三废利用节能技术改造项目可行性研究报告.docx
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三废利用节能技术改造项目可行性研究报告
******集团有限公司
三废利用节能技术改造项目
可行性研究报告
******有限公司
二〇一二年二月
项目负责人：
***
主要编制人员：
************
1总论
概述
1.1.1项目名称、建设单位名称、企业性质及法人
项目名称：
三废利用节能技术改造
主办单位：
******集团有限公司
企业性质：
***有制
单位地址：
*********70号
法人代表：
********
1.1.2可行性报告编制的依据和原则
1.1.2.1编制依据
（1）中石化协产发（2006）76号《化工投资项目可行性研究报告编制办法》、《投资项目可行性研究指南》、《建设项目经济评价方法与参数》（第三版）。
（2）******有限公司与******集团有限公司签订的《三废利用节能技术改造可行性研究报告编制合同书》。
（3）由******集团有限公司提供的项目有关基础资料。
1.1.2.2编制原则
（1）项目建设必须符合国家产业政策和发展方向。
严格贯彻执行《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》和国家发展和改革委员会《关于印发“十一五”十大重点节能工程实施意见的通知》精神及国家标准、规范、政策。
（2）走新型工业化发展道路，大力推进节能降耗，以技术创新为动力，以项目实施为基础，实现“十一五”期间单位产品综合能耗大幅下降、废弃物减排的目标。
（3）考虑******集团有限公司的实际情况和建设要求，工艺技术来源立足于企业拥有的稳妥可靠的技术，并采用技术先进可靠、高效节能的成熟技术，力求做到节能技术先进、设备配置先进可靠、不影响原装置的稳定操作、产品质量符合有关标准。
在确保处理效果的前提下，尽量减少占地、降低运行费用和一次性投资。
（4）项目建设与生产同时进行，尽量做到不影响正常生产。
充分利用现有的生产设备、公用工程、辅助工程、生活福利设施和人员的有利条件，节约投资，加快建设进度。
（5）严格执行环境保护、消防、安全工业卫生法规，落实“三废”处理和安全卫生措施，使项目实施后，各项指标符合国家和企业安全卫生要求，企业在获得经济效益的同时，产生良好的社会效益。
注重采取环境保护措施，努力避免产生新的污染源。
执行《化工建设项目环境保护设计规范》，注重采取环境保护措施，环保工程与工艺装置同步设计、同步施工和同步投产。
（6）厂区总体规划布局、车间的平面布置及生产配套设施，执行《危险化学品安全管理条例》（国务院令第344号）、《安全生产许可证条例》（国务院令第397号）的有关规定和要求。
（7）项目建设必须符合企业的整体发展规划。
在满足生产工艺要求的前提下，严格控制辅助设施的建设规模。
（8）根据地方和行业基价表，结合企业的实际情况，实事求是地编制工程投资估算。
1.1.3项目提出的背景、必要性
1.1.3.1企业概况
******集团有限公司系2003年12月投资建设的新兴企业。
公司资产总额14亿元，从业人员1000人，其中近两年共引进各大中专院校学生200余名，大专以上文化学历的员工占30％，年销售收入8亿元，利税5000万元。
公司现具备年产115万吨合成氨、45万吨磷酸一铵、40万吨NPK复合肥、35万吨硫酸、1万千瓦/小时发电的主导产品生产能力。
近几年来，公司先后投资4亿元新建了包括15万吨合成氨、35万吨硫酸、40万吨NPK复合肥等项目，公司综合实力居全国磷化工行业前列。
主导产品NPK复合肥和磷酸一铵均为国家免检产品，磷酸一铵于2005年9月被授予“中国名牌产品”称号。
2005年，公司通过了ISO9000质量、ISO14000环境、OHSAS18001职业健康安全三体系认证。
