑尾预热器的废气余热，冷却机采用中部抽风，合理设计中部抽风口，并设余风再循环；
3、在生产可靠的前提下，提倡技术先进，要尽可能采用先进的工艺技术方案，以降低操作成本和改造基建的投入；
4、以生产可靠为前提，采用成熟、可靠的生产工艺和设备，生产设备原则上采用国产设备；
5、贯彻执行国家和地方对环保、劳动、安全、计量、消防等方面的有关规定和标准，做到“三同时”。
五、建设单位概况
QZ中联水泥有限公司位于SD省QZ市PT镇，由中国LH水泥有限公司（隶属于中国JZ材料集团公司）和下属的ZL水泥有限公司投资组建，注册资金20XX0万元，中国联合水泥有限公司投资占80%，ZL水泥有限公司投资占20%。
一期6000t/d水泥熟料生产线已于20GG年G月建成投产，主要产品为20万t/a的P.O42.5普硅水泥和80万t/aO.F32.5粉煤灰水泥，采用Ф5.2×74m规格的回转窑、双系列五级旋风预热器在线喷腾式分解炉新型干法生产线。
五、研究结论
1、建设地址
本项目建于WF市QZ市PT镇，QZ中联水泥有限公司院内，该地址交通便捷，配套基础设施齐全，可充分原有设施，降低建设投资，建设条件极为方便。
2、建设规模
本项目为6000t/d水泥熟料干法生产线配套纯低温余热发电系统，新上9MW发电机组一套，年发电量5659万KWH，年供电量5620万KWH。
3、装机方案
根据水泥熟料装置运行的技术参数和余热量，SP余热回收锅炉选用型号为KS325/330-23.0-1.18/290，AQC余热回收锅炉选用型号为KA200/380-19.5-1.18/335，发电机选用QF-9-2型，凝汽式汽轮机选用N9-1.05。
4、项目实施进度计划
该项目建设期为1年，计划20GG年7月份开工建设，到20GG年6月底全部完成并竣工验收。
5、劳动定员
该项目建成后，需工作人员26人，工作人员主要由QZ中联水泥有限公司内部调剂，不足部分由社会劳动力市场招聘和接收大中专毕业生两种途径解决。
6、投资估算
本项目总投资估算为6168万元，其中，固定资产投资6150万元，铺底流动资金18万元。
固定资产投资中土建工程1071万元，设备购置及安装费4336万元（含进口设备费71.05万美元），其他费用327万元，预备费288万元，建设期利息128万元。
项目资本金1300万元。
7、资金筹措
⑴申请银行贷款3600万元；
⑵其余建设资金由QZ中联水泥有限公司自筹解决。
8、主要技术经济指标
项目主要技术经济指标详见表1-1
主要技术经济指标表
表1-1
序号
指标
单位
数量
备注
一
生产规模
1
装机容量
KW
9000
2
年发电量
KWH
5659
3
年供电量
KWH
5200
二
项目计算期
年
15
1
建设期
年
1
2
生产经营期
年
14
三
项目总投资
万元
6168
1
固定资产投资
万元
6150
2
铺底流动资金
万元
18
四
劳动定员
人
26
五
正常年销售收入
万元
2148
六
总成本费用
万元
788
七
销售税金及附加
万元
35
八
增值税
万元
346
九
利润总额
万元
1371
十
所得税
万元
452
十一
税后利润
万元
919
十二
经济评价指标
1
财务内部收益率
%
18.8
2
财务净现值
万元
3086
Ic=10%
3
投资回收期
年
5.90
含建设期1年
十三
投资利润率
%
20.4
十四
投资利税率
%
26.1
第二章项目背景与建设必要性
一、项目概况
水泥工业是国民经济的重要基础产业，是国民经济社会发展水平和综合实力的重要标志。
改革开放以来，随着经济建设规模扩大，我国水泥工业发展很快。
19GG年全国水泥产量6524万吨，20GG年水泥产量10.60亿吨，水泥年产量净增9.95亿吨。
从1985年起我国水泥产量已连续21年居世界第一位，目前占世界总产量的48%左右。
水泥产量的快速增长，从数量上基本满足了国民经济持续快速发展和大规模经济建设的需要。
随着全球经济的快速增长，对能源的需求越来越多，能源已成为经济增长的制约瓶颈。
