螺杆膨胀动力机回收低品质余热发电工程项目可行性研究报告.docx
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螺杆膨胀动力机回收低品质余热发电工程项目可行性研究报告
螺杆膨胀动力机回收低品质余热发电工程
可行性研究报告
1.总论……………………………………………………………
1
2.项目建设单位情况……………………………………………
3
3.项目建设背景及必要性………………………………………
5
4.螺杆膨胀动力机发电技术可靠性……………………………
8
5.项目可行性研究报告编制依据………………………………
10
6.螺杆动力机技术特点…………………………………………
11
7.工艺技术方案设计……………………………………………
14
8.低品质余热发电热力系统简图………………………………
23
9.技术设计主要依据和设备设计制造标准……………………
25
10.项目选址……………………………………………………
26
11.环境保护……………………………………………………
26
12.安全和工业卫生及消防……………………………………
28
13.投资估算……………………………………………………
33
14.评价方法与原则……………………………………………
34
15.结论及建议…………………………………………………
37
1.总论
1.1编制依据
根据“中华人民共和国清洁生产促进法”、“节约能源法”以及国务院批转国家经委、国家计委国发[1987]25号“关于进一步加强节约用电的若干规定”的通知和xx省人民政府赣府发[1989]53号“关于发布xx省节约能源管理暂行条例实施细则”等文件精神，国家和地方都鼓励中小企业实施清洁生产和鼓励企业利用余热进行发电，达到从源头削减污染，提高资源利用效率，减少污染物的排放，保护和改善环境，保障人类健康，促进经济与社会可持续发展。
并按照新钢公司发展计划部关于开展螺杆膨胀动力机回收低品质余热发电工程可行性研究的文，我公司编制xx公司螺杆膨胀动力机回收低品质余热发电工程可行性研究报告。
1.2现状和存在的主要问题
新钢公司是普钢、特钢兼有的大型冶金联合企业，在工业生产中产生的低品质蒸汽、汽水混合物、热水以及被污染的各种热源介质、余热、余压等能源，一直得不到很好有效的运用。
是新钢公司在发展循环经济、节能降耗上一直受到制约的瓶径。
1.3设计指导思想和设计的主要原则
1.3.1设计指导思想
源头除污，回收余热，为实现企业清洁生产创造条件。
1.3.2设计主要原则
a.根据新钢公司发展规划，就企业的现状，合理确定利用螺杆膨胀动力机回收低品质余热发电工程的规模。
b.工程设计体现实用性、先进性、完整性、安全可靠性、采用计算机控制。
c.鉴于工程用地面积十分窄小，为此主辅工程设计布置合理、紧凑且充分利用现有设施和厂房，力求节约用地，不征土地，以利节省投资。
d.选用最新的高效率螺杆膨胀动力机设备，以求提高发电的经济效益。
e.贯彻执行环境保护“三同时”法规，对生产过程中产生的污染源和污染物采用有效的综合防治措施，使其达到国家和地方规定的有关规定和标准。
f.严格按照国家有关法规规定要求，设计劳动安全和工业以及消防等设施。
1.4设计内容
本工程设计项目包括八套螺杆膨胀动力机发电机组、以及供配电、热工仪表、给排水和总图运输等。
1.5建设规模
根据新钢公司低品质余热现状，设计八套螺杆膨胀动力机发电机组，年发电量6776×104kwh。
1.6主要技术经济指标
螺杆膨胀动力机发电机组主要技术经济指标
项目内容
单位
数值
备注
全年发电量
104kwh
6776
年利用低品质余热发电节约标煤
104t
2.3176
年减少CO2排放
104t
5.6347
年减少SO2排放
T
425
工程建设投资
万元
12500
