兰炭尾气发电可行性研究方案书.docx
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兰炭尾气发电可行性研究方案书
F079K-A01
陕西省府谷县金城机制兰炭厂
兰炭尾气发电项目
可行性研究报告
山西正和热电工程勘测设计有限公司
工程设计证书（乙级）
2008年05月
批准：
李建儒
审核：
郑幼文
校核：
李建儒李琦王丽霞
郭丙智韩五则张其斌
程建英裴江
编写：
李美军王正民程耀环
陆逻驹邱晓娜刘大海
范锟李培金杨丽娟
韩艳华梁淑娴谢淑兰
钱慧唐相初
说明书目录
附图目录
序号
名称
图号
1
厂区总平面图
F079KK—Z01
2
电气主接线方案
F079KK—D01
3
燃烧系统图
F079KK—J01
4
热力系统图
F079KK—J02
5
主厂房剖面图
F079KK—J03
6
主厂房零米平面布置图
F079KK—J04
7
主厂房运转层及以上平面布置图
F079KK—J05
8
供水系统图
F079KK—S01
9
水量平衡图（夏季）
F079KK—S02
10
水量平衡图（冬季）
F079KK—S03
11
锅炉补给水处理系统图
F079KK—H01
1总说明
1.1项目概况
1.1.1项目名称：
年产60万吨工业兰炭示范工程配套2×12MW兰炭尾气发电项目。
1.1.2承办单位：
神木县同得利煤化工有限公司
1.1.3法定代表人:
何怀斌
1.1.4项目建设地点：
陕西省神木
1.1.5项目建设规模：
新建2x75t/h兰炭尾气锅炉+2x12MW直接空冷冷凝式汽轮发电机组。
1.1.6项目建设目的：
解决工业兰炭在生产过程中产生的兰炭尾气造成的污染，减少温室气体排放，通过CDM获得额外的收益，以提高项目的经济吸引力，促进兰炭行业的清洁生产、实现循环经济。
1.2编制依据
1）《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》国务院国发【2007】15号文
2）《中华人民共和国环境保护法》，1989年12月26日；
3）《中华人民共和国大气污染防治法》，2000年4月29日；
4）《中华人民共和国环境噪声污染防治法》，2000年4月29日；
5）《中华人民共和国水污染防治法》，1996年5月15日；
6）《中华人民共和国清洁生产促进法》，2002年6月29日；
7）《国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定》，国务院国发【2005】39号文2005年12月3日；
1.3可研编制
1.3.1承担可行性研究工作的单位
山西正和热电工程勘测设计有限公司
1.3.2可行性研究工作范围
本期可行性研究的范围为厂区围墙内的工艺和土建部分等。
主要任务有：
1）提出兰炭尾气发电的装机方案。
2）研究本期发电项目的供水、接入系统、环保、厂址、地质等建厂条件的可行性。
3）作出各主要工艺系统及辅助系统工艺方案设想。
4）作出投资估算，进行经济效益评价。
不包括的部分有：
电厂的接入系统设计（含系统保护及调度通信）；输电线路设计；环境影响评价报告；生活福利设施的规划与设计。
1.4主要设计原则
1.电厂按2×12MW直接空冷汽轮发电机组设计；
2.水源根据当地水资源情况，电厂生产采用地表水、生活用水采用地下水。
3.化学水处理系统采用反渗透除盐系统。
4.全厂设一个电气主控制室，采用微机保护控制系统。
5.热工控制设机炉集中控制室，采用DCS系统。
6.生活污水排入兰炭厂的污水处理站，经处理合格后外排；生产废水回收供该公司焦化作杂项水使用。
7.设备年利用率按6000小时计。
8.本项目所发电力全部供当地电网。
