精编完整版电石厂电炉补偿节能技改可研报告.docx
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精编完整版电石厂电炉补偿节能技改可研报告
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）
贵州遵义联合电化有限公司
电石炉电容补偿节能技改项目
可
行
性
研
究
报
告
2012年5月
第一章总论……………………………………………2-7
第二章节能企业总体布局………………………………8-10
第三章节能技术改造方案………………………………11-15
第四章动力供应的方案…………………………………16
第五章装置安装条件和场地方案………………………17-19
第六章公用工程和辅助设施方案………………………20-23
第七章环境保护…………………………………………24-26
第八章节能………………………………………………27-29
第九章劳动保护、安全卫生及消防……………………30-36
第十章劳动定员…………………………………………37
第十一章项目实施规划…………………………………38
第十二章项目投运后经济分析及结论…………………39-40
第十三章投资估算与资金筹措…………………………41-44
第十四章财务评价………………………………………45-47
第十五章结论…………………………………………48
附：
1、贵州遵义联和电化有限公司厂址区域位置图
1.总论
1.1概述
1.1.1项目名称、主办单位名称、企业性质及法人代表
项目名称：
贵州遵义联和电化有限公司电石炉电容补偿节能技改项目可行性研究报告
主办单位名称：
贵州遵义联和电化有限公司
企业性质：
国有股份
法人代表：
徐念强
1.1.2可行性研究报告编制的依据和原则
1.1.2.1编制依据
1）贵州遵义联和电化有限公司提供的有关贵州遵义联和电化有限公司电石炉系统的原始设计资料及相关技术数据。
2）《中共中央关于国有企业改革和发展若干重大问题的决定》中关于“要加强国有企业的技术改造和技术创新”等有关精神；循环经济原则及其相关文件。
3）GB50227－1995《并联电容器装置设计规范》，
4）GB／T11024．1－2001《标称电压1kV以上交流电力系统用并联电容器第1部分：
总则—性能、试验和定额—安全要求—安装和运行导则》中的有关规定；
5）《中华人民共和国环境保护法》。
6）《中华人民共和国大气污染防治法》。
7）《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》。
1.1.2.2编制原则
1）认真贯彻执行国家各项基本建设的方针政策，用新技术、新工艺、新材料，改造传统装置工艺，立足节能、环保，降低能耗和产品成本。
用信息技术推动工业化升级和发展。
增加企业产品的核心竞争力，实现企业的可持续发展，把企业做强、做大。
2）遵循“技术先进、工艺成熟为原则；而采用改造措施经济、合理、有效的方法；保证设备运行稳定、安全，使用寿命长，检修维护方便，满足各系统工艺要求”。
3）工作实事求是，充分考虑建设单位的现有条件，进行认真全面的调查和详细的测算分析，力求多方案论证，为项目法人和领导机关决策、审批提供可靠的依据。
4）报告技术方案的选择立足于成熟可靠，先进适度，装置运行开工率高，操作和维修方便，技术和装备国产化，尽可能节约建设投资。
5）电容装置在技术上把安全可靠放在首位，在技术经济综合指标上要体现经济合理与技术先进，同时要为加工制造、运输安装和运行维护创造良好条件。
6）加强节能降耗，节约工业水的用量，回收利用工业废水，注重保护环境。
“三废”处理应满足国家有关环境保护规定。
7）贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，项目的“三废”治理与综合利用相结合，主体工程与环保、安全、工业卫生、消防同时考虑，确保本工程投产后符合职业安全卫生的要求，文明生产，保证职工的生命安全和身体健康。