全部投资返本期（包括建设期）
年
4.6
静态
2.项目建设单位情况
xx公司位于xx省新余市，北依浙赣铁路复线、沪瑞高速公路，东临赣粤高速公路，东南紧濒赣江支流袁河，是由xx省冶金集团公司、中国华融资产管理公司、中国信达资产管理公司（现将股份转售给中国建设银行股份有限公司）、中国东方资产管理公司四方共同出资组建而成的多方投资有限责任公司，属全国大型钢铁联合企业、xx省最大钢铁企业。
2007年底新钢公司公司在岗员工27439人，有各类专业技术人员4412人，其中高级专业技术人员427人，中级专业技术人员1654人。
“十五”期间，新钢公司围绕“xx在中部地区崛起”的目标，积极响应省委、省政府主攻工业，加快经济发展的号召，积极深化内部改革，加快经营机制转换，全面加强生产经营管理，抓住生产经营和基建技改两条主线，克难攻坚，通过投入60多亿元技改资金，优化产品和工艺结构，淘汰落后生产设备，实现了技术和经济指标大幅跨越，综合生产能力跃上年产500万吨钢台阶，作为xx工业企业的排头兵，在全省工业的地位举足轻重，至2007年底资产总值达到206.52亿元，银行信用等级“AAA”级。
2007年，新钢公司主要产品产量生铁468.75万吨、钢564.02万吨、钢材坯535.41万吨，比上年分别增长了4.94%、10.92%、13.18%。
2007年新钢公司钢产量列全国钢铁企业第23位、列世界钢铁企业第56位，实现销售收入226.73亿元，实现利税24.86亿元，其中利润10.74亿元，工业增加值40.35亿元，出口创汇3.34亿美元，同比分别增长30.91%、81.24%、168.48%、34.19%、69.54%。
目前，新钢公司钢铁主业主要产品有中厚板、线材、棒材、无缝钢管、冷轧带钢、金属制品等。
新钢公司主要产品通过了ISO9000质量体系认证，“袁河”、“山凤”商标被评为“xx省著名商标”，产品销售实行区域化管理，在xx、上海、湖南、湖北、江苏、浙江、福建、广东等省市及xx省内设有数十家经销机构，在产品经济销售区域内已具有较好的知名度，产品被广泛运用于xx奥运会“鸟巢”、国家游泳中心和中央电视台新台址、中宁黄河特大桥、江阴长江大桥、世界最长跨海杭州湾大桥等国家重点工程建设，自1994年获国家自营进出口许可证以来，中厚板等产品已远销美国、欧盟、日本、韩国、越南等十多个国家和地区。
在已生产钢铁产品中，新钢公司的船板通过了中国、美国、德国、挪威、英国、日本、法国等9国船级社认证；结构钢板、压力容器板获得欧盟的CE认证；80mm锅炉板、压力容器板、低温容器板获得国家生产许可证，新钢公司成为国内3家获此规格产品生产的厂家之一；船用结构板荣获“中国名牌”产品称号，新钢公司成为获此殊荣的国内4家船板生产企业之一，率先赢得了xx钢铁产品历史上的最高荣誉；热轧中厚板荣获2006年“xx名牌”产品称号；普碳板、低合金板、船板、压力容器板、Cr12型锻材、地质管、精密管、钢铰线和高压锅炉管等产品获国家冶金产品实物质量金杯奖;热轧带肋钢筋为国家产品质量免检产品;线材是xx省重点保护产品。
公司检测手段完善先进，计量检测体系通过国家认证；中心试验室通过国家实验室认可；技术中心通过国家级企业技术中心的认定。
3.项目建设背景及必要性
3.1项目建设的背景
近几年来，新钢公司用于各种污染防治措施投入达到6.61亿元；第三期技术改造中，公司用于环保投入达到21亿元。
前不久，新钢公司与鞍钢、宝钢、xx等国内22家重点钢铁企业向社会公开发出“绿色钢铁”承诺倡议，郑重表示要深入贯彻落实科学发展观，切实转变经济增长方式，不断创造更多更好的环保钢铁产品。
作为一家国有大型钢铁联合企业，环境保护工作面临的压力巨大，节能减排形势也相对严峻。
这主要是因为在上世纪五六十年代“先生产、后生活”的思想指导下建设起来的新钢公司，其节能减排投入历史欠帐较多。