水泥制造业是一个高能耗产业，不仅每年要消耗大量的煤炭等一次能源，而且还要消耗大量的二次能源---电力，虽然随着水泥煅烧技术的发展，系统热效率得到了较大的提高，1300t/d、2500t/d、5000t/d新型干法水泥生产线的熟料热耗已经分别达到了3475kJ/kg（830kcal/kg）、3140kJ/kg（750kcal/kg）、2970kJ/kg（710kcal/kg），但仍有大量的中、低温废气余热未能被充分利用，造成大量的能源浪费，并产生大量的废气，其中CO2的排放量占到了我国CO2总排放量的20%。
树立党的十X大、建立循环经济运行体系是我国一项长期的重大技术政策，合理的综合利用现有的宝贵资源是我国确保经济可持续发展的关键。
在窑外分解新型干法水泥生产工艺中，窑尾预热器和窑头熟料冷却机的废气除了部分用于烘干原料、煤以外，仍然排掉了大量的低温废气，余热白白损失了，其热量约占水泥熟料烧成系统总热耗量的30%，进一步充分利用这些中低品位的余热是节约能源、减少温室气体排放的关键。
国家也出台了一系列优惠政策鼓励发展余热余压综合利用项目。
在国家政策的鼓励下，国内许多水泥制造企业如：
GG等针对水泥生产过程中产生的余热，建设了纯低温余热发电装置，取得了相当成功的经验和较好的经济效益。
不仅使水泥生产线产生的废热资源转化为电能，使其变废为宝，降低水泥生产成本和提高企业的经济效益，有利缓解水泥制造企业生产用电的紧张形势，而且可降低排烟温度和排尘浓度，减轻热污染和环境污染。
QZ中联水泥有限公司是以生产水泥熟料为主导的水泥生产企业，现公司生产能力为6000t/d水泥熟料，每天有大量的余热被白白损失，大量的CO2排入大气中，对当地环境造成一定的污染。
依据目前国内水泥生产企业的运作方式和国家有关政策，经过公司研究决定新上余热发电装置，来降低企业生产成本，提高企业的经济实力。
二、建设必要性
1、项目的建设符合国家产业政策
节能是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是当前一项极为紧迫的任务。
为推动全社会开展节能降耗，缓解能源瓶颈制约，建设节能型社会，促进经济社会可持续发展，实现全面建设小康社会的宏伟目标，国家发展和改革委员会制定了第一个《节能中长期专项规划》，规划中提出了十大重点节能工程，并对实施工作进行具体部署。
通过实施十大重点节能工程，“十几五”期间将实现节约2.4亿吨标准煤的节能目标。
十大重点节能工程包括：
节约和替代石油、燃煤工业锅炉（窑炉）改造、区域热电联产、余热余压利用、电机系统节能、能量系统优化、建筑节能、绿色照明、政府机构节能以及节能监测和技术服务体系建设工程等。
QZ中联水泥有限公司依据公司的产品生产情况，在水泥熟料装置中装设余热回收系统和发电机组，实现能源综合利用，增加企业经济实力。
本项目的建设属于《节能中长期专项规划》中节能重点领域和重点工程余热余压利用工程。
同时该项目建设符合国家《产业结构调整指导目录（20GG年本）》中第二十六款“环境保护与资源节约综合利用”第34和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；日产20XX吨及以上熟料新型干法水泥生产余热发电”。
因此该项目的建设是国家重点鼓励发展的项目，符合国家相关的产业政策。
2、项目的建设有利于节约能源，保护环境
目前国内鼓励发展的新型干法水泥生产工艺，烧成系统采用了窑外分解系统，生产过程中窑尾预热器和窑头熟料冷却机会产生大量的中、低温余热，这部分余热除了部分用于烘干原料、煤以外，仍然排掉了大量的中、低温废气，其热量约占水泥熟料烧成系统总热耗量的30%，造成大量能源的浪费。
通过安装余热回收发电系统，将这部分热能转化为电能，这种发电方式既不消耗任何燃料，也不产生环境污染，发电成本又低，经济效益十分显著。
QZ中联水泥有限公司已经建成投产了6000t/d水泥熟料装置，在生产过程中有大量的热能产生，目前这部分热能没被利用，大量的余热白白损失。
按照目前国内6000t/d水泥熟料生产能力的企业，在不影响水泥生产线正常工作的前提下，可配套建设9MW装机容量的纯低温余热发电系统，年发电量为5650万KWH，扣除自用电外年可供电量5200万KWH，按火电发电厂发电效率为0.383kg标准煤/KWH计，年节约标准煤19900t，同时可减少CO2排放量53500t。