1.1.3项目提出的背景、投资必要性和社会经济效益
1.1.3.1项目提出的背景
贵州遵义联和电化有限公司（立项时拟定为“贵州省遵义联合电化厂）创建于2003年11月，是由香港联塑集团有限公司和贵州遵义碱厂共同出资建设的中外合资企业，系贵州省遵义碱厂（现在的遵义氯碱股份有限公司）PVC配套项目。
工程总投资人民币8000万元（其中引进外资4800万元），建成了三台容量为20000kvA的内燃式电石炉，主要生产经营标准电石（碳化钙），投产后的生产能力为12万吨/年，填补了贵州省遵义碱厂（现在的遵义氯碱股份有限公司）60%以上的电石缺口。
工业总产值可达3亿元/年，年创利税3200万元以上。
目前，公司已拥有一支550人的员工队伍，科技人员有25人、大中专以上工作人员有100人，有贵州电石协会会长1人，副会长1人，工作人员2人。
2007年完成产量：
100540吨，销售收入：
2.44亿元。
但是正常生产情况下，电石炉变压器的运行档位通常在7—9档，一次电流105—110A，功率因数0.75—0.82。
电极下插不理想，入炉有功偏低，短网磁阻大，发热量大，进而导致工艺电耗偏高。
由于电网功率因数无法达到电力系统的要求，每月均有供电局加收的调整电费，造成生产成本增加。
为此该公司决定增加补偿电容器来提高功率因素，降低成本。
1.1.3.2投资必要性
此补偿装置的补偿容量全部投入后，在电石炉变压器二次电压为9档以上，且一次电流在不超过额定值10%的情况下，可以将有功提高10%左右，电极电压提高7V左右，将电炉的功率因数提高至0.9以上。
如果炉子操作得当，能充分利用电容补偿带来的效果，则可增加产量10%以上。
为了降低生产成本、最大限度节约能源，为了贵州遵义联和电化有限公司的持续发展，该项目的实施是利于地方经济建设的。
1.1.3.3社会效益
本研究报告提高功率因素采用电容补偿法，技术成熟、可靠。
本项目建成以后可将电炉的功率因数提高至0.9以上。
从而有效的为社会节约能源，为贵州遵义联和电化有限公司的持续发展提供了保障，对带动地方经济、节约社会能源具有深远的社会效益。
1.1.4研究范围
本项目研究范围包括：
社会自然环境、公司电能使用现状分析、改造方案的选择、动力供应方案、装置安装条件和场地初步选择，公用工程和辅助设施、节能、技改后现状、环境保护、职业安全卫生、消防、工厂组织和劳动定员，项目实施规划，投资估算、财务评价。
1.1.5研究的主要过程
立足原有电气设备的合理利用，围绕采用电容补偿法，从提高功率因素、降低生产成本及节能效果的可行性论证入手，以达到节能降耗的目的，客观分析了该项目建成后的社会、经济效益，从而论证该技术方案的可靠性、合理性和项目的可行性。
1.2研究结论
1.2.1研究的简要综合结论
本次贵州遵义联和电化有限公司电石炉电容补偿技改工程在合理利用原有设施的基础上、采用电容补偿法，该方案投资省、建设周期短、收效好；技术方案合理、先进、成熟可靠；本项目需占地100m2，无需再另行征地；所需的水、电等公用工程部分在厂区内均具备稳定、可靠供应源和良好设施；本项目充分合理利用能源，注重节能效果，不但达到了降低成本、节能的目的而且还能为工厂创造持续发展之路带来具大的社会、经济效益。
因此本项目是可行的。
1.2.2存在的问题
本项目是在现有装置的基础上进行改造、新增，场地的利用和装置布置可能会出现不太合理的地方，（比如电容补偿装置安放的位置离电极稍远，且无更合适的位置，这势必造成电容器上的运行电压被抬高较多，从而使电容器电流增大，电容器和铜排的发热量也增加，因此要尽可能的增设通风降温设施。
）需根据现场实际情况在工程实施中进一步调整。
财务技术经济指标表
序号
项目
单位
数值
备注
1
项目总投资
万元
540
1.1
建设投资
万元
540