近几年来，新钢公司以“绿色钢铁”理念引领企业发展，坚持走新型工业化发展之路。
并在2005年，新钢公司首次将“发展循环经济，节能降耗，综合利用，切实转变经济增长方式”的节能减排目标写进新钢公司员工代表大会报告，要求认真分析公司在能源资源利用方面存在的差距和潜力，要坚持按“减量、再生、循环”的原则，把节能降耗、综合利用与加强环境保护有效结合起来，以实现经济效益、社会效益、环境效益三者的有机统一。
新钢公司不断加大环保投入，抓住几轮基建技改的良机，引进先进的节能环保技术装备，不断加大改进转炉煤气、高炉煤气和钢渣、铁渣以及含铁尘泥资源利用工作，建设好余热余压发电机组，提高自发电量，大幅提高转炉煤气、废水处理、固体废弃物的综合利用水平，尽可能减少转炉煤气、高炉煤气的放散量。
并且从全局上加强风、水、电、气等能源介质的综合平衡。
新钢公司高度重视老污染源的治理工作，仅2007年一年，新钢公司便投入3924万元完成了14项老污染源的项目治理。
同时由于技术原因，新钢公司在工业生产中产生的低品质蒸汽、汽水混合物、热水以及被污染的各种热源介质、余热、余压等能源，一直得不到很好有效的运用。
是新钢公司在发展循环经济、节能降耗上一直受到制约的瓶径。
3.2项目建设的必要性
3.2.1由xx华电电力有限责任公司经过近十二年的研究开发的螺杆膨胀动力机可将工业生产中蒸汽、汽水混合物、热水以及被污染的各种热源介质、余热、余压等能源高效地转换成为电能。
3.2.2螺杆膨胀动力机可将新钢公司现有生产工艺蒸汽、放散蒸汽、饱和蒸汽等无法回收解决的热源再次利用，使新钢公司真正实现经济效益、社会效益、环境效益和谐发展。
3.2.3是贯彻落实国家“钢铁产业发展政策”的需要，国家“钢铁产业发展政策”中钢铁企业必须发展余热、余能回收发电。
500万吨以上规模的钢铁联合企业，要努力做到电力自供有余，实现外供。
新钢公司目前小时用电功率约25万kwh，利用螺杆膨胀动力机低品质发电，小时自发电约9680kw，可为公司节约用电率约为3.8%。
可见，利用螺杆膨胀动力机发电的意义十分重要。
3.2.4利用螺杆膨胀动力机技术经济合理可行:
利用螺杆膨胀动力机发电技术是将新钢公司现有各种低品质热源和跑、冒、滴、漏蒸汽回收发电，以回收目前各种放散蒸汽、生产工艺蒸汽在生产过程中白白被泄失的能量，使投入生产的能量实现部分回收，实现二次能源的循环梯级利用。
采用螺杆膨胀动力机发电系统可以实现能源回收利用，提高了能源利用效率，在工艺不变的前提下，回收利用后比实施前年节电量6776万KW.h，产生的年节电经济效益约为3388万元，投资回收期约为4年。
可见利用螺杆膨胀动力机经济上合理可行。
3.2.5利用螺杆膨胀动力机技术社会效益可观:
利用螺杆膨胀动力机回收生产工艺蒸汽、放散蒸汽发电，在新钢公司能耗不增加的情况下，年发电节电量达到6776万KWh以上，年节约标煤23716吨，年减少CO2排放56349吨，年减少SO2排放425吨。
其次，螺杆膨胀动力机发电没有燃烧一次能源发电所带来的粉尘污染和其他环境污染，对改善环境质量，提高整体环保水平都有重要作用。
4.螺杆膨胀动力机发电技术可靠性
4.1通过国家级、部委级的各种技术评审和鉴定工作
4.1.1国家“八五”科技攻关大试（85-518-01-03）。
4.1.22006年5月通过了英国UKAS认证机构确认的ISO90001:
2000质量管理体系认证。
4.1.32005年6月6日广东省节能技术中心对应用螺杆膨胀动力机项目的测评报告。
4.1.4国家技术监督局报螺杆膨胀动力机国家技术标准。
4.1.52006年获第八届中国国际高新技术成果交易会自主知识产权证书（编号：
0328）。
4.1.62006年获联合国工业发展机构2006年“蓝天奖”提名奖第一名。