******集团有限公司是**省发改委公布的节能“百家”重点企业之一,是**省节能和循环经济重点试点企业,也是**省最大的化工企业。
全面树立和落实以人为本、全面协调可持续的科学发展观，坚持把节能降耗放在首位，按照“减量化、再利用、资源化”的原则，从能源的回收再利用着手，提高资源综合利用水平，大力发展循环经济，实现“资源消耗低，环境污染少”的目标，以提高资源利用效率为核心，从技术、管理等方面采取综合措施，加快推行节约型企业建设，促进了企业的可持续和谐发展。
1.1.3.2项目提出的背景、投资必要性和意义
1.项目提出的背景
（1）可持续发展的战略要求
我国是一个人均资源拥有量很少的国家，能源利用率低的问题已严重阻碍了我国经济的发展和企业效益的提高。
资源与环境问题、人口问题已被国际社会公认是影响21世纪可持续发展的三大关键问题。
新中国成立后特别是改革开放以来，我国经济社会发展取得了举世瞩目的巨大成就，但是，我们在资源和环境方面也付出了巨大代价。
经济增长方式粗放，资源消耗高，浪费较大，污染严重，能源紧缺与环境污染已成为制约我国经济与社会进一步发展及人民生活与健康水平进一步提高的重大因素。
党的十六届五中全会提出：
“要加快建设资源节约型、环境友好型社会，大力发展循环经济，加大环境保护力度，切实保护好自然生态，认真解决影响经济社会发展特别是严重危害人体健康的突出的环境问题，在全社会形成资源节约的增长方式和健康文明的消费模式”。
因此，企业必须转变经济增长方式，大力推行节能降耗。
我国历来的能源消耗结构中，工业生产部门始终是能源消费的大户，约占全国能耗量的70%左右，而先进工业国家：
美国只占27.5%左右；日本50%左右；德国、英国、法国都在35%以下。
其原因是我国工业生产工艺落后，规模较小，能源综合利用差；设备陈旧，热效率低；自动化水平低；节能意识不强，管理工作不完善；技术改造资金不足的制约等。
虽经几个五年国民经济规划建设期的努力，能源利用率从26%提高到33%，相对地说，进步不少。
但同美国50%以上、日本57%以上相比较，我们与他们的差距还很大。
（2）行业发展的需要
中国现已是世界上最大的化肥生产和消费大国，2007年合成氨产量已超过5000万吨。
合成氨的生产一直是化工产业的耗能大户，在国内化工行业的五大高耗能产业中，合成氨耗能占总量的40%，单位能耗比国际先进水平高31.2%，因此，该产业节能的潜力非常大。
《中国节能技术政策大纲》（2005年修订本）中提出：
2010年，全国吨合成氨能耗由2000年的1900kg标准煤降为1570kg标准煤，2020年降为1455kg标准煤。
“大纲”还要求推广新型ⅢJ-99、JR、NC节能型氨合成系统及A301、ZA-5低温低压氨合成催化剂，提高氨净值，降低合成氨生产过程的压力；推广全燃渣循环流化床锅炉；推广合成氨蒸汽自给和“两水”（冷却水、污水）闭路循环技术。
2005年，国家发改委颁布的《国家节能中长期规划》，已将合成氨列为节能降耗的重点领域和重点工程。
规划指出要在重点耗能行业推行能量系统优化，即通过系统优化设计、技术改造和改善管理，实现能源系统效率达到同行业最高或接近世界先进水平。
根据规划要求，未来15年，国家一方面将加快推进以洁净煤或天然气替代石油合成氨的工业改造，以节约宝贵的石油资源，另一方面，将大力推动节能降耗技术的开发和推广应用，
2006年全国合成氨节能改造项目技术交流会在北京召开，明确了“十一五”期间合成氨节能工程在降耗、环保等方面要达到的具体目标。
会议根据“十一五”期间《合成氨能量优化节能工程实施方案》规划，到2010年，合成氨行业节能目标是：
单位能耗由目前的1700千克标煤/吨下降到1570千克标煤/吨；能源利用效率由目前的42.0%提高到45.5%；实现节能570万～585万吨标煤，减少排放二氧化碳1377万～1413万吨。
（3）企业发展的需要
