余热发电工程可行性研究报告一期Word格式文档下载.docx
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1995年11月15日在上海证券交易所成功上市，经过十多年的不懈努力，现已形成了在省内及东北地区占据领先地位的水泥、房地产、医药、证券、商贸五大产业，成为总资产62亿元、主业突出、紧密管理的大型企业集团。
1998年，亚泰集团A股成功地入选了美国道琼斯中国股票（道中88）指数成份股，在香港《亚洲周刊》评选出中国大陆100大上市企业中亚泰集团名列第28位；
1999年、2000年，亚泰集团被评为“九五计划省级突出贡献企业”。
水泥企业是亚泰集团的支柱产业之一，由亚泰水泥公司等9家企业构成，现已形成了石灰石开采、熟料生产、水泥生产、商品混凝土生产、包装制品生产、水泥熟料销售六大专业化基地，年产高标号水泥和熟料500万吨，为东北地区最大的水泥生产基地。
亚泰水泥公司的第一条水泥生产线，集中代表了我国新型干法窑外分解熟料生产线的先进水平，被誉为“中国第一线”。
在此基础上，亚泰水泥产业又采用国际最先进的技术设备，先后投资扩建了被列为国家、省市重点建设项目的四条新型干法水泥熟料生产线，其拳头产品“鼎鹿”牌为“吉林名牌产品”和国家质量免检产品，亚泰水泥产业还在东北地区的同行业中率先通过了ISO9002国际质量体系认证和ISO14001国际环境管理体系认证。
按照亚泰集团的五年战略，到2010年将达到1500万吨。
根据国家水泥工业结构调整政策和国家振兴东北经济的战略部署，为了获取更大的经济效益，保持企业的领先优势，占领水泥市场，亚泰集团拟在XX石灰石矿区旁边，建设一条5000t/d新型干法水泥生产线。
为了进一步缓解工厂电力供应的紧张状况，降低水泥熟料的生产成本，提高水泥产品的竞争力，XX决定在5000t/d生产线（一期）上配套建设纯低温水泥余热发电项目。
（二）设计依据及原则
（1）XX5000t/d熟料生产线配套建设余热发电工程的有关可行性研究报告的基础资料；
（2）国家有关法律、法规，技术规范、规定等。
（3）设计基本原则
本项目的建设和运行不影响水泥熟料生产线的正常生产。
在此前提下余热电站的设计遵循“技术先进、生产可靠、节约投资”的原则，具体指导思想如下：
1）在不影响水泥熟料生产的前提下最大限度地利用余热；
2）在技术方案上统一考虑回收利用窑头熟料冷却机及窑尾预热器的废气余热；
3）在生产可靠的前提下，提倡技术先进。
尽可能采用先进的热力系统和工艺技术方案，以降低操作成本和基建改造的投入；
4）以生产可靠为前提，采用经实践证明是成熟、可靠的工艺和装备，克服同类型、同规模项目中暴露出的问题；
5）生产设备采用国产设备或合资厂家设备；
6）余热电站的工艺过程控制采用集散型DCS控制系统；
7）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”。
（三）项目提出的必要性
1、项目的建设是开展资源综合利用、节约能源、环境保护和可持续发展的需求。
随着中国经济的不断发展，能源问题日益突出，特别是2004年开始中国的煤炭、电力价格不断上涨，水泥制造业作为高能耗产业，成本上涨的压力越来越大，为了节能降耗，提高公司产品的竞争能力，公司拟进一步抓住发展良机，建设实施与新型干法水泥生产线配套的低温余热发电工程，一方面可以综合利用水泥生产线排放的废热资源，回收高温烟气的热量变废为宝，降低水泥生产成本和提高企业的经济效益，部分缓解生产用电紧张的形势，提高企业的竞争能力，另一方面可降低排烟温度和排尘浓度，节约能源，减少对环境的空气污染和温室效应。
