余热利用热电联产项目可行性研究报告.docx
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余热利用热电联产项目可行性研究报告
余热利用热电联产项目
1概述
1.1项目单位概况
山东联盟化工集团有限公司是一个集煤化工、生物化工、石油化工于一体的大型化工企业集团，是中国化工百强、中国企业千强、全国肥料制造业效益十佳企业之一。
公司占地220多万平方米，员工5500人，总资产38.7亿元，现有六个生产公司和一个销售公司、一个物流公司。
企业创建于1970年，经过几十年经营运作，已由一个小型化肥厂发展成为涉及化学肥料、生物化工、石油化工、原料药、化工机械等多领域的大型化工企业集团，是山东省百强民营企业、中国石油和化学工业百强企业、全国化肥行业经济效益十佳企业、全国守合同重信用企业、全国双爱双评先进企业、全国氮肥行业50强、全国氮肥行业尿素产量30强、全国甲醇行业10强、全国氮肥行业复合（混）肥产量15强、全国淀粉糖行业20强企业。
集团公司下辖山东联盟化工股份有限公司、山东天力药业有限公司、寿光市联盟磷复肥有限公司、寿光市联盟石油化工有限公司、寿光市联盟化工机械工程有限公司、寿光市新丰淀粉有限公司等6个生产企业。
多年来，企业各项主要经济指标一直在全国同行业保持领先水平。
主导产品“联盟牌”尿素顺利通过了IS09001质量体系认证和尿素产品认证，并获“国家质量技术监督局国家首批免检产品”荣誉称号。
2008年集团公司共生产尿素109.4万吨、合成氨67.4万吨、甲醇40.8万吨、复合肥20.0万吨、硫酸（折100%）15万吨、山梨醇19.2万吨，油品加工14.4万吨，实现主营业务收入63.1亿元、利税8.8亿元、利润7.1亿元，实缴税金3.1亿。
“十一五”期间，联盟集团将全面树立科学发展观，坚持以人为本，大力实施科技兴企、品牌兴企和人才兴企战略，加大招商引资力度，继续深化企业管理。
大力发展煤化工、石油化工和生物化工等优势产业，争取到“十一五”末，企业实现年销售收入100亿元以上、利税15亿元以上，进入中国化工50强。
山东天力药业有限公司是山东联盟化工集团有限公司的紧密层骨干企业，是联盟化工集团专门从事制药、生物化工生产经营的股份制公司，是一家中外合资企业，始建于1994年8月。
技术水平和生产装置规模均居国内外同行业领先地位，主导产品：
液体山梨醇（医药级、日化级、食品级）、口服葡萄糖、固体山梨醇和甘露醇，其中：
液体山梨醇生产能力居亚洲第一，甘露醇生产能力居国内前二位，成为行业的排头兵。
先后被中国发酵协会评为“企业信用评价AAA级信用企业、管理体系认证优秀单位、淀粉糖行业二十强企业”。
公司先后通过了ISO9001、ISO14001、OHSA18001、ISO22000、IP等GMP等认证，产品销往美国、欧洲、南美及亚洲等国家和地区。
2008年山东天力药业有限公司生产山梨醇19.2万吨、葡萄糖14.9万吨，甘露醇1800吨，固体山梨醇3350吨，实现主营业务收入5.5亿元、利税7787万元、利润5447万元，实缴税金2340万元。
山东天力药业有限公司新建项目所需的主要原料山梨醇是山东天力药业有限公司的主导产品，产量居亚洲第一，部分辅助材料如玉米浆、甲醇、盐酸、尿素等都是山东联盟化工集团下属公司的生产产品，因此在成本上有非常明显的优势。
2007年12月，山东天力药业公司原料药产品——甘露醇一次通过了国家药监相关部门组织人员进行的GMP验收，并于2008年2月份取得了国家药监局颁发的“GMP证书”，拥有完备的药品生产管理体系。
同时公司在国内外拥有自己完善的营销网络，形成了一支优秀的管理、营销和科研技术队伍。