循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为核心，以“减量化、再利用、资源化”为原则，以低消耗、低排放、高效率为基本特征。
因此，大江公司大力发展循环经济，提高资源的利用效率，就是要采取各种有效措施，以最小的能源消耗和尽可能小的环境代价，取得最大的经济效益和最小的废物排放，实现资源节约型和环境友好型企业。
本项目的上马，对******集团有限公司动力结构调整、节能降耗都有重要意义，是企业进行节能减排的需要，也是企业快速发展的关键。
综上所说，******集团有限公司把树立科学发展观，切实走新型工业化道路，发展循环经济，推进清洁生产，坚持节约发展、清洁发展、安全发展，创建环境友好型企业作为公司发展的理念，项目实施可进一步做好资源综合利用，降低消耗，降低成本，对装置进行整合和优化，能量得到梯级利用，综合能耗大幅度下降，提高企业竟争力。
（4）企业的社会责任
节能减排、保护环境是全社会的共同责任，也是企业生存发展的需要，更是企业重要的社会责任。
作为**省“百家”重点企业，为贯彻落实《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》，实现单位GDP能耗降低20%左右的约束性目标肩负重要责任，大江公司已与**市人民政府签署了“十一五”节能目标。
必须大力实施节能技术改造，加大投入，用先进适用技术改造或新建节能装置，降低能源消耗，确保“十一五”期间实现万元工业总产值能耗降低20%的目标目前节能减排是中国经济生活中的一个重点，胡锦涛同志在十七大报告中提出，要坚持节约资源和保护环境的基本国策，建设资源节约型、环境友好型社会。
******集团有限公司的领导层深深意识到了节能减排的经济效应和社会责任，始终把这项工作作为重点来抓。
公司将通过加大技术改造、加强生产管理、加大环保投入、加强节能宣传教育等措施推进节能减排目标的落实，在实现经济效益的同时，实现人与环境的和谐发展，将公司建设成安全型、节约型、环保型的绿色化工企业。
******集团有限公司主要产品为合成氨、磷复肥，基础原料为煤、矿石，电力消耗也较高，属高能耗企业，因此在节能减排方面面临着一定的压力，但是也存在着较大的节能潜力和空间。
公司一直对节能与环保工作比较重视，先后投资了建设了全厂放空气回收；污水处理系统工程，全厂稀氨水、工艺冷凝液、排污油水回收改造等节能、环保系统。
为了达到能源节约、循环、综合利用，本着源头治理、综合回收利用，公司决定对生产系统进行一系列节能技术改造，并采用成熟的高新处理技术建设合成氨节能技术改造项目，以达到节能降耗、减少污染物排放的目的。
该项目的实施必将产生较好的经济效益和显著的社会效益、环境效益。
此次改造主要通过1、回收造气合成工段的吹风气、合成放空提氢尾气、氨槽驰放气，以及造气炉渣、煤泥，通过“三废”混燃炉燃烧来产蒸汽，蒸汽经背压式汽轮机发电后供生产工艺装置使用，实现余热余压综合利用；
2、冰机蒸发式冷凝器替代传统的列管式换热器，节水节电。
项目实施后，最终达到合成氨系统不需要外补蒸汽，实现向磷复肥外送蒸汽的目的，年节约标煤43790.5吨。
1.1.4关键技术
（1）拟采用山东临沂正大热能研究所的专利技术，合成氨造气三废流化混燃炉，简称三废炉；专利号：
ZL012158496，回收造气吹风气，合成放空提氢尾气及氨槽驰放气，回收造气炉渣、煤粉、煤泥生产蒸气，蒸汽用于发电后供工艺生产装置使用，实现余热余压综合利用。
（2）冰机蒸发式冷凝器替代传统的列管式换热器，节水节电。
1.1.5经济效益和社会效益
本工程采用国内先进节能技术对现有生产装置进行节能改造，改造后综合利用合成氨废气（吹风气、吹除气、驰放气）约45360万Nm3，折算节标煤共计43790.5吨/年，相当于可减排CO28.67万吨/年，SO2408.8吨/年，烟尘383.14吨/年。