1.2
建设期贷款利息
万元
0
1.3
铺底流动资金
万元
0
2
资金筹措
国家节能资金
自筹资本金
万元
万元
162
378
资金比例占30%
资金比例占70%
3
年均营业收入
万元
--
4
年均销售税金
万元
0
5
年均总成本费用
万元
80.23
6
年均利税总额
万元
990
年均新增净利润
万元
909.77
7
年均所得税
万元
300.22
8
年均税后利润
万元
609.55
9
投资利税率
%
168.78
10
投资利润率
%
112.88
11
投资回收期
a
11.1
所得税前
a
1.42
含建设期0.83年
11.2
所税税后
a
1.71
含建设期0.83年
2.企业总体布局
近年来，我国经济增长取得了举世瞩目的成就，但总体上看，粗放型的经济增长方式尚未得到根本转变，经济增长在很大程度上仍是依赖资源的高消耗来实现，与国际先进水平相比，仍存在资源消耗高、浪费大、环境污染严重等问题，随着经济的快速增长和人口的不断增加，我国淡水、土地、能源、矿产等资源不足的矛盾更加突出。
如果继续沿用粗放型的经济增长方式，资源将难以为继，环境将不堪重负。
必须倡导节能减排经济模式，使资源得到充分有效地利用，最大限度地减少废弃物排放，实现经济社会可持续发展。
传统工业经济的生产观念是最大限度地开发利用自然资源，最大限度地创造社会财富，最大限度地获取利润。
而节能减排的生产观念是要充分考虑自然生态系统的承载能力，尽可能地节约自然资源，不断提高自然资源的利用效率，循环使用资源，创造良性的社会财富。
并且通过在生产过程中贯彻“减量化、再使用、再循环”（简称3R原则）的减物质化原则，实现资源利用的最大化和废弃物排放的最小化，从而达到节约资源、改善生态环境的目的，其特征是低开采、高利用、低排放。
贵州遵义联和电化有限公司本次技改本着合理利用能源的目的，针对目前企业现有的装置进行分析，遵循减量化、再使用、再循环的原则，使企业的能源利用更加合理，使资源在生产全过程中得到高效率利用，并且可以节约能源、减少污染，实现经济效益，将逐步形成节能减排经济模式。
2.1贵州遵义联和电化有限公司各生产装置现状
本次节能技改针对贵州遵义联和电化有限公司内的装置进行，其厂内现有各生产装置及规模如下：
炉为标准内燃式电石炉，其容量为20000kVA，采用三台单相变压器供电，实现了三相短网最短，且长度一致，有效减少了短网上电能损耗；采用有载调压设备，减少热停炉压放电极，提高了设备作业率，促进了工况稳定。
正常生产情况下，电石炉变压器的运行档位通常在7—9档，一次电流105—110A，功率因数0.75—0.82。
电极下插不理想，入炉有功偏低，短网磁阻大，发热量大，进而导致工艺电耗偏高。
由于电网功率因数无法达到电力系统的要求，每月均有供电局加收的调整电费，造成生产成本增加。
2.2企业总体布局
贵州遵义联和电化有限公司总投资人民币8000万元（其中引进外资4800万元），建成了三台容量为20000kVA的内燃式电石炉，主要生产经营标准电石（碳化钙），投产后的生产能力为12万吨/年，填补了贵州省遵义碱厂（现遵义氯碱股份有限公司）60%以上的电石缺口。
工业总产值可达3亿元/年，年创利税3200万元以上，并且节能减排经济的构架已经初步形成，但是仍然存在一些问题。
比如在电能的利用就不充分，入炉有功低，短网磁阻大，发热量大，导致工艺电耗高，电网功率因素低。
因此企业应按节能减排要求，加大能源利用，从整个企业全局出发，完善其能源利用布局。
2.3完善全厂节能减排经济结构配套建设的主要内容说明
贵州遵义联和电化有限公司本次节能技改中，完善全厂节能减排经济结构配套建设的项目内容为：
本着节能的宗旨，采用每台电炉变压器增加8160kVAR电容补偿装置，将功率因数从0.75提高到0.9以上。
3.节能技术改造方案
3.1电石炉电容补偿节能技改项目系统现状
