矿热炉余热发电可研报告.docx
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矿热炉余热发电可研报告
矿热炉余热发电
可行性研究报告
2012/11/12
目录
1总论1
1.1项目基本情况1
1.2项目名称1
1.3建设单位情况1
1.4项目提出的背景、必要性及社会经济意义1
1.5项目主要的技术经济指标4
1.6结论5
2产品方案及生产规模7
2.1产品方案7
2.2生产规模7
3工艺技术方案9
3.1基本原则9
3.2主要工艺流程9
3.3主要设备的选型原则12
4原材料、燃料及动力的供应13
4.1原材料消耗13
4.2动力供应13
5场址选择15
5.1场址原则15
5.2自然条件15
5.3配套条件17
6项目建设方案18
6.1干熄焦工艺18
6.2总图运输22
6.3干熄焦装置设备24
6.4干熄焦气体循环系统28
6.5干熄焦锅炉32
6.6干熄焦环境除尘36
6.7干熄焦电站38
6.8循环水泵站40
6.9除盐水站43
6.10电气45
6.11仪表53
6.12公辅设施59
6.13工业建筑64
7环境保护、安全与卫生70
7.1编制依据及采用标准70
7.2工程概况70
8消防75
8.1工程火灾隐患分析75
8.2设计采取的防范措施75
8.3消防组织和管理78
8.4防火措施的预期效果78
9节约能源79
9.1能源的品种选用79
9.2项目能耗79
9.3产出能源79
9.4项目节能量计算79
10劳动定员81
10.1组织机构及管理体制81
10.2职工定员81
10.3人员培训81
11项目建设计划82
11.1设计工期82
11.2施工工期82
12投资估算83
12.1编制说明83
12.2附表85
13技术经济91
13.1概述91
13.2经济评价原则91
13.3基础数据91
13.4财务分析92
13.5结论95
第一章：
概述
成都海讯科技实业有限公司是国家认定的高新技术企业，是中国最具实力的节能改造项目设备专业制造商，公司旗下工业化批量生产的矿热炉低压动态无功补偿装置及小波频谱振动消除应力设备在行业内均处于技术领先地位。
公司集矿热炉低压动态无功补偿装置及小波频谱消除应力设备的研发、生产、销售为一体，拥有先进的产品生产线和一流的实验、检测设备，产品已形成了系列化、智能化，以不断满足市场多层次需求。
目前，公司所拥有的矿热炉低压动态无功补偿技术已经完全成熟，该技术已通过科技查新并获得国家专利（专利证号ZL.200920243559.6）。
公司目前业务模型主要含产品销售；能源综合利用项目、专业从事矿热炉领域的EMC或BOT项目投资运营，在取得一定社会效应的同时，赚取一定的利润回报，回馈投资人。
现就投资能源服务公司的可行性展开如下研究。
第二章：
企业定位
一、企业性质
有限责任公司（自然人投资或控股）。
二、企业名称
成都海讯科技实业有限公司
三、注册资本
600万或等同金额的货币注资
四、经营范围
主要生产：
矿热炉低压动态无功补偿装置、小波频谱消除应力设备、矿热炉行业合同能源管理项目的投资运营（变频节能、余热发电等）、工程总包、技术服务等业务。
五、商业模式
余热发电主要采用EMC、BOT、EPC等经营模式开展业务。
1、EMC（合同能源管理）
1.1EMC模式简述
合同能源管理（EMC）是70年代在西方发达国家开始发展起来的一种基于市场运作的全新节能新机制。
合同能源管理不是推销产品或技术，而是推销一种减少能源成本的财务管理方法。
其实质就是以减少的能源费用来支付节能项目全部成本的节能业务方式。
这种节能投资方式允许客户用未来的节能收益为工厂和设备进行节能改造，以降低目前的运行成本。