该项目建成后，大江公司合成氨单位综合能耗将达到1598kg标准煤/吨。
达到氮肥行业清洁生产标准（HJ/T188-2006）的二级标准（国内氮肥清洁生产先进水平1640.5Kg标准煤/吨）。
实施该项目需投入总资金2830万元，其中固定资产投资2830万元。
该项目建成投产后年均节约成本2305.32万元，年均新增利润总额1885.29万元，年均新增所得税471.32万元，年均税后利润1413.97万元，投产后2.37年内可回收全部投资。
投资利润率为66.62%，投资内部收益率税后为56.83%，生产能力利用率为17.56%。
综上所述，大江公司以技术创新为动力，以项目实施为基础，利用先进的技术成果对合成氨系统进行节能改造，将为企业创造良好的经济效益，符合公司和社会的发展要求，对增强企业核心竞争力，提高经济效益有着积极的意义，同时可从源头上削减二氧化硫和烟尘的排放，改善周边环境，环保效益明显，因此项目的实施是必要的和必需的。
1.1.6可行性研究报告研究范围
（1）项目建设的意义和必要性；
（2）改造规模及方案；
（3）工艺技术方案和设备选择；
（4）原料、辅助材料及动力的供应；
（5）建厂条件及厂址方案；
（6）总图运输、储运、土建；
（7）节能计算；
（8）消防；
（9）环境保护及治理措施；
（10）劳动安全和安全卫生；
（11）组织机构与人力资源配置；
（12）项目实施计划；
（13）投资估算及资金筹措；
（14）财务评价；
（15）结论；
（16）项目招标方案。
研究结论
通过各方面分析，本可行性研究报告认为：
（1）本项目的建设符合国家产业政策、节能政策和国家“十一五”发展规划。
（2）项目建设单位具备良好的基础条件和外部环境，本项目可依托公司现有资源，结合生产现状，进行节能改造。
（3）本项目拟采用的节能技术先进适用、成熟可靠、经济合理。
（4）本工程充分回收利用现有造气炉渣、吹风气及合成驰放气，利用现有资源，有运行成本低的特点，工程实施后能提高工厂原材料和能量利用率。
（5）由财务评价指标看出：
本项目财务内部收益率高于基准收益率，投资回收期短，有较好的盈利能力和较强的抗风险能力，符合公司发展要求，对增强企业核心竞争力，提高经济效益有着积极的意义。
因此，项目的实施是必要的和必需的。
表1-1经济评价指标表
序号
项目名称
单位
数量
备注
一
生产规模（节标煤）
万t/a
4.38
二
生产方案
1
节电
万kWh/年
180
2
增产蒸汽
t/a
361200
三
年操作日
天
350
四
改造后节约能耗总量
吨标煤/年
4.38万
五
项目投入总资金
万元
2830
1
项目报批总投资
万元
2830
2
建设投资
万元
2830
3
建设期贷款利息
万元
0
4
流动资金
万元
0
六
年均利润总额
万元
1885.29
七
年均税金
万元
38.18
八
投资利润率
%
66.62
九
投资利税率
%
67.97
十
全投资回收期I（税前）
II（税后）
年
年
2.37
2.76
不含建设期
十一
全投资内部收益率I（税前）
Ⅱ（税后）
%
%
72.99
56.83
十二
全投资净现值I（税前）
II（税后）
万元
万元
9068.07
6485.84
Ic%=13%
十三
盈亏平衡点（BEP）
%
17.56
2改造规模及方案
改造规模
本项目为能量优化、资源综合利用技改工程，项目实施前后产品方案及规模不变，即合成氨15万吨的生产能力。
2.1产品质量指标
（1）中间产品合成氨
符合GB536－88一等品要求，质量指标如下：
指标名称
农业用指标
优等品
一等品
合格品
氨含量，%≥
99.9
99.8
99.5
残留物含量，%≤
0.1
0.2
0.4
水分含量，%≤
0.1
-----
-----
油含量，mg/kg≤
5（重量法）
2（红外光谱法）
-----
-----
铁含量，mg/kg≤