贵州遵义联合电化有限公司现有三台20000kVA内燃式电石冶炼炉，电石炉变压器型号HCDSPZ20—6667/110，一次电压110kV，采用35级有载调压，二次电压从79.8—195.4V可调。
采用目前最节能的单极单变接线布局，每棵电极一台单相变压器，一次侧Y型连接，二次侧Δ型连接。
使用强迫油循环水冷却。
三台电石炉年产电石12万吨。
贵州遵义联合电化有限公司三台电石炉变采用的是“单极单变”的接线布局，这种炉变与电极的连接方法较三相式整体变压器而言大幅缩短了短网的长度，能有效减少短网中的无功损耗，提高电石炉的自然功率因数；采用单极单变的接线布局，在电石炉炉况良好的正常生产情况下电石炉的自然功率因数可达0.85。
象这样的大型冶炼炉如果采用三相式整体变压器在炉况最好时自然功率因数也只能到0.75。
由于电石生产不同于其他金属矿冶炼，电石冶炼过程中生产变数极大，电石炉炉况受各环节指标的影响也反应也非常灵敏，要实现长周期的良好炉况生产较为困难。
通过贵州遵义联合电化有限公司投产四年来的生产指标反映，三台电石炉变压器在正常生产情况下通常运行档位在7—9档（每档为3.4V，7档时为运行二次电压约为175V），一次电流105—110A，二次电流60000A左右。
如此大的运行电流必然会在短网内形成非常大的磁阻，导致二次电压降低、无功增大、短网发热量增加、入炉有功降低、电极下插不理想，进而导致工艺电耗偏高功率因数降低，通过多年的运行数据显示贵州遵义联合电化有限公司的平均运行功率因数通常在0.75—0.82。
根据南方电网对大工业用电户功率因数的系统运行要求，各用电户的系统功率因数必须达到0.9，如果达不到规定值按每低一个百分点加收总电费5‰的调整电费，并以此累加。
贵州遵义联合电化有限公司每月用行功率因数0.82计算，每月要多支付调整电费60万元左右，造成生产成本增加60元/吨，仅此一项每年要增加成本720万元。
并且由于功率因数不合格导致设备效率降低，影响电力系统网负荷，致使电压质量降低等问题造成的社会和经济效益上的损失也不可估量。
3.2电石炉电容补偿节能技改项目技改方案
3.2.1补偿方式选择
贵州遵义联合电化有限公司三台20000kVA电石炉变压器在正常生产运行情况下，存在短网无功损耗高、二次电压降大、功率因数低的问题。
要达到降低短网无功损耗、升高二次电压、提高功率因数的目的，目前投资最少、施工最简单、技术最成熟的方法就是使用电容补偿。
电石炉电容补偿根据补偿点的电压等级区分为高压补偿和低压补偿。
根据贵州遵义联合电化有限公司生产系统的实际情况考虑，采用高压补偿存在几点问题：
1、三台电石炉变压器的一次电压为110kV，目前可供选择的110kV电压等级的电力电容器很少，并且技术上不稳定，使用风险较大；2、高压补偿多采用集合式电容共同补偿，如果采用分补将会大幅增加投资，并且难以实现实时自动控制。
如果只采用共补就无法根据电石炉炉况的实际情况有针对性进行补偿，易造成欠补或过补；3、高压补偿必须安装在系统母线上，如果电容器一旦出现故障将会对整个公司的供电系统造成影响。
然而采用低压补偿就有如下优点：
1、低压补偿电容技术成熟，市场上可选择的范围很大，并且有很多成功应用的经验可借鉴；2、低压补偿采用分散式低压电力电容器，可以方便地实施共补和分补，并且能够按照用户的设定根据电石炉炉况变化导致功率因数变化精确地进行实时自动控制，不会出现过补或欠补；3、低压补偿采用分散式电容组合，单只电容器运行电流低稳定性好，即使出现故障可单独退出装置检修，不会因为单只电容器的故障影响整个装置的运行，运行稳定较高。
3.2.2技术改造方案设计
3.2.2.1补偿容量选择
以单台电石炉变计算：
要将功率因数从0.75提高到0.9以上，根据补偿容量计算公式：
Q=P（tgφ1−tgφ2）计算，当cosφ1=0.75时tgφ1=0.8819；cosφ2=0.9时tgφ1=0.4844；单台电石炉有功功率20000kW；代入公式计算得出单台电石炉需要的补偿容量为7950kVAR，考虑到适当的余量和检修备用以及便于合理配置电容器的数量，确定每台电石炉变压器配置8160kVAR电容补偿量。