随着水泥熟料煅烧技术的发展，发达国家水泥工业节能技术水平发展很快，低温余热在水泥生产过程中被回收利用，水泥熟料热能利用率已有较大的提高。
但我国由于节能技术、装备水平的限制和节能意识影响，在窑炉工业企业中仍有大量的中、低温废气余热资源未被充分利用，能源浪费现象仍然十分突出。
新型干法水泥熟料生产企业中由窑头熟料冷却机和窑尾预热器排出的350℃左右废气，其热能大约为水泥熟料烧成系统热耗量的35％，低温余热发电技术的应用，可将排放到大气中占熟料烧成系统热耗35％的废气余热进行回收，使水泥企业能源利用率提高到95％以上。
项目的经济效益十分可观。
从环保方面分析，火力发电项目需要燃烧大量的煤炭资源，并在生产过程中排放大量的CO2气体，一台与9MW余热发电机组相当的燃煤发电机组，按年发电量6916万kWh来计算，将新增近5.53万吨CO2气体排放量，因此余热发电机组运行的社会环保效益十分明显。
日本、欧洲等发达国家由于能源紧缺，80年代初率先在干法水泥窑上应用低温余热发电技术，并在设备制造、电气控制等方面取得十分成熟的经验。
目前日本以及欧洲的大型干法水泥窑上均配套建设了余热发电装置，东南亚许多国家的水泥窑也都带有余热发电电站。
我国是世界水泥生产和消费的大国，近年来新型干法水泥生产发展迅速，技术、设备、管理等方面日渐成熟。
目前国内已建成运行了大量2000t/d以上熟料生产线，新型干法生产线与其他窑型相比在热耗方面有显著的降低，但新型干法水泥生产对电能的消耗和依赖依然强劲，因此，新型干法水泥总量的增长对水泥工业用电总量的增长起到了推动作用，一定程度上加剧了电能的供应紧张局面。
而目前国内运行的新型干法水泥熟料生产线采用余热发电技术来节能降耗的企业极少，再者，国内由于经济潜力增长加剧了电力短缺的矛盾，刺激了煤电项目的增长，一方面煤电的发展会加速煤炭这种有限资源的开采、消耗，另一方面煤电生产产生大量的CO2等温室气体，加剧了对大气的环境污染。
因此在水泥业发展余热发电项目是行业及国家经济发展的必然。
此外，为了提高企业的市场竞争力，扩大产品的盈利空间，国内的许多水泥生产企业在建设熟料生产线的同时，也纷纷规划实施余热发电项目。
随着世界经济快速发展、新型节能技术的推广应用，充分利用有限的资源和发展水泥窑余热发电项目已经成为水泥业发展的一种趋势，也完全符合国家产业政策。
2、项目的实施是行业可持续发展和国家产业政策的要求
从国家的产业政策来看，早在1996年国务院曾以国发[1996]36号文批转国家经贸委等部门《关于进一步开发资源综合利用意见》的通知，《意见》明确指出：
“凡利用余热、余压、城市垃圾和煤矸石等低热值燃料及煤层气生产电力、热力的企业，其单机容量在500kW以上，符合并网条件的，电力部门都应允许并网……，单机容量在1.2万kW以下（含1.2万kW）的综合利用电厂，不参加电网调峰……”。
《国家发展改革委办公厅关于组织申报节能、节水、资源综合利用重大项目和示范项目以及现役火电厂脱硫设施设备备选项目的通知》（发改办环资［2004］906号），明确了重点支持钢铁、有色、石油石化、化工、建材等高耗能行业节能技术改造项目，水泥窑中低温余热利用位列其中。
因此，利用新型干法水泥窑的余热废气建设纯低温余热发电电站，在政策和法规上是国家大力扶持和提倡的，XX建设水泥纯低温余热电站适应了国家产业政策的要求。
3、项目的建设符合清洁发展机制
（1）符合国家产业政策。
能源、原材料、水、土地等自然资源是人类赖以生存和发展的基础，是经济社会可持续发展的重要的物质保证。
而随着经济的发展，资源约束的矛盾日益凸显。
国务院总理温家宝在第十届全国人民代表大会第三次会议上所作《政府工作报告》中对能源资源节约和合理利用就提出了“注重能源资源节约和合理利用。