山东天力药业有限公司目前的主要产品淀粉、葡萄糖和山梨醇等由于技术含量和准入门槛相对较低，产品受市场供求关系的影响大，通过本项目的建设，可延长天力药业的产业链，提升企业的技术水平和综合竞争能力；生产中消耗的主要原材料都由联盟集团内部供给，供应渠道稳定，运输成本低廉，产品的生产成本在同行业具有较强的竞争优势。
通过本项目的建设，可优化天力药业有限公司的产品结构，增强综合竞争能力，提高企业的赢利能力。
1.2项目概况
1.2.1项目提出背景
企业新建药业项目为异地兴建项目，本工程拟建地址位于寿光市,西靠西二环路，北面和南面为乡镇企业，东侧为农田。
新建项目一期新增蒸汽量137t/h，需建设供热机组已满足新建药业所需蒸汽量。
另外，该集团化肥厂在生产过程中产生大量的造气炉渣和吹风气尚未充分利用，不仅浪费了大量的能源，还造成环境污染。
本工程建成后不仅充分利用合成氨生产的炉灰渣和吹风气，变废为宝，而且充分利用压差发电达到高位热能的逐级利用，节能降耗，同时增加了供热能力，满足新增热负荷的需要，药业装置热负荷实现热电联产，可降低能耗，改善环境，提高企业的经济效益。
1.2.2项目概况
本项目为山东天力药业有限公司新建药业项目的配套工程即：
新建二台以造气炉渣和造气吹风气为燃料的75t/h次高压次高温锅炉及一台12MW背压式热电机组。
所发电力全部自用。
本项目性质：
余热利用热电联产项目
项目建设单位：
山东天力药业有限公司
项目名称：
山东天力药业有限公司余热利用热电联产项目
项目建设地点:
山东天力药业有限公司院内
建设起至年限：
2009年8月至2010年4月
企业法人代表：
企业项目负责人：
1.3编制依据
（1）山东天力药业有限公司委托山东省阳光工程设计院有限公司作可研报告的委托书。
（2）《中华人民共和国电力法》（1995年12月28日第八届全国人民代表大会常务委员会第十七次会议通过）。
（3）国家发展计划委员会、国家经济贸易委员会、建设部联合下发的：
计基础[2001]26号《热电联产项目可行性研究技术规定》。
（4）《中华人民共和国节约能源法》（１９９７年１１月１日第八届全国人民代表大会常务委员会第二十八次会议通过）。
（5）《国务院关于环境保护若干问题的决定》。
（6）核工业第四研究设计院完成的《山东天力药业有限公司C-09工程初步设计》
（7）山东天力药业有限公司提供的有关资料。
（8）设计人员现场调查的热负荷及其它有关资料。
1.4研究范围
1.4.1研究范围：
1.2.1.1本期工程2×75t/h锅炉、1×B12-4.9/0.98背压式汽轮发电机组及辅助附属设备、工程条件、工程设想、投资估算及技术经济分析进行可行性研究，并提出本期的可行性、经济性、合理性的分析意见。
1.2.1.2根据新增热负荷资料，论证和提出本期工程的装机方案、供热参数和热网系统。
1.2.2本期工程以下内容不在本设计范围内,由建设单位另行委托：
（1）环境影响评价书。
（2）接入电力系统可行性研究报告。
1.5项目建设的必要性
1.5.1充分利用集团公司化肥厂造气炉渣和吹风气余热，达到余热利用节能降耗的目的
山东联盟化工集团有限公司下属山东联盟化工股份有限公司目前有两个化肥厂，多年来，虽然企业不断坚持技术进步和节能降耗工作，并取得了较大成效，但仍有部分能源、余热尚未加以综合利用：
1、，2008年两化肥厂共生产尿素109.4万吨、合成氨67.4万吨。
合成氨生产过程中产生大量的造气炉渣，吨氨生成量约300kg，年生成量约21万吨，造气炉渣残炭含量约23%，热值Q=9851kJ/kg，除9万吨用于化肥厂循环流化床锅炉外，其余主要是售给砖瓦厂烧制建筑材料，随着粘土砖的停用，炉渣别无它用，造成大量积压，2008年约有11万吨的炉渣企业不仅无场地存放，而且炉渣中的残炭也得不到综合利用。