因此通过本项目的建设，使水泥熟料生产过程中产生的余热回收得以利用发电，不仅使能源得到综合利用，而且发的电量用于生产，实现节能降耗，增加经济效益，减轻对环境的污染。
3、项目的建设是建设节约型社会的需要
国务院最近下发的《关于做好建设节约型社会近期重点工作的通知》中，要求国务院各有关部门、各级人民政府“要坚持资源开发与节约并重，把节约放在首位的方针，紧紧围绕实现经济增长方式的根本性转变，以提高资源利用效率为核心，以节能、节水、节材、节地、资源综合利用和发展循环经济为重点，加快结构调整，推进技术进步，完善政策措施，强化节约意识，尽快建立健全促进节约型社会建设的体制和机制，逐步建立节约型的增长方式和消费模式，以资源的高效和循环利用，促进经济社会可持续发展”。
能源是企业发展运营的必要条件，并且是经济发展的基本条件之一，我国是世界上资源严重缺乏国家之一。
由于我国起点低，生产技术落后，过去是走着粗放型、高能耗的发展之路，随着经济发展和城市化进程的加快，资源短缺成为制约经济发展的瓶颈，国家和企业均认识到这一点，经济的发展已由过去的粗放型经济向集约型经济转变，提出了建设经济节约型社会和环境友好型社会，势必要求企业走资源节约之路。
通过本项目建设，QZ中联水泥有限公司可使水泥熟料生产过程的热能转化为电能，可使能源得到综合利用，提高资源利用效率，符合建设节约型社会的需要。
4、项目的建设是市场竞争、企业发展的需要
企业为了求得生存和发展，必须顺应市场的变化不断调整产品结构、降低生产成本。
自改革开放以来，随着我国经济的持续高速发展，对能源的需求量不断增长，电能已成为各行各业生产过程中不可或缺的重要能源，且在生产成本中占有重要的一席，降低生产成本已是企业获得生存发展的有效途径。
QZ中联水泥有限公司在水泥熟料生产过程中有大量的热能产生，目前这部分热能没被利用，大量的余热白白损失。
通过本项目的建设，使生产过程中产生的余热回收得以利用发电，据初步测算，配套建设1座9MW的纯低温余热发电系统，年发电量可达5600多万KWH，回用于生产，可为企业节约电费支出达20XX多万元，为企业降低生产成本，增强企业的竞争能力。
综上所述，该项目的建设不仅符合当前国家鼓励发展的产业政策，而且能回收利用水泥熟料生产过程中产生的热能，实现节约能源、降低生产成本，减少环境污染。
既有明显的经济效益，又有良好的社会效益。
因此本工程的建设是十分必要的。
第三章建设条件与建设地址
一、建设地区概况
QZ市位于SD半岛中部，沂山北麓，胶济铁路中段，东接风筝都WF，西临工矿重镇淄博和化工基地齐鲁石化公司。
19GG年由原YD县撤县设市，现辖6个街道、15个镇，1052个行政村（社区），总面积15GG平方公里，人口90万。
有汉、回、满等35个民族，少数民族2.5万人。
QZ市现有耕地面积103万亩，农田基本建设条件较好，粮食作物主要有小麦、玉米、大豆、水稻，经济作物以黄烟、棉花、蔬菜、果品为主，粮棉产量及禽兽养殖加工都有较大幅度的增长。
工业门类较全，拥有机械、轻工、治金、化工、电子、纺织、建材、皮革、造纸、卷烟、酿酒、食品等十几个行业，产品达20XX余种的工业体系。
QZ是中国古九州之一，在七千年的人类文化发展过程中这里留下了众多的“北辛文化”、“龙山文化”。
云门山摩崖巨“寿”名扬天下，驼山北周佛教石窟造像为华东之最，众多景观，吸引了许多的中外游客前来观光旅游。
矿产主要有铁矿石、石灰石、碱石、红粘土、黄沙等，开发前景广阔，已探明的高品位铁矿石储量1.29亿吨。
社会各项事业协调发展，先后被评为“国家卫生城市”、“中国优秀旅游城市”、“全国社区建设示范市”、“全国园林绿化先进市”、“全国科技进步先进市”、“全国文化工作先进市”、“全国民族团结进步模范集体”、“省级文明城市创建工作先进市”、“全国老龄工作先进市”、“全国团建先进县（市区）”、“第三批国家级生态示范区”，跨入“20GG中国特色魅力城市200强”行列，顺利通过国家环保模范城市和国家园林城市的预验收，连续第四次荣获“全国民族团结进步模范集体”称号。
连续两年荣获“平安SD建设先进市”称号。
近年来，在WF市委、市政府的正确领导下，全市上下以党的十X大统领全局，解放思想，干事创业，全市经济社会迈上了一个新的台阶。