缓解我国能源资源与经济社会发展的矛盾，必须立足国内，显著提高能源资源利用效率。
一要坚决实行开发和节约并举、把节约放在首位的方针。
鼓励开发和应用节能降耗的新技术，对高能耗、高物耗设备和产品实行强制淘汰制度。
二要抓紧制定专项规划，明确各行业节能降耗的标准、目标和政策措施。
抓好重点行业的节能节水节材工作。
鼓励发展节能环保型汽车、节能省地型住宅和公共建筑。
三要大力发展循环经济。
从资源开采、生产消耗、废弃物利用和社会消费等环节，加快推进资源综合利用和循环利用。
积极开发新能源和可再生能源。
四要加强矿产资源开发管理。
整顿和规范矿产资源开发秩序。
完善资源开发利用补偿机制和生态环境恢复补偿机制。
五要大力倡导节约能源资源的生产方式和消费方式，在全社会形成节约意识和风气，加快建设节约型社会。
”
2005年7月，国家发改委与科技部为贯彻实施《节能中长期专项规划》，进一步加强节能工作，引导节能技术进步，共同组织起草了《中国节能技术政策大纲》（2005年修订稿）。
该大纲明确支持“大型新型干法水泥窑纯低温余热发电”项目。
2006年4月，国家发改委等八部门联合下发《关于加快水泥工业结构调整的若干意见》的通知，《意见》提出了水泥工业结构调整的指导思想和调整目标，到2010年水泥预期产量12.5亿吨，其中：
新型干法水泥比重提高到70%，水泥散装率达到60％；
累计淘汰落后生产能力2.5亿吨。
企业平均生产规模由2005年的20万吨提高到40万吨左右，企业户数减少到3500家左右。
水泥产量前10位企业的生产规模达到3000万吨以上，生产集中度提高到30%；
前50位企业生产集中度提高到50%以上。
新型干法水泥吨熟料热耗由130kg下降到110kg标准煤，采用余热发电生产线达40%，水泥单位产品综合能耗下降25％。
粉尘排放量大幅度减少，工业废渣（含粉煤灰、高炉矿渣等）年利用量2.5亿吨以上。
石灰石资源利用率由60%提高到80%。
采用纯低温余热发电技术，将排放的废气余热回收并转换为电能再用于水泥生产，将废气温度大幅降低后排入大气，这对降低水泥生产的综合能耗、减排CO2、削减热污染将是非常有效途径。
综上所述，以水泥生产线窑头、窑尾废气余热建设纯低温余热发电项目，符合当前的国家产业政策。
（2）符合清洁发展机制。
清洁发展机制是《京都议定书》第十二条确定的一个基于市场的灵活机制，其核心内容是允许附件一缔约方（即发达国家）与非附件一国家（即发展中国家）合作，在发展中国家实施温室气体减排项目。
清洁发展机制的设立具有双重目的：
促进发展中国家的可持续发展和为实现公约的最终目标做出贡献；
协助发达国家缔约方实现其在《京都议定书》第三条之下量化的温室气体减限排承诺。
通过参与清洁发展机制项目，发达国家的政府可以获得项目产生的全部或者部分经核证的减排量，并用于履行其在《京都议定书》下的温室气体减限排义务。
对于发达国家的企业而言，获得的CERs可以用于履行其在国内的温室气体减限排义务，也可以在相关的市场上出售获得经济收益。
由于获得CERs的成本远低于其采取国内减排行动的成本，发达国家政府和企业通过参加清洁发展机制项目可以大幅度降低其实现减排义务的经济成本。
对于发展中国家而言，通过参加清洁发展机制项目合作可以获得额外的资金和（或）先进的环境友好技术，从而可以促进本国的可持续发展。
因此，清洁发展机制是一种“双赢”的机制。
清洁发展机制合作也可以降低全球实现温室气体减排的总体经济成本。
2005年10月12日国家发展改革委、科技部、外交部、财政部联合发布《清洁发展机制项目运行管理办法》，《办法》自2005年10月12日起施行。