4.1.72007年8月获xx省科学技术厅颁发的“高新技术企业认定证书”（编号0236005B0004）
4.1.82007年，通过国家发改委立项的“西藏羊八井地热螺杆膨胀动力机发电项目”专家评审，并签订项目合同。
4.1.92008年4月25日xx省科学技术厅赣科新鉴字［2008］第38号“xx省重点新产品技术鉴定证书”确定为“产品性能居国际先进水平。
4.2专利产权
4.2.12003年3月23日获得xx省机械厅“新产品新技术鉴定验收证书“，赣机科鉴字［2003］02号实用新型专利。
4.2.22006年7月5日获得国家知识产权局颁发的发明专利（ZL03113341·4）。
4.3成熟技术案例
4.3.1该产品已成功完成石油化工、冶金钢铁、造纸印染、电厂等行业的工业性示范和商业示范投用，小批量市场推广已取得连续运行6000小时以上无故障的优秀业绩，产品的安全性、可靠性和经济性已得到用户验证。
4.3.22005年12月,新钢公司中板厂安装一台螺杆膨胀动力机回收轧钢加热炉放散蒸汽发电项目,通过三年的运行,已充分证明该产品技术成熟、质量可靠、经济效益可观。
5.项目可行性研究报告编制依据
5.1国家发改委《关于高新科学技术鼓励发展政策规定》
5.2国家关于节能减排文件
《中华人民共和国节约能源法》（2008年4月1日起施行）
《国务院关于加强节能工作的决定》［国发（2006）28号］
《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》（2007.6.5）
《中华人民共和国循环经济促进法》（2008.8.29通过，2009.1.1起施行）
5.3根据国家“钢铁产业发展政策”；依据新钢公司发展计划部下达的设计委托任务书，编制螺杆膨胀发电机回收利用低品质热源发电可行性研究报告。
6.螺杆动力机技术特点
6.1动力机基本工作原理
螺杆膨胀动力机本体的基本部件是一对螺杆和机壳，工作原理如下图所示：
作功介质首先进入到螺杆齿槽A，推动阴阳两螺杆向相反方向转动，随着螺杆的转动，齿槽A旋转到B、C、D的位置，行程逐渐加长，容积增大，流体降压降温膨胀（闪蒸）作功，最后从齿槽E排出，功率从主轴阳转子输出。
其主要技术原理展示图
6.2动力机产品结构组成
产品结构由螺杆动力机组本体、调速系统、润滑油系统、冷却系统、自动危急保护系统等组成。
结构示意图如下：
螺杆膨胀动力机机型结构示意图
6.3产品主要特点
螺杆膨胀动力机作为一种新型的低品质能源动力机，具有如下三个关键的技术创新点：
1）对做功热介质适应性强，无特殊要求。
一台动力机可同时适用于过热蒸汽、饱和蒸汽、汽压液两相和较高温度热水；同时该动力机具有除垢能力，也适合于高盐分和结垢的介质状态。
2）对负荷变化和进排汽参数变化，适应性很强。
螺杆膨胀动力机可以允许负荷和参数在设计范围内波动变化，机器照常工作，而且工作效率降幅很小，与设计值接近，并能维持稳定的高效率,运转依然平稳、安全、可靠。
3）螺杆膨胀动力机本体运行不飞车、无暖机、无盘车，可以直接冷态冲转启动，安全平稳可靠。
机组保养维护简单方便，无需专业技术设备和人员队伍。
6.4发电机系统：
采用三相相复励同步发电机。
自动准同期并网技术，通过自动调节发电机转速，控制发电机升压、降压，实现发电机自动跟踪电网电压。
目前低压并网发电属常规成熟技术。
并网送电后，电源直接输入企业的电网，驱动各种用电设备，并网不会对电网的供电品质带来任何不良影响。
动力机如遇突发事件，发电机系统的安全保护装置能与低压网自
动分闸，确保低压网和发电机的安全。
7.工艺技术方案设计
经调研，新钢公司现有八处余热热源可回收利用于发电。
设计在富余蒸汽、热水的余热资源附近上分别安装一套螺杆膨胀发电机组，回收富余余热能量作功，驱动发电机发电。
在不影响现有工艺设备正常运行的前提下，回收了电能，达到节能减排、节电、获得高效益的目的。