1
-----
-----
改造方案
本项目拟采用的改造方案主要有：
（1）新建1台60t/h“三废”混燃炉，同时淘汰原有小型吹风气回收装置，集中回收造气吹风气、合成工段的合成放空提氢尾气、氨槽驰放气，以及造气炉渣、煤粉、煤泥等来产蒸汽，供一台3MW抽背式汽机，蒸汽经背压式汽轮机发电后供生产工艺装置使用，实现余热余压综合利用；
（2）将冰机列管式卧式水冷器改为高效蒸发式冷却器，提高冷却效果，同时减少循环水用量，降低冰机电耗和公用工程电耗。
项目实施后，最终达到合成氨系统不需要外补蒸汽，实现向磷复肥外送蒸汽的目的。
3工艺技术方案
企业现状
大江公司具备年产15万吨合成氨、15万吨磷酸一铵、40万吨NPK复合肥、35万吨硫酸、1万千瓦/小时发电的主导产品生产能力。
本次改造主要涉及合成氨生产装置的节能改造，优化工艺过程余热余压回收，实现节能降耗。
3.1.1工艺流程简述
现有合成氨装置以粉煤成型的煤棒为原料，采用固定层间歇式气化技术生产半水煤气，氨水脱硫，0.8MPa中低低温变换，1.8MPa碳丙脱碳、13MPa醋酸铜氨液洗涤净化、31.4MPa氨合成。
采用粉煤成型的煤棒为原料，以空气和水蒸汽为气化剂，在高温条件下，通过固定床层间歇式气化法生产出半水煤气,经罗茨风机加压后送入脱硫系统，通过氨水脱除H2S，脱除H2S后的气体送入压缩机一段，经压缩至0.8MPa后送到变换工序。
在催化剂和水蒸汽作用下，CO变换为H2和CO2。
变换后的气体经压缩至2.7MPa后送到脱碳工序脱除CO2，脱除CO2后的净化气经压缩至13.0MPa后送到精炼工序，在醋酸铜氨液的洗涤吸收多余的杂质后，纯净的H2、N2经压缩至31.4MPa后送到合成工序，在催化剂的作用下，H2、N2合成为NH3，经冷却分离后的液氨送到液氨贮槽贮存。
3.1.2目前存在的主要问题
（1）该公司未对造气工段的造气炉渣采用有效利用的回收装置，造成能耗高，而且环境污染较严重。
目前造气炉渣、造气吹风气、合成放空气及弛放气成为该公司最主要的污染源，是当前环境的重点和难点。
同时，也是节能技改最需要实施的项目之一；公司造气工段每日生产半水煤气需消耗原料――煤棒1230吨，日产生造气炉渣370多吨（含楚星公司），产生的废渣含残碳量为20%，炉渣低位发热值约8360KJ/kg（即2000kca/kg）,每年产生造气炉渣近12.95万吨，未充分利用，一方面需要占用大量的堆放场地，既污染了环境，又需要付出昂贵的处理费用，另一方面是公司的发电和蒸汽平衡受硫酸余热锅炉制约问题。
此外，目前的外购电量逐年增加，增加了社会电网的供电压力。
（2）由于该公司造气吹风气采用间歇式固定床气化工艺,造气工段现有ф2610/ф2800造气炉6台,ф2800造气炉4台,造气炉吹风时要求在尽可能短的时间内,使炉内气层温度提高,蓄存大量的热量,供制气用,风机必须选用高风速、高风压、大风量，在每台造气炉150秒的制气循环过程中，吹风时间为30秒，吹风气经简单除尘后就直接放空，其中含有大量煤粉尘及CO、H2S、CH4等有害气体，经测算，每台造气炉每小时吹风气量为6000Nm3，则9台造气炉每小时排放54000Nm3,年排放45360万Nm3废气.每台造气炉每小时吹风气带出飞灰量为50kg,发热值24547KJ/kg（5863Kcal/kg）,则9台造气炉每小时排放450Kg，年排放3780吨飞灰到周围环境。
每当吹风量灰尘飞扬，给环境造成极大的污染，损害职工的身体健康，是目前我公司环保治理的一个老大难问题。
公司目前配套的吹风气回收装置，分别产1.3MPa蒸汽12.5t/h0.6MPa蒸汽4.5t/h，设计回收6台造气炉的吹风气。
燃烧炉采用格子砖形式，易堵塞，造成系统阻力大，产汽量低，且运行周期短，换热效果差，排烟温度高，正压运行，污染严重，同时余热回收率低、需补加煤气来维持炉温。
同时有部分造气吹风气、合成放空提氢尾气及氨槽驰放气的潜热没有回收，造成能源浪费。
