精编完整版余热废气发电建设项目可研报告.docx
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精编完整版余热废气发电建设项目可研报告
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余热废气发电建设项目可行性研究报告
第一章总论
第一节项目名称及承办单位
一、项目名称：
广西北海能源有限公司余热废气发电项目
二、本期建设规模：
1×80t/h中温中压烟气余热锅炉和1×75t/h燃气锅炉+1×C12-3.43/0.981抽汽冷凝机组总装机容量为12MW
三、建设性质：
新建
四、建设地点:
广西北海市xx开发区
五、项目建设单位：
广西北海能源有限公司
六、所有制形式：
有限责任公司
第二节建设范围
根据与筹建单位签订的协议，本可行性研究的范围包括：
广西北海能源有限公司余热废气发电项目界区内的热电主厂房、电气系统、750m2双曲线冷却塔及循环水系统、脱盐水站、生产及生产辅助设施、补燃系统及燃料气贮存气柜等系统，并提出电力接入系统及热力网的初步设想。
本项目以下内容不在本设计范围内,由建设单位另行委托：
1、环境影响评价报告书。
2、接入电力系统可行性研究报告。
3、工程地质勘察报告。
4、余热锅炉系统（由抚顺石油机械有限责任公司设计）。
5、气柜系统（由中石油华东设计院设计）。
6、热力网。
第三节项目承办单位概况
广西北海能源有限公司（以下简称“北海公司”）是一家内资企业，注册资本为35000万元人民币。
现有总占地面积1000亩，其中生产区占地819亩。
主要生产装置有350万吨常压装置、80万吨年重油催化裂解装置、100万吨年延迟焦化装置、60万吨年汽油柴油混合加氢装置、20万吨气体分馏装置、4万吨聚丙烯装置和60吨/小时酸性水汽提装置。
主要生产和销售汽油、柴油、煤油、液化气、聚丙烯、丙烯等系列化工产品。
产品注册商标为“北港”。
公司现有在册员工510人，其中：
各类技术人员58人，管理人员48人，辅助人员36人，产业人员368人。
第四节项目提出的背景和建设的必要性
一、项目提出的背景
北海公司是一个化工综合企业，加工原料为进口原油和重油按1：
5比例的混合油。
属于生产汽油柴油等燃料为主的燃料型炼油厂。
随着国际原油日趋重质化，加工重质原油是炼油企业生存的大趋势。
发展重油催化裂解加工重质油的关键是解决过剩热量和能量的综合利用。
北海公司80万吨年重油催化裂解装置中有一台40吨/小时蒸发量的外取热器、25吨/小时蒸发量油浆蒸汽发生器等装置可产生中温中压蒸汽，压力为3.82MPa,经化工厂消化后产出24.072t/h蒸汽,如不上余热项目化工生产只能利用减温减压进行降压降温使用。
化工生产需用蒸汽：
其中压力1.0MPa44.776t/h，压力0.4MPa0.02t/h。
同时，炼油加工过程中将产生大量的炼厂废气，一般炼厂都将其放入火炬系统燃烧，既浪费了能源，又污染了环境。
北海公司针对上述情况，经过市场调研和论证，为充分利用余热，且满足企业生产用热需要，能源综合利用，增大企业的效益和竟争力，决定走余热废气发电之路。
另一方面，北海公司是一家石油化工企业，生产性质是易燃易爆，要求供电稳定，才能确保生产的安全运行。
目前正常生产用电负荷约13500KW,而近年来，常因电力紧张限电，使生产受到了很大的威胁和制约。
随着企业的发展，生产装置的扩大，企业整个用电负荷将增加到17500KW。
因此电力紧张的问题将愈显突出。
亟待解决。
改变现状的唯一出路是发展余热废气发电，充分利用余热废气，建设一座“以热定电，热电联产”的企业自备热电站，以满足广西北海能源有限公司不断增加的生产用热、用电的迫切需要，从而达到环保、节能和降低生产成本的目的，缓解区域用电紧张矛盾，提高企业竞争力，取得更好的经济效益和社会效益。
从周边及国内同类型先进厂家情况看，发展企业余热电站，技术成熟可靠，经济效益和社会效益显著。
为此，广西北海能源有限公司适时提出建设企业自备余热废气发电站，实现热电联供。
二、项目建设的必要性
（一）国家土地、能源、环保和产业政策的要求
充分利用余热废气，建设“以热定电，热电联产”的热电站。
余热废气发电，热电联产具有节约能源、改善环境、提高供热质量、增加电力供应等综合效益，经济效益显著。
充分利用余热提高系统的热效率，若采用热电联产，又会进一步提高能源的综合利用率，有利于节能降耗，符合国家的能源政策要求。
余热废气发电站利用的是80万吨年重油催化裂解装置烟气的热量，同时补充部分炼厂干气，烟气通过三级旋风除尘，粒径5um以下粉尘含量占5ppm，干气经过脱硫后作为余热锅炉补充燃料，不存在常规火电厂造成的灰渣、二氧化硫和三氧化硫的污染，可以有效地控制各种污染物的排放，减少对大气和水环境的影响，另外，由于烟囱较高，有利于废气扩散，对周边居民产生的影响较小。
符合国家的环保政策。