7.1115m2烧结机热源的技术方案
设计将115m2烧结机余热回收蒸汽直接进入螺杆膨胀动力机发电，可以装机一套400KW的螺杆膨胀动力机发电机组，额定发电功率400KW，排汽冷凝水回收利用。
7.1.1原始技术参数
蒸汽压力：
0.8MPa（绝）；
蒸汽温度：
170℃；
流量：
6t/h；
7.1.2设计参数
机型：
SEPG500-400/2400-1.65-C
进口压力：
0.7MPa（绝）
进口温度：
167℃
进口流量：
6t/h
出口压力：
0.06MPa（绝）
出口温度：
86℃
额定发电功率：
400KW
7.2180m2烧结机热源的技术方案
设计将180m2烧结机余热回收蒸汽直接进入螺杆膨胀动力机发电，可以装机一套800KW的螺杆膨胀动力机发电机组，额定发电功率720KW，净发电690KW，排汽冷凝55℃水回收利用。
7.2.1原始技术参数
蒸汽压力：
0.8MPa（绝）；
蒸汽温度：
170℃；
流量：
9t/h；
环境温度：
25℃－30℃
7.2.2设计参数
机型：
SEPG400/250-800/3000-1.65-S/C
进口压力：
0.8MPa（绝）
进口温度：
170℃
进口流量：
9t/h
出口温度：
55℃
额定发电功率：
720KW
净发电功率：
690KW
双循环系统：
DME环保工质，75℃（2.02MPa）蒸发，冷凝45℃（1.02MPa）；工质流量53t/h；循环冷却塔500t/h。
7.3260m2烧结机热源的技术方案
设计将260m2烧结机余热回收蒸汽直接进入螺杆膨胀动力机发电，可以装机一套2400KW的螺杆膨胀动力机发电机组，额定发电功率2350KW，净发电2260KW，排汽冷凝成55℃水回收利用。
7.3.1原始技术参数
蒸汽压力：
1.5MPa（绝）；
蒸汽温度：
198℃；
流量：
24t/h；
7.3.2设计参数
机型：
SEPG500/500/400-2400/2100-1.65-C/C/S
进口压力：
1.5MPa（绝）
进口温度：
198℃
进口流量：
24t/h
出口温度：
55℃冷凝水
额定电功率：
2350KW
净发电功率：
2260KW
双循环系统：
DME环保工质，75℃（2.02MPa）蒸发，冷凝42℃（0.95MPa）；工质流量135t/h；循环冷却塔1300t/h。
7.4厚板厂热源的技术方案
设计将厚板厂加热炉余热回收蒸汽直接进入螺杆膨胀动力机发电，可以装机一套1000KW的螺杆膨胀动力机发电机组，额定发电功率930KW，净发电890KW，排汽冷凝成55℃水回收利用。
7.4.1原始技术参数
蒸汽压力：
0.7MPa（绝）；
蒸汽温度：
165℃；
流量：
12t/h；
7.4.2设计参数
机型：
SEPG500/300-1000/2100-1.65-C/S
进口压力：
0.7MPa（绝）
进口温度：
165℃
进口流量：
12t/h
出口温度：
55℃冷凝水
额定电功率：
930KW
净发电功率：
890KW
双循环系统：
DME环保工质，75℃（2.02MPa）蒸发，冷凝43℃（0.97MPa）；工质流量71t/h；循环冷却塔650t/h。
7.5中板厂热源的技术方案
设计将中板厂放散蒸汽进入双循环螺杆膨胀动力机发电，可以装机一套300KW的螺杆膨胀动力机发电机组，额定发电功率260KW，净发电240KW，排汽冷凝成55℃水回收利用。
7.5.1原始技术参数
蒸汽压力：
0.15MPa（绝）；
蒸汽温度：
111℃；
流量：
9t/h；
7.5.2设计参数
机型：
SEPG300-300/1500-1.65-S
进口压力：
2.06MPa（绝）
进口温度：
0.97℃
进口流量：
9t/h
出口温度：
55℃冷凝水
额定电功率：
260KW
净发电功率：
240KW
双循环系统：