暂按35kv出线双回考虑，接入附近的35kv变电站，距离约2500米；
9.资本金按总投资的30%考虑，其余为银行贷款。
1.5主要技术经济指标
表1.6-1主要技术经济指标表
项目名称
单位
数量
备注
装机容量
MW
2×12
锅炉额定蒸汽量
t/h
2×75
厂区用地面积
hm2
2.0
场地利用系数
%
60
绿化系数
%
25
耗水率
m3/h
48.98
劳动定员
人
180
年发电量
GWh
144
年供电量
GWh
130
厂用电率
%
9
设备年利用小时数
h
6000
静态总投资
万元
11647.46
单位投资
元/kW
4853.11
动态总投资
万元
11998.66
单位投资
元/kW
4999.36
计划总投资
万元
12948
内部收益率
%
8.77
全部投资
%
9.17
自有资金
财务净现值（全部投资）
万元
2034.26
全部投资
万元
1210.02
自有资金
投资回收期（全部投资）
年
10.11
全部投资
年
14.25
自有资金
投资利润率
%
7.50
资本金净利润率
%
9.15
投资利税率
%
7.50
1.6结论
1、本项目充分依托现有企业，具有交通方便，资源、原材料丰富的优势，对于净化环境、综合利用、节能降耗、减少温室气体排放等方面有着积极的促进作用，符合国家产业政策
2、作为同得利煤化工有限公司可持续发展战略中的一个重要项目，本项目建成后，回收利用上游兰炭生产过程产生的兰炭尾气进行发电上网，从而减少了西北电网因燃煤发电说产生的CO2排放。
3、燃用兰炭尾气，减少了兰炭厂外排废气对环境的污染，实现清洁生产。
4、项目建成后，环境污染治理通过燃烧、高烟囱排放等措施，对改善大气质量会产生一定的积极作用。
综合结果已在环境评价报告中给予论证。
综上所述，该项目在CDM的支持下，将具有较好的经济效益、社会效益和环境效益。
2项目建设的必要性
神木县地处陕西省北部，神府煤田西部，毛乌素沙漠与黄土高原的交接地带。
煤炭资源特别丰富齐全，属特低磷、特低硫、特低灰、优质煤种，在全国范围内有着得天独厚的优势。
兰炭技术作为洁净煤技术的有机组成部分，它可以实现煤炭资源高效、清洁利用、节约能源；特别是利用侏罗纪煤，既解决了长期以来的煤炭资源不平衡问题，又为神府地区丰富的煤炭深加工找到了一条新路子，被大家认为是煤炭行业升级换代的理想产品，是一项经济效益显著，社会效益良好项目。
本次拟建的陕西神木县同得利煤化工有限公司60万吨兰炭工程综合利用发电站工程坚持“以废气定电”的原则，具有节约能源、改善环境、增加电力供应等综合效益。
该项目的建设是治理大气污染和提高能源利用率的重要措施，是提高人民生活质量的公益性基础设施，符合国家现行能源政策，对当地生态环境的改善和居民生活水平的提高具有明显的现实意义。
随着陕西神木县同得利煤化工有限公司60万吨兰炭工程的建设，兰炭车间排放的“废气”量约为60000Nm3/h，这部分排放的“废气”不仅造成资源的浪费，而且会对环境造成污染。
兰炭车间配套建设综合利用发电站工程不仅可利用排放的“废气”减轻对环境的污染，还可以增加企业收益、降低生产成本，安排人员。
综合利用发电站工程属综合经济效益好的能源综合利用项目，企业投资建设余该项目是走企业发展集约化、效益型的一个重大举措，是贯彻国务院《关于进一步开展资源综合利用的意见》精神的具体措施，是非常必要的。
2.1该项目建设是企业生产不断发展的需要
陕西神木县同得利煤化工有限公司60万吨兰炭工程的建设，兰炭车间每年排放大量的“废气”，“废气”的排放不仅造成资源的浪费，而且对周围环境造成严重污染，对全球气候变化产生负面影响。
将这些“废气”进行综合利用，不但给企业带来经济效益，也解决了浪费和环境污染问题。