合同能源管理合同在实施节能项目的企业（用户）与节能服务公司之间签订，它有助于推动节能项目的实施。
1.2EMC项目特点
理念更先进：
打破传统的买卖交易模式，收益共享，互惠互利。
节能效果好：
项目的节能率一般在10％－50％，最高可达70%。
用户零风险：
全部技术、设备、设计、施工、维护等均由EMC公司负责，用户无须投资任何资金即可导入先进的节能产品及技术，并能享有专业化的服务，如果节能技改失败，由EMC公司承担全部损失，用户几乎是零风险。
节能有保证：
EMC公司向用户承诺节能效果，不达承诺节电效果不收取任何费用。
节能更专业：
EMC公司拥有专业的队伍，对用户方进行技术检测、能源诊断、方案设计、工程实施、运行维护、资金与财务计划等全方位服务，全面负责能源管理。
技术更全面：
EMC公司会全方位地整合国内外最先进的技术和产品，最大限度地体现节能效果。
提升竞争力：
EMC公司通过合同能源管理的模式推广节能技术，能有效的打消用户的顾虑，快速促进节能项目的实施，大大提高EMC公司的市场竞争力。
1.3EMC项目操作流程
按照合约分享节能收益
工程验收
节能效果
技改工程实施
确定施工
方案
签订合同
合同评审
商务洽谈
复测相关技术数据
技术交流与技术评估
项目初步方案出具
现场技术调研
初步接洽达成合作意向
2、BOT
2.1BOT模式简述
BOT即建设—经营—转让，BOT方式本质上是一种融资的方式。
之前这类商业模式仅限由政府作为项目主体，目前这一商业模式也可由具有一定实力的自有产权企业作为项目主体。
其具体内涵是指是指政府或具有一定实力的自有产权企业，与投资企业签订合同，由投资企业出资建设基础设施，政府或具有一定实力的自有产权企业授予投资企业一定期限的特许经营权，准许投资企业通过向用户收取费用或出售产品以获取投资回报并赚取利润；特许经营权期限届满后，该基础设施无偿移交给政府或具有一定实力的自有产权企业。
目前这一商业模式正广泛运用在“十二五”规划中的节能减排项目中。
2.2BOT项目操作流程
项目建设
项目施工设计
项目公司筹措资金
设立项目
公司
签订B0T合作协议
项目报批立项
签订合作框架协议
项目可行性研究
项目公司运营与管理
合同到期移交项目
3、EPC
EPC即工程总承包。
工程总承包是指从事工程总承包的企业受业主委托，按照合同约定对工程项目的勘察、设计、采购、施工、试运行（竣工验收）等实行全过程或若干阶段的承包。
工程总承包企业对承包工程的质量、安全、工期、造价全面负责
第三章：
行业分析
一、概述
中国是钢铁生产大国，也是铁合金生产大国。
中国铁合金生产量约占世界总产量的40%。
铁合金是炼钢必备的辅料，使用量约占钢产量的4%左右，行业整体状况较世界先进水平相比差距较大。
中国铁合金企业的数量、产能自2000年以来的800余家、900万吨，迅速发展到1800家之多,产能跃升到3600万吨以上。
近年来在甘肃、宁夏、内蒙、新疆等地区重点发展大规模的单台装机容量，目前单台装机容量已经提高到40MW以上。
预期中国钢产量“十二五”乃至十三五期间大概在8亿吨，对铁合金需求量会在3000万吨左右。
针对铁合金快速壮大的规模，国家发展改革委、财政部、国土资源部、商务部、人民银行、环保总局、电监会联合下发了《关于推进铁合金行业加快结构调整的通知》，对推进铁合金行业结构调整工作进行了全面部署。
一是严格行业准入管理，认真贯彻落实《铁合金行业准入条件》，控制生产能力增长，促进行业规范有序发展。
二是以节能降耗、污染治理、综合利用为重点，开发利用新工艺、新技术，推广先进适用技术，加强技术改造，淘汰落后工艺装置，促进工艺装备升级。
三是按照促进产业结构升级、节约合理用电的原则，继续对铁合金生产企业实行差别电价，鼓励能耗低、工艺先进的大型铁合金电炉生产，淘汰落后铁合金电炉。