20GG年，全市完成地区生产总值147.8亿元，同比增长21.6%；规模以上工业企业实现销售收入255亿元，实交税金18.2亿元，分别增长57.2%和31.4%；规模以上固定资产投资109.6亿元；地方财政收入5.15亿元，增长25.5%；农民人均纯收入和城镇居民人均可支配收入分别达到4630元和9113元，增长10.2%和10.4%；社会消费品零售总额53.2亿元，增长15.7%；金融机构各项存款余额达到121.5亿元，增长17.5%，具有良好地社会经济条件。
二、建设地址
本项目建于WF市QZ市PT镇，QZ中联水泥有限公司院内，该地址交通便捷，配套基础设施齐全，可充分原有设施，降低建设投资，建设条件极为方便。
附：
区域位置图
三、自然条件
1、地形、地貌
QZ市位于东经118°00'-120°01',北纬36°30'-37°26',地处鲁沂山区与鲁北平原交接地带,地势自西南向东北逐渐倾斜。
海拨高程最高点954.3米，最低点16.2米。
境内地貌类型以西南部低山丘陵、东南部岗丘，中、北部平原为主。
项目用地范围内现状为耕地，无其他特殊建构筑物，建设用地地势平坦，易于施工建设，地理位置较好。
2、地质地震
QZ市在大地构造上属华北台地，处在鲁西隆起、沂沭断裂带、鲁东隆起三个次级构造的交汇处。
根据国家地震局《中国地震烈度区划图》，该项目所在区域为7度烈度区。
该项目所有建构筑物的建设标准均按国家抗震设计规范要求建设。
3、水文、气象
QZ市属大陆性气候，为暖温带半湿润季风区，气候温和，四季分明，雨量集中，雨热同期。
气温：
年平均气温12.7℃
年平均最高气温19.2℃
极端最高气温40.7℃
年平均最低气温7.7℃
极端最低气温-21.4℃
降水量：
年平均降水量596.8mm
年最大降水量1215.7mm
年最小降水量372.3mm
湿度：
年平均空气湿度67.5%
年最大空气湿度90%
年最小空气湿度55%
风向风力：
夏季主导风向为：
东南风
冬季主导风向为：
北风
最大风速：
20m/s
最大冻土深度500mm
从地质、水文、气象等条件来看，对工程建设无不利影响。
四、外部配套条件
1、交通运输
WF市是SD省重要的交通枢纽，素有“半岛走廊”之称，胶济铁路横贯东西，通达全国各地。
国道及城乡公路四通八达，济青高速公路、潍莱高速公路、潍徐、潍德、烟潍、潍石、王潍等多干线公路途径本市，通车里程达7238公里（不含乡村道路）。
北部沿海已建有港口3处，22个泊位，可直通大连、天津等地。
WF机场业已开通十多条国内航线。
QZ中联水泥有限公司位于QZ市PT镇，距QZ市区2公里。
工厂临近济青高速公路、胶济铁路、309国道，交通非常方便。
2、给水
QZ中联水泥有限公司现共有两口井，均在厂区内，共有两个潜水电泵型号分别是：
250JQ80-160（流量80立方每小时、扬程160米），205JQ100-160（流量100立方米每小时、扬程160米）。
两口井均靠近院墙，并联向联合泵房水池供水。
正常生产时使用250JQ100-160水泵，另一台备用。
余热综合利用机组技改后发电机组耗水约120m3/h，公司现有水源满足不了生产需求，须在场内再打一眼井，与主管路并联来满足需求。
3、排水
项目厂区内排水采用雨污分流制，分别敷设生产废水、雨水排水管道和生活污水排水管道。
生活污水主要是职工洗涤污水及冲刷粪便用污水，经化粪池滞留沉淀处理后，排入厂区生活污水管网，送至污水处理站处理达标后外排。
生产废水主要是产生的循环水污水和生产车间地面冲刷用水，此类废水经过污水处理设施处理后，可以和雨水合流直接排至污水处理站处理达标后外排。
4、供电
目前QZ220KV变电站配有二台容量为2G120MVA的主变压器，；两路110KV架空线路紧邻本项目厂址南侧通过，单线供电能力为97MVA；其中一路青兴线至庙子镇的铁矿区、供电能力为60MVA；另一路青饶线至城西尧王山变电站、供电能力为80MVA。
孰料线所需电源从这两路110KV架空线路上、采取“T”接方式、以双回路向厂区总降压变电站供电，电网电力充足，电源可靠。
公司正常生产情况下，用电需求约在30MW左右，余热发电系统启动功率为500KW，故本项目供电是有保障的。