北海公司余热废气发电项目，符合国家发展热电联产的产业政策
（二）促进国民经济发展的需要
北海公司有常年稳定的余热蒸汽、工业热负荷和用电负荷，且呈逐年上升趋势，从客观上已具备建设一个余热电站的条件。
本余热电站建成后，不仅可以满足企业生产的需要，而且可以实现企业电力部分自供的要求，稳定区域电网电压，缓解区域电力供应紧张的局面，维护附近其他用电者的利益。
这对改善当地的投资环境，促进当地经济和社会的持续稳定发展,具有重要的现实意义。
综上所述，为满足企业发展所需用热、用电的迫切需要，提高企业能源综合利用率，改善环境，增强企业竞争力，提高经济和社会效益，北海公司新建一座余热废气发电站，实现热电联产是极其必要的。
第五节建设规模
根据北海公司近期生产热负荷情况，本项目本着“统一规划，分步实施，以热定电和适度规模”的原则，本余热废气发电站本期建设规模为1×75t/小时燃气锅炉和1×80t/h中温中压余热回收锅炉+1×C12-3.43/0.981抽汽冷凝机组,总装机容量为12MW，在满足工业用汽供热负荷要求的同时，进行热电联产。
第六节主要技术原则
本可行性研究的主要技术原则有以下几点：
1、充分利用装置所产生的中温中压参数蒸汽；
2、本着近、远期结合，工业与民用相结合，布局合理，全面安排，分期实施的原则进行。
本期建设规模以近期热负荷为设计依据，并兼顾远期热负荷，将远期热负荷作为最终规划容量的参考依据，待条件具备后再实施；
3、本着“以热定电，热电联产”的原则，尽量提高热电比，节约能源，有较好的经济性、灵活性和安全性；
4、热电站尽可能靠近余热锅炉和热负荷中心，以减少热网投资，降低能源损耗；
5、技术先进，经济合理，降低工程造价，节约投资，缩短建设工期，力求取得较好的经济效益；
6、总图布置既要紧凑，减少占地，又要考虑今后发展；
7、主体工程与环境保护、安全和工业卫生设施同时考虑，尽量减少热电站产生的“三废”对环境的影响。
第七节工作简要过程
北海公司于2008年3月中旬与石油和化学工业规划院签订了本项目可行性研究报告编制的技术咨询合同，设计院即组织有关专业人员赴项目所在地调查收集资料，在北海公司与当地有关部门的大力支持和密切配合下，有关人员在现场详细了解了厂址情况，进行了热负荷的落实，燃料来源、水源地、电气出线条件、交通运输、水文地质、工程地质及气象资料等建厂条件及环保现状、资金筹措等情况。
在此基础上编制本余热废气发电项目可行性研究报告。
第二章热负荷
第一节热负荷
广西北海能源有限公司热负荷为本厂内部生产蒸汽，近期热负荷见下表：
全厂蒸汽负荷表 表2-1
序
号
装置名称
蒸汽负荷（t/h）
备注
0.4MPa
1.0MPa
3.5MPa
汽包产汽
用汽
汽包
产汽
装置
用汽
汽包
产汽
装置
用汽
1
120×104t/a常压蒸馏装置
-3.95
2.75
3.258
2
80×104t/a重油催化裂化及干气、液化气、汽油精制装置
-14.5
4.72
-7.5
10.01
-30
3
27×104t/a气体分馏装置
12
4
8×104t/a聚丙烯装置
4
5
酸性水汽提、硫磺回收装置
8
-1.5
4.2
6
100×104t/a延迟焦化装置
-6.15
-3.22
3.1
7
10000m3/h制氢装置
-0.8
1.25
-4.292
10
5.928
8
60万吨/年焦化汽柴油混合加氢装置
-3.7
0.8
9
5×104t/aMBE装置
0.3
6.72
10
30万吨/年催化柴油加氢装置
1.05
11
15万吨/年催化重整装置（预留）
12
油品储运
9
2
14
除盐水站
0.25
15
循环水场
16
污水处理场
1.0
1
17
空压站
18
氮气站
19
制冷站
5
20
化验
小计
-29.1
29.12
-16.512
61.288
-30
5.928
合计
0.02
44.776
-24.072
根据全厂热负荷表可以看出，化工装置可产生余热点较多，经平衡可输出参数3.82MPa蒸汽24.072t/h,需输入参数1.0Mpa蒸汽44.776t/h，参数0.4Mpa蒸汽0.02t/h。
第二节设计热负荷
根据施工进度安排，本工程将于2008年底建成投产，因此采用近期热负荷作为热电站设计依据，兼顾远期热负荷，将远期热负荷作为最终规划容量的参考依据，待条件具备后再实施。
本设计热负荷是将近期热负荷汇总，经过焓值折算并考虑热网损失5%后核定设计热负荷。
设计热负荷见表2-2。
设计热负荷汇总表 表2-2
项目
单位
采暖期
非采暖期
最大
平均
最小
最大
平均
最小
工业热负荷
1.0MPa/300℃
t/h
55.73
49.25
44.776
52.366
44.776
39.98
工业热负荷
3.82MPa/450℃
（由化工厂产生）
t/h
32.02
24.072
20.31
余热锅炉热负荷设计计算由抚顺石油机械有限公司负责，热量数据来源于中石油华东设计院设计的80万吨年重油催化裂解反应再生烧焦热量数据平衡表。