完全符合国家的资源综合利用政策和节能、环保政策。
2.2该项目建设是生态环境保护和可持续发展的需要
兰炭车间的“废气”的不断排放，给生态环境造成破坏和污染；本次拟建剩余煤气发电站项目，能把60万t/a半焦生产过程所产生的大量荒煤气回收利用，与周边以及传统的半焦厂荒煤气“点天灯”排放相比，具有节约能源、减少温室气体排放、保护环境的优点。
企业投资建设综合利用发电车间工程减小对周围环境的污染。
是环境保护的重要组成部分，也是企业走环保产业及可持续发展之路的必然选择。
2.4是国家产业政策大力支持的项目
多年以来，国务院、国家经贸委、原电力部、财政部、建设部等部委相继下发许多文件，鼓励开展资源的综合利用，同时对余热利用项目给预了优惠政策，并大力支持。
由此可见，国家对“废气”利用项目从政策上是大力支持和扶持的。
该项目的建设完全符合国家的产业政策和发展方向，应该得到大力推广。
3建设条件
3.1厂址条件
3.1.1区域概况
神木县位于陕西省北部，地处秦、晋、蒙三省（区）的交界处东经110°22′-110°14′，北纬38°42′-39°35′。
北部和内蒙古自治区准格尔旗、伊金霍洛旗接壤，东部与府谷县毗连。
神木县处于内蒙古高原与陕北黄土高原东北部的接壤地带。
总的地势是西北高，东南低，主要由西北至东南流向的黄甫川、清水川、孤山川、石马川四大川和相应的五道梁峁为骨架，海拔高度在780~1426.5米间，相对高差为646.5米。
全境呈三角形，东西宽74.4公里，南北长96.6公里，面积3212平方公里，占全省面积的1.56%，府谷县城位于黄河与小河川交汇处的冲积平原上，全县20个乡镇，362个村民委员会。
全县总人口21万余人，其中农业人口18万余人，农村劳动力7.5万余人。
府谷县的经济特点是农林牧三结合，农产品多样化，工业结构中重工业比重大，且工业分布主要集中在县城及县城附近。
经济优势主要以冶金、能源、建材及化学工业为主。
府谷县矿产资源非常丰富，有色金属矿产品主要有高岭土、铝、铁等，其中高岭土矿储量居全国第一位，铝矿储量居全省首位，非金属原料主要有磷、硫磺、滑石、陶瓷粘土、水泥石等。
除此以外，府谷县尤以煤炭资源引人注目。
闻名中外的神府煤田是我国目前探明的规模最大的侏罗纪优质动力煤田之一，已探明储量877亿吨，该县境内储量113亿吨。
储量大，煤质好，该煤种属特低灰、特低硫、特低磷、高发热量，易燃烧煤种。
府谷县大小煤矿星罗棋布，主要是由乡村及个体开办。
随着煤炭生产的不断扩大，煤焦（化工焦）企业也不断增加，对府谷地区的环境造成了一定的影响。
三道沟乡位于府谷县城西部、神府煤田腹地，距府谷县城45公里。
三道沟乡地下蕴藏着优质的侏罗纪煤，已探明储量近3.7亿吨。
全乡共有煤矿24座，年可产原煤200多万吨；有机制兰炭厂30家，年产焦粉90多万吨，焦油10万多吨，有金属镁厂两家，砖瓦厂等其它企业6家。
二、三产业迅猛发展，有装载机、大型运输车辆200多台（辆），运输业十分发达。
2005年全乡工农业总产值2.4亿元，乡级财政收入完成1515万元，农民人均收入达到2280元。
3.1.2厂址概况
拟建厂址在距府谷县的三道沟乡新庙村，地理坐标为东径110°47′19″、北纬39°11′04″，海拔高度1052米。
距野大公路约1公里，并与金城机制兰炭厂进厂道路相通,利用原长城三联铁业有限责任公司废弃厂地,并新征部分土地，占地118.8亩,南距府店一级公路10公里，交通便利，厂址距庙沟门变电站约3公里。
厂址地形较为平坦，属山麓斜坡堆积而成。
该区域属府谷县煤电载能区规划中的庙沟门工业集中区。
3.1.3工程地质、地震烈度、水文地质
地质结构及地层公布