2、合成氨生产过程中不仅产生大量的造气炉渣还产生大量的吹风气。
化肥一厂吹风气量产量：
280000Nm3/h温度:
230℃
化肥二厂吹风气量产量:
330000Nm3/h温度:
230℃
吹风气除自用外尚有富余200000Nm3/h
新建锅炉可充分燃烧合成氨生产排放的造气炉渣及吹风气，变废为宝，达到节能降耗的目的。
1.5.2满足新增热负荷，确保工艺生产用汽
根据核工业第四研究设计院完成的《山东天力药业有限公司C-09工程初步设计》，新建药业项目用汽量最大为137.28h/t。
根据全厂用汽平衡，新建一台B12-4.9/0.98背压供热机组。
不仅增加了供热能力，满足生产装置用汽需求，充分利用高位热能压差先发电后供汽，达到蒸汽从高位热能到低位热能的逐级利用，不仅确保整个工艺生产用汽，同时提高了整个热源厂的热效率。
1.5.3本工程建成后不仅可消耗合成氨生产中产生的造气炉渣，而且还能利用合成氨生产中产生的造气吹风气作为燃料，正常工作时，该锅炉每小时可产生150t/h、压力为5.3Mpa、温度为485℃的过热蒸汽，而药业生产过程中只需要压力0.98Mpa以下的蒸汽，而且充分利用压差发电达到高位热能的逐级利用，节能降耗，同时满足了企业用汽，实行热电联产，可降低能耗，改善环境，提高企业效益。
综上所述，为满足企业发展所需用热、用电的迫切需要，提高热效率，节约能源并以化肥生产的余热代替煤炭作为发电供热能，从根本上缓解资源短缺和环境压力的。
此举可以改善环境，降低企业生产成本，增强企业竞争力，提高经济和社会效益，建设本期工程，是极其必要的。
1.6主要建设原则
根据节能、环保的建设方针，本热电联产项目建设坚持以下原则：
（1）“统一规划、分步实施”的原则。
（2）利用余热代替煤炭进行热电联产，充分利用造气炉渣和吹风气，保护环境。
（3）较好的经济性、灵活性和安全性的原则。
（4）贯彻示范热电站的建设指导思想,进行优化设计,采取选用优质高效的主辅设备,进一步压缩主厂房体积和占地,采用先进的仪表和控制系统等措施,以降低工程造价,提高工程的经济效益,提高机组的性能指标和可用率,减少人员,进一步节能、节水、和节省用地。
（5）贯彻因地制宜,因行业制宜和区分基本标准与可选标准的原则。
系统的合理配置与布置应考虑整个药业装置必要的管理水平和热电厂所属行业的特点相适应。
（6）遵循国家的相关产业政策以及法规。
1.7工作简要过程
本报告工作时间:
6月5日接受山东天力药业有限公司委托开展工作。
6月6日至6月15日收集资料，地点：
山东天力药业有限公司。
6月16日至8月20日编制可研报告，地点：
设计院。
2热负荷
2．1设计热负荷
根据核工业第四研究设计院完成的《山东天力药业有限公司C-09工程初步设计》，新建药业项目用汽量和凝结水回收入下表。
表1各车间用蒸汽量及凝结水量表
项目
车间名称
工艺生产（小时最大）
空调系统
备注
蒸汽量
（t/h）
凝结水量（t/h）
蒸汽量
（t/h）
凝结水量（t/h）
发酵车间
10.3
—
0.45
0.36
提炼车间
0.5
0.4
—
—
转化精制车间转化区
42
33.6
—
—
转化精制车间精制区
6
4.8
3.03
2.42
溶媒回收车间
30
24
—
—
动力车间
—
—
42
33
夏季
小计
88.8
62.8
45.48
35.78
总计
蒸汽量最大134.28t/h（平均102.8t/h）凝结水量98.58t/h
3电力系统
3.1电力系统概况:
根据由核工业第四研究设计院完成的《山东天力药业有限公司C-09工程初步设计》中提供的资料及数据，山东天力药业有限公司新建药业项目新建35kV变电站一座（由业主委托其他有资质的设计部门设计）。
新建的35kV变电站规划35kV进线两回、35kV母线两段，本期建设一回进线、35kV母线一段；规划主变压器两台，本期建设一台；规划10kV母线两段，本期建设10kV母线一段。
3.2设计电气方案：
本项目为山东天力药业有限公司新建药业项目的配套工程即：
新建二台以造气炉渣和造气吹风气为燃料的75t/h次高压次高温锅炉及一台12MW背压式热电机组,所发电力全部自用。
发电机出口电压为10.5kV，设发电机出口电压母线，联络线由发电机出口电压母线引出，通过电缆送至新建35kV变电站10kV母线，实现与系统并网。
4燃料
4.1燃料来源
该工程燃料由集团下属的两个化肥厂提供，主要为造气炉渣、吹风气，另外产掺烧污水处理的沼气。
4.1.1造气炉渣
该工程燃料主要是合成氨生产工艺流程中排放的造气炉渣。
根据工艺装置生产能力，每年排放造气炉渣为21万吨/年，化肥厂原有锅炉消耗9万吨/年，用于新建两台75t/h锅炉的量为12万吨/年。
造气炉渣均有汽车由化肥厂运至天力药业热电储料棚。
4.1.2吹风气
该工程另一主要燃料为合成氨生产工艺中排放的吹风气，根据工艺生产能力，两化肥厂每年排放610000Nm3/h。
除化肥厂自用外两厂共富裕200000Nm3/h。
吹风气由化肥厂通过管道送至天力药业热电锅炉房。
4.2燃料品质
4.2.1造气炉渣燃料特性
符号
单位
造气炉渣
Car
%
23
Sar
%
0.2
Aar
%
70
Vdaf
%
1.53
Mar
%
0.58
Q.p
KJ/kg
9851
4.2.2吹风气燃料特性
符号
单位
吹风气
CO
%
8
H2:
%
4
CH4:
%
1
Q.p
KJ/Nm3
1921
4.3燃料消耗量
2X75t/h锅炉额定工况燃料消耗量
燃料品种
燃料消耗量
占总燃料的热量百分比
小时
每天
每年
造气炉渣
15.75t
346.5t
11.34万
占28.81％
吹风气
20万m3
440万Nm3
144000万Nm3
占71.19％
污水沼气
每天按22小时,每年按7200小时
由于全年随着药业生产所需蒸汽量的变化，锅炉热负荷也随着变化，燃料消耗量也随着变化，在运行过程中首先完全燃烧化肥厂送来的吹风气和污水处理的污水沼气，不足部分燃烧造气炉渣。
5机组选型及供热方案
5.1锅炉选型
该工程主要燃料为吹风气和造气炉渣，并掺烧少量的污水沼气。
锅炉建议采用江西锅炉厂生产的引进德国技术的固-气混烧鼓泡床锅炉,燃烧废气和废渣混合燃料已具有丰富的经验。
推荐采用江西锅炉厂生产的75t/h固-气混烧鼓泡床锅炉。
本锅炉采用单锅筒自然循环，全膜式壁锅炉，在设计上具有如下特点：
（１）采用了鼓泡床技术，不但提高了埋管寿命而且强化了燃烧效果。
（２）采用全膜式壁结构
锅炉炉膛采用了全膜式壁结构，使锅炉的膨胀、密封得到了很好的保证。
（３）采用蜗壳式高效旋风分离器
蜗壳式旋风分离器具有分离效率较高、布置方便等特点。
5.2汽机选型
汽轮机主要有两种机型：
背压机和抽汽冷凝机组，背压机设计工况下运行经济性好，其发电量取决于供热量，不能独立调节来同时满足热用户和电用户的需求；由于该厂用汽量大且比较稳定，故该工程推荐新建一台B12-4.9/0.98背压式供热机组。
5.3装机方案及主要经济技术指标
根据设计热负荷及热平衡情况，按照“以热定电”的原则，本报告拟提出以下推荐方案。
2x75t/h次高温次高压差速床循环流化床锅炉+1台B12-4.9/0.98背压式机组。
表5-1 装机方案热经济指标计算结果表
序