文件中明确，温室气体减排量资源归中国政府所有，而由具体清洁发展机制项目产生的温室气体减排量归开发企业所有，因此，清洁发展机制项目因转让温室气体减排量所获得的收益归中国政府和实施项目的企业所有。
水泥行业实施低温余热发电属清洁发展机制项目（CDM），国家已发布有关的管理办法。
现实施CDM项目的各方面条件已经成熟。
实施CDM项目是利国、利民又利企业的多赢项目。
为推动水泥行业CDM项目的有效实施。
中国水泥协会于2006年4月27日在北京召开水泥清洁发展机制项目研讨会。
规划实施低温余热发电项目的水泥企业，应积极进入“清洁发展机制项目”。
我国中央政府对CDM项目意义的认识是比较前瞻的，在国际上一直认真履行《气候变化框架公约》，并积极促进《京都议定书》的生效。
自2000年以来，我国经济的迅猛发展，使我国成为温室气体减排潜力最大的发展中国家之一。
加之具有良好的国际投资环境，开展CDM项目的市场前景广阔，为许多发达国家所看好，买方很感兴趣。
我国应该抓住这个CDM的机遇，充分利用好，使其成为我国吸引技术含量高、结构更合理的外商直接投资的新渠道，在实现我国温室气体的大幅度减排过程中，促进我国的可持续发展。
为了协调和领导全球气候变化问题的国家立场和政策，1998年我国就成立了国家气候变化对策协调小组，由当时的国家计委牵头，中央政府的15个部委院局共同组成，建制了专门办公室。
2003年10月经国务院批准，新一届国家气候变化对策协调小组正式成立。
国家发改委主任马凯担任组长；
国家CDM办公室设在发改委地区经济司，仍由15个中央部委院局共同组成，负责研究、制定、协调和指导全国开展CDM方面的各项工作。
关于把握CDM的时机，我们必须意识到，2012年以后我国很可能也要承担一定的温室气体减排义务。
那时国家政策或有相应地调整，可供出售的减排额度可能会减少。
另外随着其他发展中国家以及我国许多企业逐渐熟悉CDM项目的运行操作，万一出现争相抛售的情况，势必引起国际行情波动。
从卖方市场转变成买方市场。
各种正负因素的综合作用，届时国际碳价将有诸多不确定性，最终经济效益难以预料。
所以说CDM项目或碳交易的收益是有一定时期局限的，对我国则更是这样，一定要尽早抓住这个机遇。
“十五”期间我国水泥工业取得长足的发展，2005年全国水泥总产量10.64亿吨，其中PC窑水泥占45%。
预计“十一五”期间，到2010年水泥总产量约为13亿吨，我国水泥工业的结构将趋于可持续发展状态。
我国水泥工业结构调整将取得决定性胜利的时期（2006-2010年）正好与《公约》附件一所列的39个工业发达国家的第一承诺期（2008-2012年）相重合，恰是CDM项目国际碳排交易市场上买家需求最多的时期。
随着我国大量新建PC窑的陆续投产，新型干法水泥生产线纯低温余热发电CDM项目的范围明确，技术成熟，建设期短，项目概念文件编制较简单，基准线研究和减排量预测交易，监测计量核实准确，项目谈判容易达成协议，因而项目可以较快获得审定批准，正式启动快，实际收益回收也较快；
这对交易双方，中介机构以及CDM执行理事会等各方面都非常有利。
与其他的发展中国家或其他的重化工行业相比，我国水泥工业独具这种优势，应充分利用之。
粗略估算，到2010年我国水泥工业有一半的2000t/d以上的PC窑采用纯低温余热发电的话，则届时可供CDM国际销售的CO2减排额度将达每年1000万吨之多。
这的确是一个引进先进技术和资金的良好途径。
（3）符合行业发展需求。
目前中国境内建成并已投入运行的新型干法水泥生产线约500条左右，预计到2010年新型干法水泥生产线的数量将达到600条左右，目前已经配套建设并已投入运行的纯低温余热电站25座左右，预计到2007年底还将有20～25座纯低温余热电站投入运行。