四是进一步调整完善铁合金产品出口政策，调整出口产品结构，提高出口效益。
五是发挥比较优势，推动有竞争力的企业规模化经营，规范高载能工业园区的建设，形成产业集群，提高产业集中度，优化产业组织和布局。
六是坚持实施“走出去”战略，鼓励有条件的企业到国外投资办矿。
七是坚持“有保有压”原则，进一步完善信贷政策，对符合行业准入条件企业的信贷资金需求要提供有效支持。
八是加强信息引导和行业自律，充分发挥行业协会的作用。
通知提出，通过调整，到“十一五”时期末铁合金行业生产能力将控制在1700万吨左右，比2005年减少25％；工艺装备水平进一步提高，25000千伏安以上电炉生产能力占电炉总生产能力10％；生产集中度进一步提高，10万吨以上大型企业生产能力占总生产能力40％以上；环境污染治理达标率达到100％。
目前，我国已经进入“十二五”发展规划年，根据国家“十二五”发展规划要求，在“十二五”期间国家将在“十一五”的基础上继续推进深入贯彻节约资源和保护环境基本国策，节约能源，降低温室气体排放强度，发展循环经济，推广低碳技术，积极应对气候变化，促进经济社会发展与人口资源环境相协调，走可持续发展之路。
这就对铁合金等高耗能企业提出了更高的要求和更加严格的调控措施，在这样的国家调控和经济背景下，发掘企业的自身潜力显得格外重要。
利用一切手段和技术对企业的产能进行有效节能改造、提高公司产品竞争力具有深远的战略意义。
二、行业现状
1、余热回收领域
目前，我国水泥余热回收、干熄焦余热回收、钢铁转炉余热回收非常成熟，成功实施并投入运营的项目案例也很多，在余热回收行业中，矿热炉余热发电属于后起之秀，随着十二五节能减排的力度加大，这一高耗能行业正在受到重点关。
在我国，以水泥余热回收和干熄焦余热回收技术运用最为广泛，到目前为止，全国已成功实施并投入运行的水泥线余热回收发电项目已超过1000个以上，发电总装机容量达5000MW以上；干熄焦余热回收项目也有几百个成功案例。
各个成功实施并投入运行的余热回收EMC或BOT项目，均取得较好的经济效益，而此类项目的EMC合同期限一般在10年以上，项目投资回报率最少在200%以上。
大连易世达自2005年成立，采用EMC、BOT、EPC模式，单纯经营水泥余热发电的EMC项目，是一家在水泥行业的合同能源管理市场获得非常成功的企业。
，已于2010年成功登陆中国创业板。
2、矿热炉余热发电行业前景
随着余热发电技术的进一步成熟，成功案例愈来愈多，之前在观望或主观意愿不强，但有余热发电项目潜力的企业决策层领导的思想观念将慢慢发生改变，余热发电市场将进一步培育成熟，如利用EMC或BOT的模式，不需要企业承担投资资金，项目合作将更容易达成。
在“十二五”规划期间，国家将花大气力对高能耗、低产能的部分生产线或企业实行关停、淘汰。
矿热炉单台炉装机容量在6300KVA以下的生产线或企业都属于政府要求关停对象，随着部分生产线或企业的不断关停，也势必会有更多上规模的新项目上马。
政府对于新上项目在环保、节能方面将实行严格审批，要求新上项目必须配套上余热发电项目，否则不准生产。
国家的这一强制性政策，将会促使有更多的余热发电项目出现，如能源（节能）服务公司抓住这一市场契机，对这些新上项目开展EMC或BOT模式，在有效分担生产企业项目启动时资金压力的同时，又可以有效利用这一市场的刚性需求，适当降低商务操作成本，缩短项目前期培育、促进周期，并能在分成年限、分成比例等经济指标上掌握主动性，确保合同质量。
因此，在“十二五”期间，成熟的余热发电项目量将会较“十一五”更多，余热回收领域将达到一个空前的市场局面，前景很好。
第四章：
政策分析
一、概述
面对日益严峻的能源问题，国家政府出台了一系列的政策法规以期达到一定的节能降耗效果。