号
项目
单位
2×75t/h炉+1×B12-4.9/0.98
1
热负荷
热量
GJ/h
402
汽量
t/h
134
2
锅炉蒸发量
t/h
148.29
3
汽机进汽量
t/h
133.16
4
发电功率
KW
12000
5
排汽量
t/h
133.16
6
汽机外供汽量
t/h
120.27
7
汽机外供热量
GJ/h
360.81
8
减温减压供汽量
t/h
12.89
9
厂自用汽量
t/h
12.05
10
调峰锅炉供汽量
t/h
0
11
发电年平均标煤耗
Kg/KWh
0.22
12
供热年平均标煤耗率
Kg/GJ
43.2
13
综合厂用电率
%
18.97
14
发电厂用电率
%
4.4
15
供单位热量耗厂用电
KWh/GJ
5.7
16
供电年平均标煤耗率
Kg/KWh
0.235
17
年发电量
104KWh/a
7200
18
年供电量
104KWh/a
5834.16
19
年供热量
104GJ/a
183.6
20
汽机组年利用小时数
h
6000
22
全厂热效率
%
77.65
5.4推荐方案的蒸汽平衡及调峰措施
推荐方案的蒸汽平衡详见表5-2。
表5-2 推荐方案的蒸汽平衡表
序号
项目
单位
2×75t/h炉+1×B12-4.9/0.98
1
锅炉蒸发量
t/h
148.29
2
汽水损失
t/h
4.13
3
减温减压用汽量
t/h
11
4
汽机进汽量
t/h
133．16
比较
t/h
0.00
5
总供汽量
t/h
134
6
汽机供热汽量
t/h
58.27
7
减温减压对外供汽量
t/h
12.89
8
回热加热用汽量
t/h
12.05
9
汽机进汽量
t/h
133.16
比较
t/h
0.00
5.5推荐方案机组的主要技术参数
5.5.1锅炉（江西江联能源环保股份有限公司）
锅炉型式：
次高温次高压、自然循环、固-气混烧鼓泡床、汽包锅炉
锅炉最大连续蒸发量：
75t/h
过热蒸汽压力：
5.3MPa（a）
过热蒸汽温度：
485℃
给水温度：
104℃
排烟温度：
150℃
效率（B-MCR）：
83%
台数：
2台
5.5.2汽轮机
型式：
12MW背压式汽轮机
型号：
B6-4.9/0.98
额定进汽压力：
4.9MPa（a）
额定进汽温度：
470℃
额定抽汽工况进汽量：
133t/h
额定排汽温度：
268℃
排汽压力：
0.98MPa（a）
额定转速：
3000rpm
台数：
1台
5.5.3发电机
型号：
QF-15-2
额定功率：
12MW
额定电压：
10.5kV
额定转速：
3000rpm
功率因数：
0.8
台数：
1台
6厂址条件
6.1厂址概况
6.1.1厂址地理位置
山东天力药业有限公司位于山东省寿光市，地处胶东半岛中部，济青高速公路横贯东西。
厂区距济南、青岛分别为170㎞和200㎞，距市北羊口港50㎞，距寿光火车站1㎞，交通十分便利，建设条件十分优越。
本工程拟建地址位于西靠西二环路，北面和南面为乡镇企业，东侧为农田，界区内地势平坦。
6.1.2厂址自然条件
极端最高气温41.0℃
极端最低气温-22.3℃
年平均相对湿度66％
年均大气压120mbar
最大风速22.3m/s
年最大降水量1286.7mm
月最大降水量148.8mm
最大积雪深度280mm
主导风向夏季：
S、SE向
冬季：
N、NW向
最大风力方向N、W向
最大冻土深度50cm
6.2交通运输
山东天力药业有限公司位于山东省寿光市，地处胶东半岛中部，济青高速公路横贯东西。
厂区距济南、青岛分别为170㎞和200㎞，距市北羊口港50㎞，距寿光火车站1㎞，交通十分便利。
能满足热电厂燃料及工业废渣的运输要求。