根据国家现行产业政策和“八部委”文件要求，截止2010年国内新型干法水泥生产线配套建设纯低温余热电站的比例将达到40％，即到2010年底以前还将有约240座纯低温余热电站建成并投入运行。
（4）项目技术支持条件。
①水泥工业余热发电技术的发展历程。
我国水泥窑余热发电大致经历了中空窑高温余热发电、预热器及预分解窑带补燃炉中低温余热发电、预热器及预分解窑纯低温余热发电三个发展阶段。
第一阶段：
在20世纪20～30年代由于电力紧张，我国建设了一批干法中空窑余热发电水泥厂，其中水泥窑废气温度温度为800℃～900℃、熟料热耗为6700kJ～8400kJ/kg，所配套的高温余热发电系统的发电能力为每吨熟料100kWh～130kWh，尽管该技术落后，但满足了当时水泥生产用电的需要。
20世纪50～70年代由于我国国民经济对水泥需求量的增加和电力供应紧张，为我国水泥窑余热发电的发展创造了条件，使我国水泥窑余热发电技术经历了第一个发展时期，70年代末80年代初完成了对日伪时期建设的余热发电窑的技术改造，并新建了若干条余热发电窑。
在解决了余热锅炉所存在的许多重大技术问题和难题后，吨熟料余热发电量大于170kWh，标志着我国中空窑余热发电技术达到了一个新的水平。
第二阶段：
20世纪90年代，我国水泥工业以发展新型干法工艺为主，随着新型干法水泥熟料煅烧技术的发展，水泥生产过程中的废气余热温度已降至450℃以下，同时由于电力供应紧张局面一时难于缓解，余热发电窑仍然有生存及发展的条件，使我国水泥窑余热发电技术经历了第二个发展时期。
该阶段余热发电的主要技术特征是利用150℃至450℃的废气余热建设带补燃锅炉的中低温余热发电技术，同时将以煤粉为燃料的补燃锅炉升级为以煤矸石等劣质燃料为燃料的流化床补燃锅炉，燃用发热量小于3000kcal/kg以下的劣质煤（煤矸石）进行发电或热电联供，流化床补燃锅炉所产生灰渣全部回用于水泥生产，使我国水泥窑余热利用上了一个新水平。
第三阶段：
随着人们节能和环保意识的提高，在新型干法水泥生产过程中的废气余热温度已降至350℃以下、熟料热耗2900kJ～3300kJ/Kg的条件下，不需要增加补燃锅炉从而不增加粉尘、废渣、烟气及二氧化硫的排放的单纯以余热利用为目的的纯低温余热发电技术有了较大发展。
该技术从上世纪60年代末开始研制，70年代中期进入实用阶段，80年代初期达到高潮，尤其是日本应用最为广泛。
1995年8月17日国家计委、原国家建材局与日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）签订了基本协议书，由中国安徽海螺集团宁国水泥厂与日本川崎重工株式会社建设实施了一套6480kW的纯中、低温余热发电系统，该项目1996年10月18日动工，1998年2月8日并网发电一次成功，是我国水泥行业纯低温余热发电实际应用的开始。
②我国水泥工业纯低温余热发电技术的现状。
纯低温余热发电技术的特点主要包括：
●完全利用余热发电；
●废气余热的品位比较低，废气温度一般在200～350℃；
●废气余热源在一个以上；
●余热发电配置的热力系统较为复杂；
●蒸汽参数较低，对发电设备要求较高；
●单位发电设备体积和重量相对较大。
纯低温余热发电技术的关键问题，一是面对中、低品位的热源如何提高发电效率；
二是余热锅炉如何适应低温的、含尘浓度高的废气，因为废气温度低就要增加换热面积，废气的含尘浓度高会带来传热性能降低，并加快设备磨损，尤其是窑头余热锅炉的磨损，甚至恶性堵灰事故造成的系统可靠性降低。