府谷县处于祁（连）吕（梁）贺（兰）山字型构造马蹄型质地的东翼与新华夏季第三沉降带的复合部位，本区由于受多期次构造力的作用，形成不同方向的褶皱和断裂等造型迹，府谷县境内以新华夏构造行迹最为明显，其次为纬向构造。
二者均为以褶皱构造为主体，断裂构造次之。
府谷县境内出露地层自东往西，山老到新依次有占生界、中生界和新生界地层，占生界及生界地层呈北东向或近南北向带状展布，新生界地层不整合于前者之上。
地形地貌
根据榆林市岩土工程有限责任公司对厂区所作的地质勘察报告，拟建厂地处黄土高原毛乌素沙漠边缘，场地平面尺寸均为120m×150m，平面呈梯形状。
场地属山麓斜坡堆积地段，场地较平坦。
区域地质
本区所处鄂尔多斯向斜宽缓的东翼－陕北斜坡上，基底巨厚，构造简单，地壳稳定，地层平缓，场区及附近未遇断层，冲沟等不良地质现象。
地层概况
根据勘探资料，场地主要为第四纪粉土、近期残积土及侏罗纪泥岩组成，各土层特性自上而下分述如下：
1、粉土：
黄褐色，稍湿，硬塑，以长石颗粒组成为主，可见云母薄片，具水平层理，具低压缩性，不具温限性。
层厚未1.0~4.5m，fk=200kPa。
2、残积土：
黄绿色，稍湿，坚硬，以长石、残积土颗粒组成为主，可见岩粒，具斑状结构，层厚大于3.4m，fk=260kPa。
3、强风化泥岩：
黄绿－灰绿色、硬质，薄层，破碎状，岩芯呈块状，沙泥质结构，以长石、高岭土地、云母矿物组成为主，产状水平，强风化层厚30~40cm，fk=480kPa。
场区建筑基础持力层以硬塑一坚硬粉土层为主，属中硬土，建设物场地类别为Ⅱ类，场地地下水位较深，不考虑地下水对建筑物的影响。
府谷地处长期相对稳定的地台区，构造变动微弱，地震发生的频率小，而且强度低。
根据《陕西省工程抗震沿防烈度区划图》确定场地所在区域地震基本列度为6度。
3.1.4气象条件
府谷县属中温带半干旱大陆性季风气候。
冷暖干湿四季分明，冬季寒冷干燥，多西北风，夏季炎热，多雷阵雨。
多年平均气温 19℃
平均相对温度 52%
最冷月平均气温 -13.2℃
极端最低气温 -30℃
极端最高气温 38.9℃
年平均降水量 453.4mm
最大降水量 849.6mm
多年平均气压 904.8mbar
最大冻结深度 1.46m
最大积雪厚度 11cm
年平均风速 2.6m/s
最大风速 24m/s
由于全年主导风向为西南风（SW），拟建厂址大气污染物对县城基本无影响。
3.2交通运输
府谷县交通主要为公路，全县的干线公路有府榆公路、府准公路以及韩府公路，除此而外，还有7条支线公路，乡村公路，专用公路及城镇公路，区域优势明显，交通条件便利。
本项目建设安装期间的一些大型设备和大宗材料，可以通过铁路运到神木火车站，再由汽车运到电厂内。
3.3水源
本工程由府谷惠泉水务有限责任公司进行统一供水。
合同价格4元/m³,每天供应0.8万m³,每年大约292万m³,而实际每年使用大约40.5万m³水。
本工程对于生活污水及雨水排水采用合流制排放。
工业污水采用综合净化方法进行处理，实现中水回用，达到零排放。
根据初步测算,本项目建成后,总的最大需水量为50.6m3/h，折合0.014m3/s。
根据金城集团水量平衡，水量是可以满足新建4×6MW热电厂项目用水的需求，且略有余量。
因此，供水不成问题。
3.4燃料供应
本项目所需燃料由兰炭厂提供。
兰炭尾气成分：
净兰炭尾气的组成见下表。
兰炭尾气（净干兰炭尾气）质量指标
成份
H2
CH4
CO
CmHn
CO2
N2
O2
Q（KJ//Nm3）
含量（V%）
22.5
6.2
17.5
0.8
11.2
40.8
1.0
7954.92
兰炭生产所产生的废兰炭尾气外排量约为60000Nm3/h，扣除兰炭生产自用4000Nm3/h外，尚余56000Nm3/h可供电厂燃用。