6.3电厂水源
6.3.1一次水水源
该工程生产用水取自山东天力药业有限公司自备水井，该公司现有11眼水井，每口井涌水量60～70m3/h，共计涌水量在660～770m3/h。
该公司目前一次水用量为600m3/h。
本项目一次水使用量约为62.48m3/h。
因此，依托东天力药业有限公司现有的供水装置，可满足本项目供水的要求。
6.3.2循环水水源
该厂原制药工程设有2个循环水系统：
制冷机循环冷却水系统（供水能力11000m3/h，P=0.35Mpa）和工艺循环冷却水系统（供水能力6600m3/h，P=0.4Mpa），已建有6台10NG-3000型工业玻璃钢冷却塔及相应循环水泵等。
本期工程需增加循环水量为233m3/h，P=0.25～0.3MPa。
根据现有运行情况，原循环水系统能力富裕较大，拟直接从制冷机循环冷却水系统接取本期热电工程需用的循环水。
6.4储灰场
本期工程锅炉烟气除尘采用四电场静电除尘器，各灰斗收集的飞灰通过气力输送方式送入储灰库中暂存，然后装车外运综合利用。
锅炉底渣经冷渣器冷却后通过输渣系统集中到渣仓。
装汽车外运作为有机肥料还田，本期工程不设永久灰渣场。
6.5岩土工程
1．工程地质条件
厂区场地地处弥河冲积平原区，地表除表层填土外，其下为第四纪冲积成因土层。
厂区地貌单元单一，地形平坦，在勘探深度内层位基本稳定，地基土层自上而下为：
（1）素填土：
厚度0.5～1.30m，相应层底标高-4.07～3.25m，固结度差，压缩性高，强度低。
（2）粉质粘土：
灰褐~黄褐色，可塑~硬塑，含氧化铁及少量姜石。
场区普遍均布，厚度0.90～1.90m，相应层底标高-5.77～-4.80m，力学强度一般，为中等压缩性土层，地基承载力标准值fk=150kPa。
（3）粉质粘土：
灰黄~黄褐色，可塑~硬塑，含氧化铁及少量姜石，场区普遍均布，厚度0.90～1.90m，相应层底标高-7.03～-6.35m，力学强度一般，为中等压缩性土层，地基承载力标准值fk=150kPa。
（4）粉土：
黄褐~灰白色，密实，稍湿，局部湿，含氧化铁及少量姜石，场区普遍均布，厚度4.00～6.20m，相应层底标高-12.96～-10.70m，力学强度较高，为中等压缩性土层，地基承载力标准值fk=180kPa。
（5）细砂：
桔黄色，稍湿，中密~密实，主要矿物成分为长石、石英，分选性较好。
场区普遍均布，厚度5.60～10.50m，相应层底标高-23.80～-17.68m，地基承载力标准值fk=200kPa。
（5-1）粉土：
黄褐色，稍湿~湿，中密~密实，含氧化铁。
场区普遍均布，厚度0.50～2.20m，相应层底标高-18.98～-16.5m，力学强度一般，为中等压缩性土层，工程性质一般，为良好的下卧层，地基承载力标准值fk=170kPa。
（6）粉质粘土：
黄褐~棕红色，可塑~硬塑，含铁锰氧化物及局部5~10%的密实，稍湿，局部湿，含氧化铁及少量姜石，场区普遍均布，厚度4.00～6.20m，相应层底标高-12.96～-10.70m，力学强度较高，为中等压缩性土层，工程性质较好，为良好的下卧层，地基承载力标准值fk=210kPa。
2．抗震设防烈度
根据GB50011-2001《建筑抗震设计规范》附录A划分，寿光市的抗震设防烈度为7度第一组，设计基本地震加速度值为0.15g。
3．水文地质资料
勘探期间，勘探深度内未发现地下水。
6.6厂址推荐意见
根据公司的总体规划，本次综合利用热电厂工程位于山东天力药业有限公司异维C钠项目区内。
7工程设想
7.1
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