近年来，原来受行业分割的中国国内水泥行业科研设计公司、发电设备制造公司、电力行业科研设计公司等通过联合研究攻关，成功开发、设计、制造、应用了国内低参数、单压或补汽式汽轮机，解决了中、低品位的混压进汽问题，填补了国内汽轮机制造业的空白，技术上与进口的混压进汽式汽轮机相当；
同时适合低温、含尘特点的余热锅炉也成功开发、制造和应用，为纯低温余热发电在我国水泥工业的推广应用奠定了基础。
目前日本川崎重工株式会社已在海螺集团宁国水泥厂、广西柳州余峰水泥等公司已有多条水泥生产线余热工程投产发电，标志水泥纯低温余热技术已经成熟；
浙江三狮、浙江申河、辽宁金刚等一批国产化的纯低温余热发电项目的建成投产，标志着中国国产化的纯低温余热发电技术进入应用阶段。
（四）项目设置
本项目为XX5000t/d熟料生产线（一期）配套余热发电工程，遵循以热定电，节约能源，改善环境的技术原则，根据核实的可回收余热量，本工程建设2台余热回收利用锅炉配1台装机容量9100kW的混汽凝汽式汽轮发电机组。
设计年均发电功率9100kW，发电站出力并入工厂总降6300V侧，直接用于5000t/d熟料生产线各用电负荷。
吨熟料发电量设计38.88kWh/t，年设计发电小时为7600小时，发电量为6916万kWh，每年可向水泥生产装置供电电量约为6431万kWh。
（五）主要建设条件
1、厂址
公路运输极为方便，矿区资源丰富。
2、自然条件
主要气象资料见表9-5-2-1。
表9-5-2-1
历年年平均气温
3.6℃
极端最高温度
36.4℃
极端最地温度
-38.1℃
年平均降水量
523.8mm
年最小降水量
104.8
年最大降水量
978.7
年平均相对湿度
73%
年平均气压
991.6hpa
年最高气压
1018.4
年平均风速夏季
3.3m/s
年平均风速冬季
3.7
瞬时最大风速
26
夏季主导风向
S
冬季主导风向
SW
最大积雪深度：
41cm
最大冻土深度
205
3、地质条件
根据水泥工厂地质勘探报告对建设场区地基（岩）构成的分析来确定地质条件是否满足建设余热发电站的要求。
厂区海拔高度315.8米，最大冻土深度205cm。
根据《中国地震烈度区划图》，该地区地震基本烈度为Ⅵ度。
4、化学药品供应
化学药品供应
电站主要消耗药品有氯化钠、磷酸三钠等，均由当地市场采购，汽车运输。
药品用途及用量见表9-5-4-1。
表9-5-4-1
序号
药品名称
用途
用量
备注
1
Na3PO4H2O
锅炉循环水消耗
112（g/h）
2
N2H4·
H2O
锅炉给水消耗
90（g/h）
3
C4H9NO
凝结水消耗
1.5（g/h）
4
HEDP
冷却水防腐及防结垢
43（kg/d）
5
ClO2
冷却水粘性控制
18（kg/d）
6
35%HCl
纯水装置消耗
38（kg/d）
7
48%NaOH
35（kg/d）
5、水源条件
发电项目的工业水系统接自生产线的自来水管网。
9100kW余热发电系统小时消耗水量约73t/h（包括冷却水补充水及化学水补充水量），日消耗水量约1752t/d。
化学水处理装置需要根据工厂生产用水的水质条件来选型，汽机厂房生活消防用水由厂区生活消防给水管网接入，锅炉辅机冷却水由新建熟料生产线提供，能够满足项目用水需求。
6、电源条件
6kV高压厂用配电装置采用单母线接线方式，发电机接至6kV母线。
两台厂用变压器接自6kV母线。
电站设6kV联络线两条，机组启动时作为启动电源，并网后由该线路送入接入系统的6kV母线。
7、余热利用及节能
本工程系XX一期5000t/d熟料生产线窑尾预热器及窑头熟料冷却机废气余热联合生产低压过热蒸汽进行发电，是典型纯低温余热发电的节能工程。
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