兰炭尾气发热量7954.92kJ/Nm3计算，相当每小时提供15.20吨标煤，供电站锅炉燃烧。
锅炉热效率按90%计算，锅炉参数：
75t/、h3.82MPa、450℃的中温中压蒸汽,每台锅炉的标煤耗量为7.533t/h,两台炉总的耗标煤量为15.066t/h（15.20＞15.066）。
因此，当两台锅炉同时运行时，兰炭尾气量可以满足电站锅炉的需要。
所以，本项目建成后，燃料来源是有保证的。
3.5电厂接入系统方案
3.5.1现有电网情况
榆林地区电力系统目前已有330KV、110KV和35KV三个电压等级，330KV线路1条，总长260km，110KV电路28条。
总长861.693km；35KV输电线路56条，总长1190.659km，6-10KV配网线路190条，330KV变电站2座，即榆林330KV变电所和神木330KV变电所。
330KV主要变压器4台，总容量4×150MVA；110KV变电站16座，变压器24台，总容量469.6KVA；35KV变电站43座，变压器63台，总容量146.85MVA，6-10KV配电变压器12265台，总容量608.184MVA。
榆林电网目前由天桥水电站及山西网作为主供电源，以110KV双回线路向南供电，纵贯府谷、神木、榆林、米脂、绥德、横山、靖边7县（市），途经府谷Ⅰ变、府谷Ⅱ变、神木变、神木小磨河变、榆林变、鱼河变、米脂变到绥德变，线路全长467.261km。
另外，神木变出一回经神华自备电厂到靖连寨山110KV变电站，线路全长144.5km，向横山、靖边两县供电。
定边县的定边、砖井110KV变电站现由宁夏网供电。
延安－榆林－神木330KV输变电工程已经建成。
截止1999年，10KV公网共计30条，435km。
3.5.2榆林地区现有电厂装机情况
榆林地区现有发电厂19座。
总装机容量534.72MW。
小火电厂12座（吴堡电厂停运），总装机容量468MW，小水电站5座，总装机容量14.1MW；天然气电厂2座，装机容量52.32MW。
其中，神华自备电厂（2×120MW）及大柳塔热电厂（2×15＋2×3）MW主供矿区负荷，余电上网；神华二期（2×100）MW机组上西北网。
主电源由山西天桥水电站（2×28＋2×36）MW机组，发电量山西、陕西省各占一半，产权归山西，靖边长庆2座天然气电厂不向系统供电，宁夏网仅供定边县负荷。
全区实际供电能力322.28MW。
3.5.3电力负荷预测
随着国家西部大开发进程的加快，榆林能源重化工基地的建设和地方工农业的迅速发展，电网建设将出现超常规发展，电力负荷及用电量在一定时期内继续保持旺盛的增长势头。
根据“九五”期间全区电力负荷增长情况，预测榆林市今后电力负荷增长幅度将在16%左右，依据《榆林市迎接西部大开发项目规划》、《榆林市“十五”计划和2015年发展规划思路》以及神华、神东集团公司关于神府煤田一、二期和远期规划，测算出榆林市工业、农业用电负荷和其它行业负荷的区域颁布情况，榆林市最大负荷预测及区域分布表。
见下表
榆林市最大负荷预测及区域分布表单位：
MW
项目
2000
2005
2010
2015
最大负荷
320
633～762
1258～1524
2025～2235
农村牧鱼水利及工业用电
252
443～583
982～1221
1520～1730
其它居民用电
68
152～179
212～303
349～505
北部：
神府
196
350～179
750～889
1200～1250
中部：
榆林
61
139～189
235～335
400～560
西部：
定、靖、横
33
60～75
150～200
200～275
南部：