在“十一五”期间，国家政府提出要求，国内生产总值单位能耗降低20%，并重新修订《节约能源法》及颁布《节约用电管理办法》、《重点用能单位节能管理办法》等政策法规，但并未达到预期效果，很多节能降耗工作敷衍于表面，并未贯彻落实到位。
在国家政府制定的“十二五”规划中，将由“十一五”规划期间的政策引导性，改变成政策强制性和约束性，针对节能降耗相关的政策法规将更一步具体化、规范化，制定了《国务院“十二五”节能减排综合性工作方案》、《节能减排规划》等重要的举措文件，针对不同行业提出更具体的节能降耗指标及可行治理办法，并出台了一系列的扶持奖励、优惠政策，刺激用能企业及能源（节能）服务单位更主动积极的开展节能降耗工作，确保“十二五”期间节能降耗工作的成效性。
二、扶持政策
1、奖励政策
1.1政策依据
《合同能源管理项目财政奖励资金管理暂行办法》
1.2颁布部门
财政部、国家发展改革委
1.3实施日期
2010年6月3日起
1.4奖励标准
奖励资金由中央财政和省级财政共同负担，其中：
中央财政奖励标准为240元/吨标准煤，省级财政奖励标准不低于60元/吨标准煤。
有条件的地方，可视情况适当提高奖励标准。
1.5奖励对象
经国家发改委、财政部备案，实施节能效益分享型合同能源管理项目的节能服务公司。
1.6奖励条件
1.6.1节能服务公司投资70%以上，并在合同中约定节能效益分享方式；
1.6.2单个项目年节能量（指节能能力）在10000吨标准煤以下、100吨标准煤以上（含），其中工业项目年节能量在500吨标准煤以上（含）；
1.6.3用能计量装置齐备，具备完善的能源统计和管理制度，节能量可计量、可监测、可核查。
2、税务政策
2.1政策依据
《关于促进节能服务产业发展增值税、营业税和企业所得税政策问题的通知》
2.2颁布部门
财政部、国家税务总局
2.3实施日期
2011年1月1日起
2.4优惠政策
2.4.1对符合条件的节能服务公司实施合同能源管理项目，取得的营业税应税收入，暂免征收营业税。
2.4.2节能服务公司实施符合条件的合同能源管理项目，将项目中的增值税应税货物转让给用能企业，暂免征收增值税。
2.4.3对符合条件的节能服务公司实施合同能源管理项目，符合企业所得税税法有关规定的，自项目取得第一笔生产经营收入所属纳税年度起，第一年至第三年免征企业所得税，第四年至第六年按照25%的法定税率减半征收企业所得税。
2.5优惠对象
实施节能效益分享型合同能源管理项目的节能服务公司。
2.6优惠条件
2.6.1具有独立法人资格，注册资金不低于100万元，且能够单独提供用能状况诊断、节能项目设计、融资、改造（包括施工、设备安装、调试、验收等）、运行管理、人员培训等服务的专业化节能服务公司；
2.6.2节能服务公司实施合同能源管理项目相关技术应符合国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会发布的《合同能源管理技术通则》（GB/T24915-2010）规定的技术要求；
2.6.3节能服务公司与用能企业签订《节能效益分享型》合同，其合同格式和内容，符合《合同法》和国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会发布的《合同能源管理技术通则》（GB/T24915-2010）等规定；
2.6.4节能服务公司实施合同能源管理的项目符合《财政部国家税务总局国家发展改革委关于公布环境保护节能节水项目企业所得税优惠目录（试行）的通知》（财税[2009]166号）“4、节能减排技术改造”类中第一项至第八项规定的项目和条件；
2.6.5节能服务公司投资额不低于实施合同能源管理项目投资总额的70%；
2.6.6节能服务公司拥有匹配的专职技术人员和合同能源管理人才，具有保障项目顺利实施和稳定运行的能力。