3.2.2.2补偿设备配置方案
采用单只容量17kVAR，工作电压185V以上的电容器，共需480只，分为15组每组32只电容器，分别补偿三相每相5组。
总设计容量的60%用于共补，有288只电容器，分为12组，每组24只电容器，以手动投入和手动切除方式根据电石炉变负荷的实际情况进行三相等容补偿；余下40%的容量用于分补，有192只电容器，分为36组，每相12组，每组4只电容器，采用自动的方式按照设定的功率因数值，根据运行过程中各相的无功变化情况进行分相补偿或退补，从而达到精确控制。
补偿装置采用直接并联于三相电极之间的方式，电容器组使用Δ型连接，每只电容器与电极之间串联一只电抗器，以缓解合闸涌流对电容器及其启动电气的冲击，确保运行的稳定性。
补偿装置全部容量投入运行时，每相的补偿电流可达17000A以上，所以需要两棵φ60×10（1570mm2）的导电铜管方能满足导电能力，并且由于导电铜管需要安装在电石炉炉盖上方，该区域温度较高加上导电电流较大，所以导电铜管必须通水冷却。
补偿装置短网的接入点要安装在靠近电极铜瓦的一侧，这样可以进一步提高电极电压，同时增加入炉功率。
另外，电容器上由于短网距离长造成的末端电压提高的情况也可以有所缓解，这对电容器的安全运行是有利的。
由于现场没有特别合适的位置，重新建造补偿室会导致基建投资增加。
所以充分利用电石炉三楼平台修建补偿装置室是最佳方案。
只是电容补偿装置安放的位置离电极稍远，这势必造成电容器上的运行电压会被抬高，从而使电容器电流略有增大，电容器和铜母线的发热量也会增加，因此必须在电容补偿室装设强制通风降温设施，以保证电容补偿装置的稳定运行。
3.3预期效果
低压补偿装置投入后，电石炉变压器的运行负荷在不超过额定值10%的情况下，能将电极电压提高7V左右，运行时同比可提高入炉有功10%左右，提高系统设备出率15%，改善电压质量可将电炉变的功率因数提高至0.9以上。
如果电石炉的工艺操作得当，原料结构合理，就充分发挥电容补偿带来的效果，可同比增加产量10%以上，降低电耗50kWh/t电石。
每年节约调整电费720万元，降低生产成本82.5元/t电石。
4.动力供应方案
4.1动力供应
本次节能技改项目新增用电设备均为低负荷控制设备，主要用于补偿装置的控制部分，耗动力电（380V）13.2kW/套，共39.6kW，由设备附近变电所直接配送即可满足使用，不增设变电所。
5.装置安装条件和场地
5.1装置安装条件
5.1.1场地的概况
该项目场地位于贵州遵义联和电化有限公司厂区内,分布在厂区各工序旁边,由于是改造项目，只能因地制宜，利用现有空场地合理布置。
5.1.2当地气象条件
遵义市区地处北纬27°42′，东经106°53′，属北亚热带春夏湿润型气候区，海拔高度843.9m，常年主导风向为东风，夏季盛行南风，冬季盛行东风。
贵州遵义联和电化有限公司位于遵义市红花岗区坪桥工业园内。
气温
年平均气温：
15.2℃
极端最高气温：
38.7℃
极端最低气温：
－7.1℃
湿度
年相对湿度：
80%
年相对湿度：
冬季59%夏季82%
气压
年平均大气压：
91.792Kpa
绝对最高大气：
冬季693mmHg
绝对最低大气:
夏季684mmHg
降雨量
历年平均降雨量:
1097.8mm
日最大降雨量:
141.3mm
蒸发量:
年平均蒸发量:
1003mm
风速
全年平均风速:
1.1m/s
风向、风频
全年主导风向：
东风
年平均频率：
5.6%
静风频率:
53.2%
雷电日数
年平均雷电日数:
53.3天
年平均雾日数:
214天
年平均日照时数:
1180.5小时
年平均日照率:
26%,阴天
5.1.3厂区运输条件