绥、米、佳、吴、清、子
30
48～58
70～100
100～150
“十五”期间，北部负荷由天桥水电站和店塔，沙川沟等电厂供给，不足部分由山西电网补给，中部负荷大约196MW，榆林电厂只能提供27MW，尚缺169MW。
“九五”期间，北部神府地区电厂除供给北部负荷外，还可向中、南部输送60MW电力，“十五”期间，随着北部负荷的增加，已不能向中、南部提供需要的电力，因此在2006年以前榆林地区处于缺电局面。
3.5.4电厂接入系统方案
根据上述情况，初步设想电厂新建4×6MW机组接入系统方案为：
四台发电机，直接接到10kV主母线上，再经两台16MVA双卷变压器接入电厂35kV母线，35kV出线两回，接入附近35KV变电站。
最终电厂新建4×6MW机组采用哪一种方案，需下一步做完接入系统设计后，由有关单位审查确定采用何种接入系统方案。
4工艺设想
4.1电厂厂区总平面布置
4.1.1总平布置的原则和功能划分
1）总平面布置的原则
A、认真贯彻执行“十分珍惜和合理利用每寸土地，切实保护耕地”的基本国策，因地制宜，合理布置，节约用地，提高土地利用率。
B、力求工艺流程顺畅，工艺管线短捷，节省基建投资费用。
C、满足防火、防爆、安全、卫生、环保等规范要求。
D、各种设施布置紧凑，辅助设施服务便利。
E、尽量利用原有设施。
2）总平面布置和功能划分，
总平面布置应满足生产工艺流程的要求，根据生产性质、防火及工业卫生的要求，交通运输便捷，管理方便等条件，结合厂区地形及总体规划等，将电厂进行分区布置。
全厂共分五个功能分区；主生产区、冷却设施区、水处理区、变配电及辅助生产设施区。
A、根据厂址条件及工艺要求，主厂房布置固定端在东侧。
B、燃气由产气厂输送过来，经设在电厂燃气锅炉后的燃气母管送入锅炉燃烧。
C、35kV配电装置及主变压器布置在主厂房A列外毗屋内；化学水处理间布置在汽机房固定端马路东侧。
使各种管线及电缆短捷、方便。
D、化学水处理室和机力塔西侧均有10m宽的空地，以利于管线敷设。
站区设6.0m宽的环形路，便于生产和消防。
E、自然通风冷却塔，布置在距主厂房东侧的30m处。
满足良好的通风条件。
4.1.2竖向布置
竖向布置原则：
1）满足生产、运输及装卸对高程的要求。
2）因地制宜利用地形，力求土石方量最少。
3）场地坡度应能使雨水迅速排出。
站区地形较平坦，故本项目竖向设计拟采用平坡式布置方式。
场地雨水采用明沟排水方式，接入兰炭厂的排水沟。
整个站区的道路及竖向布置采用因地制宜的原则。
4.1.3绿化
道路两侧种植树木。
在整个站区的空地上种植草皮、灌木，以利于环境保护。
4.2装机方案
4.2.1机组选择
根据兰炭厂外排兰炭尾气量,按照燃用兰炭尾气的原则。
拟定装机方案如下:
方案一
1、锅炉
型号：
TG-75/3.82-Q
额定蒸发量：
75t/h
过热蒸汽压力：
3.82MPa
过热蒸汽温度：
450℃
给水温度：
150℃
排烟温度：
150℃
热风温度：
170℃
锅炉热效率：
88%
数量：
2台
2、汽轮机
型号：
KN12-3.43
额定功率：
12MW
额定进汽压力：
3.43MPa
额定进汽温度:
435℃
额定进汽量：
56t/h
额定排汽压力：
15.0KPa
数量：
2台
3、发电机
型号：
QF-K12-2
额定容量：
15MVA
额定功率：
12MW
额定转速：
3000rpm
额定电压：
10.5kV
额定电流：
1375A
功率因素：
0.8
效率：
0.964
数量：
2台
方案二
1、锅炉
型号：
TG-35/3.82-Q
额定蒸发量：
3
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