三、政策分析
在“十二五规划”中，节能减排工作将提升到空前的高度，国家对于节能减排的各项配套政策日趋完善，对于高能耗企业节能减排工作的约束性和强制性力度将日趋加大，对于EMC公司的项目奖励及各项保护性政策将更为有利。
那么，国家政策将会为EMC模式的推广提供有利的温床，EMC项目的开展难度将逐步降低，EMC项目的合同执行保障力度将逐步加大，EMC项目的项目融资途径将进一步拓宽，EMC项目的投资风险将逐步降低。
第五章：
矿热炉余热发电介绍
一、矿热炉简介
矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉，亦称还原电炉或矿热电炉，电极一端埋入料层，在料层内形成电弧并利用料层自身的电阻发热加热物料；常用于冶炼铁合金（见铁合金电炉），熔炼冰镍、冰铜（见镍、铜），以及生产电石（碳化钙）等。
它主要用于还原冶炼矿石，碳质还原剂及溶剂等原料。
主要生产硅铁，锰铁，铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金，是冶金工业中重要工业原料及电石等化工原料。
其工作特点是采用碳质或镁质耐火材料作炉衬，使用自培石墨电极。
电极插入炉料进行埋弧操作，利用电弧的能量及电流通过炉料的因炉料的电阻而产生能量来熔炼金属，陆续续加料，间歇式出铁渣，连续作业的一种工业电炉。
二、矿热炉主要类别、用途
类别
主要原料
制成品
反应温度℃
电耗
kw/h/t
铁
合
金
炉
硅铁炉
45%硅铁
硅铁、废铁、焦碳
硅铁
1550-1770
2100-5500
75%硅铁
8000-11000
锰铁炉
铬矿石、废铁、焦碳、石灰
锰铁
1550-1400
2400-4000
铬铁炉
铬矿石、焦碳、硅石
铬铁
1600-1750
3200-6000
钨铁炉
钨晶矿石、焦碳
钨铁
2400-2900
3000-5000
硅铬炉
铬铁、硅石、焦碳
硅铬合金
1600-1750
3000-6500
硅锰炉
锰矿石、硅石、废铁、焦碳
硅锰合金
1350-1400
3500-4000
精钢电炉
铁矿石、焦碳
生铁
1500-1600
1800-2500
电石炉
石灰石、焦碳
电石
1900-2000
1900-3000
三、矿热炉冶炼时的烟气特征
矿热炉根据其冶炼工艺和设备密封程度一般分3种炉型，第一种是全封闭型，第二种是矮烟罩半封闭型，第三种是高烟罩敞口型（淘汰）。
目前，我国绝大多数大中型矿热炉采用矮烟罩半封闭型，仅少数5000kVA以下小矿热炉没有进行技术改造，仍采用高烟罩敞口型；锰硅合金、高碳锰铁、高碳铬铁、工业硅等大中型矿热炉有部分采用全封闭型，这是铁合金矿热炉炉型发展方向，目前半密闭炉主要以冶炼硅铁、镍铁等为主，密闭炉主要以冶炼电石、铬铁、锰硅等为主。
表1烟气量、温度和成分
烟气温度（℃）
烟气量（Nm3/h）
CO（%）
CH⁴（%）
CO²（%）
H²O（%）
O²（%）
H²（%）
N²（%）
400~520
11000~14000
3
1
3
1-2
5-18
4.4
75-78
表2烟气中粉尘的化学成分
成分
CaO
C
SiO2
Fe2O3
Al2O3
Mg0
其它
（%）
2.0
3.5
82
2
1.5
0.91
8.09
根据表1、表2可知，半密闭炉由于其含有的可燃气体微乎其微，温度高达400℃以上，而且从炉门处混入的空气较多，烟气量较大。
适合采用余热锅炉余热发电，热效率能达到26％~28%左右。
四、矿热炉烟气回收利用重的要意义
硅系、锰系、铬系等大宗铁合金产品生产，一般采用碳质还原剂，在矿热炉冶炼过程中会产生大量含有CO、CO2、H2等成份的烟气，而且炉口烟气温度一般在400℃左右，含有大量的显热。