DME环保工质，76℃（2.06MPa）蒸发，冷凝43℃（0.97MPa）；工质流量54t/h；循环冷却塔450t/h。
7.6炼钢厂热源的技术方案
设计将炼钢厂转炉富余蒸汽直接进入螺杆膨胀动力机发电，可以装机一套1300KW的螺杆膨胀动力机发电机组，额定发电功率1250KW，净发电1180KW，排汽冷凝成55℃水回收利用。
7.6.1原始技术参数
蒸汽压力：
1.3MPa（绝）；
蒸汽温度：
191℃；
流量：
14t/h；
7.6.2设计参数
机型：
SEPG500/300-1300-2250-1.65-C/S
进口压力：
1.3MPa（绝）
进口温度：
191℃
进口流量：
14t/h
出口温度：
55℃冷凝水
额定电功率：
1250KW
净发电功率：
1180KW
双循环系统：
DME环保工质，75℃（2.02MPa）蒸发，冷凝43℃（0.97MPa）；工质流量82t/h；循环冷却塔750t/h。
7.7炼铁厂热源的技术方案
设计将炼铁厂高炉渣冲渣水的热量传给低温工质，将其升压蒸发后进入螺杆膨胀动力机发电，可以装机一套2200KW的螺杆膨胀动力机发电机组，额定发电功率2200KW，净发电1750KW，热水排放温度66℃。
7.7.1原始技术参数
热水压力：
0.1MPa（绝）；
热水温度：
90℃；
流量：
2200t/h；
7.7.2设计参数
机型：
SEPG500/500-2200-2250-1.65-2S
进口压力：
1.56MPa（绝）
进口温度：
63℃
进口流量：
520t/h
出口温度：
37℃
额定电功率：
2200KW
净发电功率：
1750KW
双循环系统：
DME环保工质，63℃（1.56MPa）蒸发，冷凝37℃（0.83MPa）；工质流量520t/h；循环冷却塔4750t/h。
7.8石灰厂热源的技术方案
设计将石灰厂烟气通过余热锅炉换热，产生的蒸汽进入螺杆膨胀动力机发电，可以装机一套2400KW的螺杆膨胀动力机发电机组，额定发电功率2400KW，净发电2270KW，排汽冷凝成55℃水回收。
7.8.1原始技术参数
蒸汽压力：
1.2MPa（绝）；
蒸汽温度：
188℃；
流量：
28t/h；
7.8.2设计参数
机型：
SEPG500/400-2400-2250-1.65-C/S
进口压力：
1.2MPa（绝）
进口温度：
188℃
进口流量：
28t/h
出口温度：
55℃冷凝水
额定电功率：
2400KW
净发电功率：
2270KW
双循环系统：
DME环保工质，75℃（2.02MPa）蒸发，冷凝43℃（0.97MPa）；工质流量160t/h；循环冷却塔1400t/h。
7.9低品质余热发电技术方案汇总
项目
115m2烧结机
蒸汽发电方案
180m2烧结机
蒸汽发电方案
260m2烧结机
蒸汽发电方案
厚板厂加热炉
蒸汽发电方案
装机发电功率（KW）
400KW
800KW
2400KW
1000KW
额定发电功率（KW）
400KW
720KW
2350KW
930KW
净发电功率（KW）
400KW
690KW
2260KW
890KW
年发电量（7000h/a）
280万度
483万度
1582万度
623万度
年经济效益（0.5元/度）
140万元
242.5万元
791万元
311.5万元
供货期（月）
4个月
7个月
8个月
7个月
年节约标煤（350g/度）
980吨标煤
1690吨标煤
5537吨标煤
2180吨标煤
年减少CO2排放
2328吨CO2
4016吨CO2
13155吨CO2
5180吨CO2
热源参数
热源来源
115m2烧结机
180m2烧结机
260m2烧结机
厚板厂加热炉
压力（MPa）
0.80MPa
0.80MPa
1.50MPa
0.
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