贵州遵义联和电化有限公司位于遵义市红花岗区坪桥工业园区，距遵义市中心区8～10公里，距舟水桥工业园区3～4公里，206国道从工业园区东北侧边缘通过，并有工业园区主干道直达厂区，位置非常优势，交通十分便利。
5.1.4水源、供排水
本次贵州遵义联和电化有限公司技术改造新增用水设备利用现有工艺下水，不另外新增用水量，所以水源及供排水用原有设施。
5.1.5供电电源
本项目用电由贵州遵义联和电化有限公司配电系统供给。
5.2场地方案
本项目共需用地400平方米，当地的抗震等级符合建设用地要求，而且属于技改性质,是在原有场地上建设，不作场地方案的比较。
6.公用工程和辅助设施方案
6.1总图运输
6.1.1总图布置
根据贵州遵义联和电化有限公司现有地形，在力求设计布局合理、紧凑、规整，功能划分明确；总图布置严格满足国家及地方的防火、防爆、消防、安全卫生等规范要求，力求生产工艺流程顺畅、管线短捷；生产操作方便，交通运输便利；并在因地制宜和合理用地的基础上，节约用地，提高土地利用率；尽量减少土石方、护坡和挡土墙等工程量；充分考虑风向、防火、建筑朝向、通风、采光、施工、安装、检修等因素，力求整个装置具有良好的景观设计效果，为工厂节能、环保、安全生产、美化厂容厂貌创造条件。
6.1.2工程运输
本工程无原料运输，仅是节能技改后增加的产量依靠贵州遵义联和电化有限公司现有能力和社会运输共同承担解决。
6.2供水和排水
6.2.1供水条件
本工程为贵州遵义联和电化有限公司的节能技改工程，用水量在原有基础上基本没有变化（用原来冷却变压器的工艺下水来冷却导电铜管），生活用水由贵州遵义联和电化有限公司现有生活水网供给（贵州遵义联和电化有限公司现有能力完全能满足本工程的生活用水）。
不重新配置供水。
6.2.2排水条件
本工程为贵州遵义联和电化有限公司的节能技改工程，几乎不存在排水问题，产生的少量废水全部进入贵州遵义联和电化有限公司原废水处理系统，通过处理达标后排放。
6.3供电及电讯
6.3.1供配电
6.3.1.1编制依据、主要标准及规范
（1）《供配电系统设计规范》GB50053—94
（2）《低压配电设计规范》GB50052—95
（3）《建筑物防雷设计规范》GB50057—94
（4）《工业企业照明设计标准》GB/T50034—92
（5）《电力工程电缆设计规范》GB50217—94
（6）《工业与民用电力装置的接地设计规范》GBJ65—83
6.3.1.2设计范围
电石炉电容补偿改造项目。
本工程主要为：
采用每台电炉变压器增加8160kVAR电容补偿装置，将功率因数从0.75提高到0.9以上。
本工程的供电取至贵州遵义联和电化有限公司用电配电系统。
本次节能技改项目新增用电设备均为低负荷控制设备，主要用于补偿装置的控制部分，耗动力电（380V）39.6kW，由设备附近变电所直接配送即可满足使用，不增设变电所。
6.3.2电讯
本工程为贵州遵义联和电化有限公司的节能改造工程，所以电讯依托遵义贵州遵义联和电化有限公司的现有条件进行建造，本工程配套安装贵州遵义联和电化有限公司内部电话；由于移动、联通公司、电信的信号均覆盖本工程所在地，所以通讯非常畅通（无须再考虑）。
6.4维修
本工程维修主要是电气，这些维修工作都由贵州遵义联和电化有限公司现有专门的维修人员完成，不另设维修单位。
6.5土建
本工程以国家的建设方针为指导，以满足工艺生产为前提，遵照国家现行有关规范和规程为土建设计方案选择的依据。
同时做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。
建筑设计应满足于工艺流程的要求，便于安装、检修、生产操作与管理。
使建筑设计经济适用、平面布置合理紧凑，建筑造型简洁明快，与厂区格调统一。
注重环保和可持续发展。
认真做好防火、防潮、防噪设计，满足生产的要求，保证安全生产。
结构设计应从工程实
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