按生产75％硅铁矿热炉为例，烟气中的大量热能相当于总输入能量的约50％。
因此，采用先进工艺技术，回收利用矿热炉烟气能源意义重大，不仅能降低铁合金生产成本，更重要是可以减少烟尘污染，这也是“十二五”期间铁合金行业节能减排的重要工作之一。
（见表3：
国务院关于印发节能减排“十二五”规划的通知中的主要任务指标）
表3 “十二五”时期主要节能指标
指标
单位
2010年
2015年
变化幅度/变化率
工业
单位工业增加值
（规模以上）能耗
%
[-21%左右］
火电供电煤耗
克标准煤/千瓦时
333
325
-8
火电厂厂用电率
%
6.33
6.2
-0.13
电网综合线损率
%
6.53
6.3
-0.23
吨钢综合能耗
千克标准煤
605
580
-25
铝锭综合交流电耗
千瓦时/吨
14013
13300
-713
冶炼综合能耗
千克标准煤/吨
350
300
-50
原油加工综合能耗
千克标准煤/吨
99
86
-13
乙烯综合能耗
千克标准煤/吨
886
857
-29
合成氨综合能耗
千克标准煤/吨
1402
1350
-52
烧碱（离子膜）综合能耗
千克标准煤/吨
351
330
-21
水泥熟料综合能耗
千克标准煤/吨
115
112
-3
平板玻璃综合能耗
千克标准煤/重量箱
17
15
-2
纸及纸板综合能耗
千克标准煤/吨
680
530
-150
纸浆综合能耗
千克标准煤/吨
450
370
-80
日用陶瓷综合能耗
千克标准煤/吨
1190
1110
-80
五、矿热炉烟气余热回收利用技术介绍
1、矿热炉烟气余热特点
现在出现的矮烟罩半封闭型矿热炉具有广泛的适应能力，它不仅解决冶炼75％硅铁等需要炉口料面操作的产品生产工艺技术要求，而且也有效地解决了烟气净化和余热回收利用技术。
半封闭型矿热炉烟气量约为全封闭型的10～15倍。
2、矿热炉烟气余热发电的核心技术
烟气余热发电的核心技术主要包括:
余热锅炉进出口烟气参数的确定、余热电站热力系统及参数的确定、余热锅炉的低温换热技术、余热锅炉的清灰技术（机械振打、燃气爆燃、立式余热锅炉机械刷）、粉尘的回收利用等。
3、矿热炉余热发电原理
该余热发电技术利用余热锅炉代替原有的空气冷却器，这样就可进行余热利用。
原有空气换热器及烟气管道作为改造后余热锅炉及烟气管道的旁通管道，当余热电站任一环节发生故障时可以随时切换到原有管道，不影响生产工艺正常运行。
如图1所示：
在现有矿热炉的烟出口处加装三通，当余热电站运行时，关闭原有烟气路径，烟气经三通切换进入余热锅炉交换，根据梯级利用的原理，烟气首先经过锅炉过热器，再经蒸发器后来到省煤器处加热锅炉给水进行热力除氧。
经过除氧后的给水再经过蒸发器来到过热器处交换高温变成过热蒸汽进入蒸汽压力汽包，在汽包处产生压力：
1.25～1.6mpa，温度310℃的蒸汽流量，然后被源源不断的送进汽轮机做功，这时蒸汽被吸收了压力和温度后从汽轮机排气口排出，去到冷凝器进行交换变成凝结水，再由凝结泵打入除氧器中循环使用。
而经过交换后的烟气从锅炉尾部排出时只有150℃以下，这时再去到旋风除尘器，借助于离心力降尘，尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗降温后再进入布袋除尘器过滤粉尘后达到环保要求，最后排入大气中。
（见下面图）
图1
4、余热发电主要技术经济指标
4.1技术设计指标
根据单台16500KVA矿热炉数据：
烟气流量80000Nm3/h，烟气温度250-370℃，烟气出炉烟囱压力-88Pa，
烟气化学成份：
CO2（3.55％）、H2O（1.11％）、N2（76.57％）
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