此外，本项目保安电源还可考虑引自PT镇变电站；该站距离本项目厂址约3km，现配有20XXkVA变压器一台，电压为35Kv/10Kv，目前10Kv有出线间隔，可满足本项目工厂1000Kva保安电源的需要。
5、通讯条件
QZ市通讯设施先进，电话全部实现了程控自动交换，可直拨国内外。
形成以高速宽带为主的高效迅捷的网络，各类信息能够及时传输交流，为项目的建设提供了便利条件。
第四章建设规模和装机方案
一、水泥熟料工艺简述
18世纪下半叶，伴随英国资产阶级大革命的胜利，标志着近代人类居住文明的材料工业--波特兰（硅酸盐）水泥工业在英国诞生。
从18GG年阿斯普丁注册第一个波特兰水泥专利，一直到20世纪初，波特兰水泥工业在英国历时76年，基本形成了近代水泥工业雏形。
德国借助于英国产业革命的成果，于18GG年建造了第一台回转窑，生产的水泥称做旋窑水泥，以区别于立窑水泥，并于19GG年发明了立波尔窑，使产量大幅度提高，熟料热耗大幅降低，成为主导于20世纪40、50年代的世界水泥工业的窑型，并逐步取代了代表20、30年代先进窑型的湿法工艺。
50年代初，西德人又发明了具有划时代意义的悬浮预热器技术，成为60、70年代的主导窑型。
19GG年日本引入德国的悬浮预热器技术，经过研究和改进，于19GG年发明了震惊世界水泥界的水泥窑外分解窑技术，把水泥工业技术推向世界颠峰。
自窑外分解技术发明以来，特别是80年代以来，世界上新建的大中型水泥厂，基本上都采用这种窑型。
本工程生产能力为6000t/d水泥熟料，其生产工艺采取目前国际上先进的、国内鼓励发展的新型干法水泥生产工艺，烧成系统采用了窑外分解系统。
二、项目的余热条件
根据建设单位对6000t/d熟料生产线的测定，测定期间，窑投料量为407.5t/h，熟料产量约为6000t/d，其中窑头、窑尾风量、温度、含尘量等测定数据如下：
项目
单位
窑头废气
预热器出口废气
气体静压
Pa
-450
-5151
气体温度
℃
256
330
气体流量
Nm3/h
280000
426000
气体含尘量
g/Nm3
15.88
72.35
气体含湿量
%
/
4.4
干气体成分:
O2
%
21
6.58
CO
PPm
/
117
CO2
%
/
24.36
N2
%
79
69.05
6000t/d水泥熟料生产线窑头、窑尾可利用的废气参数如下：
⑴窑头熟料冷却机
废气量：
280000Nm3/h；废气温度：
256℃；余热锅炉出口温度：
120℃；含尘浓度：
20g/Nm3
⑵窑尾预热器出口
废气量：
426000Nm3/h；废气温度：
330℃；余热锅炉出口温度：
200℃（进立磨烘干原料）；含尘浓度：
70g/Nm3
三、装机方案
水泥煅烧技术的发展是随着水泥工业节能技术进步而发展的，在20世纪初，人类就开始回收水泥生产过程中的高温余热用来发电，通过余热回收利用，水泥熟料热耗降至4600-6700kJ/kg。
由于水泥熟料产量低，总的热量不多，余热回收的发电机装机大部分只有750-3000KW。
进入20世纪70年代以后，新型干法水泥技术的发展。
使水泥窑的单台生产线的能力成倍提高，回水余热的热量增多，使装机容量大大提高。
如目前的国内技术水平比较先进的的窑外分解窑水泥生产技术，生产过程中由窑头熟料冷却机和窑尾预热器排掉的废气，其热量占水泥熟料烧成系统总热耗量30%以上。
若按目前国内成功的实例测算，按吨熟料发电量28KWH计算，6000t/d的水泥生产线发电机装机可达9000KW。
因此根据水泥熟料装置运行的技术参数和余热量，SP余热回收锅炉选用型号为KS325/330-23.0-1.18/290，AQC余热回收锅炉选用型号为KA200/380-19.5-1.18/335，发电机选用QF-9-2型，凝汽式汽轮机选用N9-1.05。
四、建设规模
根据水泥熟料生产规模，新上余热回收装置和9000KW发电机组一套，年发电量5659万KWH，年供电量5200万KWH。
第五章工程技术方案
一、热力系统
1、设计原则
⑴遵照《火力发电厂设计技术规范》（DL5000-20GG）和《小型火力发电厂设计规范》（GB50049-94）进行设计。
⑵贯彻节约用水原则，积极采取措施节约用水，减少水量消耗。
⑶工艺系统设
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