（3）公司造气工序现有煤气炉25台（含楚星公司），以粉煤成型的煤棒制气，近年来随着煤碳资源机械化开采，无烟块煤出现供不应求，并且大量的焦炭供应给钢铁厂或出口创汇，价格不断上扬、造气产品价格倒挂；煤气炉炉顶耐火层为“穹顶”结构，上气道从炉侧面引出，气体在炉顶停留时间短、流速加快，带出物偏高，不利于优化吹风和制气，造成煤耗高；煤气炉高径比不合理，高径比为1.7～1.9，在原料在气化过程，造成床层温度偏低，蓄热量少，必须靠提高气化层厚度来保证气化所需热量，造成吹风气带出热量多、煤耗高；一次风在中心管没有经过充分扩容减速，也没有形成扇面分布状态，对煤气炉的吹风造成不利影响，炉箅配置不合理，造成灰渣含碳量高；煤气炉夹套高度不够，负荷提不起。
（4）公司冰机系统有6台冰机，装机能力500万kcal，基本以满足生产的需要，但夏季无备机。
现有卧式冷凝器四台，换热面积共2400m2。
冰机全部使用循环水，经常性因管道泄露等问题对循环水进行大量置换，造成外排水水质严重超标。
冰机系统气氨的冷却冷凝是采用卧式水冷，存在的问题是效率较低，20－30℃用水量大（2000m3/h），尤其是夏季气温高，冷却水温度高。
气氨的冷凝温度达40℃以上，促使冰机出口压力高达1.7MPa，常采用放空降压，但每次放出的气体并不全是不凝性气体，其中含有大量的氨气，不但造成氨的损失，更重要的是造成环境的污染。
随着国家对环保的要求越来越高，提高资源的循环利用率关系到企业的可持续发展，公司原有合成氨装置已经不能满足新形式下节能减排的要求。
因此本项目拟对现有生产装置进行综合节能改造，降低装置能耗，使装置充分发挥生产能力。
改造方案
3.1.3新建60t/h三废混燃炉
（1）工艺技术方案
造气三废流化混燃炉，是将造气生产过程中产生的吹风气、造气炉渣、除尘器细灰，掺入部分粉煤和煤矸石在三废流化混燃炉内燃烧，抽取高位热能蒸汽。
产出的中温中压蒸汽经抽背式蒸汽汽轮机配套发电机组，抽出1.27MPa供磷复肥使用，背压后的低压蒸汽供造气，达到一炉多用，一炉多能，实现合成氨尿素企业“两煤变一煤”和“两炉变一炉”的目标，同时将用于造气的原料吃干榨尽。
三废流化混燃炉（也称第三代造气吹风气余热锅炉），其优越性远大于第二代吹风气余热锅炉。
如安全性，克服了第二代造气吹风气燃烧炉开车点火时送合成气的爆炸条件，避免了吹风气回收过程中的爆炸因素，使造气吹风气回收过程安全。
三废流化混燃炉是以造气炉渣或粉煤为点火源，燃烧造气吹风气，可少用或不用合成点火气，节约氢气或水煤气。
合成氨三废流化混燃炉和第二代造气吹风气余热锅炉相比有如下特点：
◆安全性：
克服了第二代造气吹风气燃烧炉点火开车时送合成气的爆炸条件，避免了吹风气回收过程中的爆炸因素，使造气吹风气回收过程达到安全化；
◆节约有效气体：
三废流化混燃炉回收造气吹风气过程中，是以煤为点火源，燃煤稳定的情况下，对于吹风气来讲是一个恒定的热源，无须考虑合成放空气量的多少影响炉温，避免了因合成放空气量不稳定而导致吹风气运行不正常的现象，即造气吹风气回收不受合成放空气因素的影响，可配烧低热值的气体，可少用或不用合成点火气，即造气吹风气回收不受合成因素的影响，节约氢气和半水煤气，可使合成氨产量提高3-5%；
◆两煤变一煤：
三混炉将吹风气锅炉和沸腾炉合二为一，一炉多用、一炉多能，停掉能耗高的锅炉，提高效率，同时可减掉部分操作人员。
燃料不足部分可以添加贫煤及劣质煤，降低原料成本，节约能源，实现了合成氨生产的两炉变一炉和两煤变一煤的目标；
◆解决了造气产生废气、废渣、废灰综合治理的难题，保护了环境，治理了现场。
（2）工艺原理及流程简述
三废流化混燃炉是运用沸腾床的燃烧特性，采用了吹风气余热锅炉的模式，对造气产生的废渣、废灰、
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