广西北海能源有限公司为石油化工企业，正常生产后，余热废气供电厂发电，全厂用热负荷一年内相对稳定，化工装置内自产0.4MPa等级蒸汽用以调节气温变化时，重油管道的伴热，且有汽量仅为0.02t/h,该部分蒸汽由化工厂内进行蒸汽平衡，由于该余热电厂主要利用化工装置的余热全厂热负荷由中国石油天燃气总公司华东石油勘察设计研究院提供蒸汽平衡表，我院未做详细热负荷规划。
设计热负荷在机组选择及热负荷余量上留有一定空间,可供化工厂在一定范围内增加一部分热负荷。
第三章机组选型与供热方案
第一节锅炉选型
化工产生烟气数据表表3-1
用户给定条件
烟气流量Nm3/h
134510
烟气温度℃
669
蒸汽压力MPa
3.9
蒸汽温度℃
450
外来汽量t/h
76
外供水量t/h
81.05
给水温度℃
97
余热锅炉热力计算数据表（校核工况）表3-2
用户给定条件
烟气流量Nm3/h
99000
烟气温度℃
650
蒸汽压力MPa
3.9
蒸汽温度℃
450
外来汽量t/h
57
外供水量t/h
61
给水温度℃
97
工艺数据
前置蒸发器
1#过热器
2#过热器
1#省煤器
蒸发器
2#省煤器
入口烟温℃
无
650
524
410.7
329
0
265.8
出口烟温℃
无
524
410.7
329
265.8
0
172
入口水温℃
无
308.3
255
189.2
203
0
131
出口水温℃
无
450
356.4
237
255
0
189.2
烟气流速m/s
无
14.73
12.67
17.36
8.7
0
11.83
介质流速m/s
无
20.86
19.87
无
无
无
无
传热面积m2
无
481.92
605.16
330.8
1529.08
0
1224.4
传热温差℃
无
208
162
156
42
0
57
传热系数w/m2℃
无
37.24
33.16
44.3
27.06
0
36.1
传过热量w
无
0
介质流量t/h
无
57.04
56.24
55.84
11.24
0
56.84
结构数据
前置蒸发器
1#过热器
2#过热器
1号省煤器
蒸发器
2号省煤器
管径x壁厚mmXmm
无×无
51×3
51×3
51×3
51×3
0×0
51×3
横向节距mm
无
121
121
121
102
0
102
纵向节距mm
无
102
102
102
102
0
102
横向排数mm
无
12
12
12
54
0
12
纵向排数mm
光管
无
3
0
6
14
0
18
翅片管
9
12
有效长度mm
无
5490
5490
5490
2130
0
6100
管圈数（圈）
光管
无
0
0
1
1
0
1
翅片管
2
2
翅片高度mm
0
13
13
13
13
0
13
翅片间距mm
0
8.47
8.47
6.35
6.4
0
6.35
翅片厚度mm
0
2.7
2.7
2.7
2.7
0
2.7
余热锅炉热力计算数据表（设计工况）表3-3
用户给定条件
烟气流量Nm3/h
134510
烟气温度℃
669
蒸汽压力MPa
3.9
蒸汽温度℃
450
外来汽量t/h
76
外供水量t/h
81.05
给水温度℃
97
工艺数据
前置蒸发器
1#过热器
2#过热器
1#省煤器
蒸发器
2#省煤器
入口烟温℃
无
669
550
433.1
345
0
273.9
出口烟温℃
无
550
433.1
345
273.9
0
177
入口水温℃
无
319.6
255
188
203
0
131
出口水温℃
无
450
354
237
255
0
188
烟气流速m/s
无
22.9
19.84
27.08
13.45
0
18.15
介质流速m/s
无
32.2
24.74
无
无
无
无
传热面积m2
无
483.89
620.35
355.5
1588.89
0
1280.5
传热温差℃
无
225
187
176
54
0
63.9
传热系数w/m2℃
无
49.18
43.94
59.9
34.57
0
48.2
传过热量w
无
0
介质流量t/h
无
79.53
77.53
76.54
5.53
0
76.54
结构数据
前置蒸发器
1#过热器
2#过热器
1号省煤器
蒸发器
2号省煤器
管径x壁厚mmXmm
无×无
51×3
51×3
51×3
51×3
0×0
51×3
横向节距mm
无
121
121
121
102
0
102
纵向节距mm
无
102
102
102
102
0
102
横向排数mm
无
12
12
12
54
0
12
纵向排数mm
光管
无
3
0
6
14
0
18
翅片管
9
12
有效长度mm
无
5490
5490
5490
2130
0
6100
管圈数（圈）
光管
无
0
0
1
1
0
1
翅片管
2
2
翅片高度mm
0
13
13
13
13
0
13
翅片间距mm
0
8.47
8.47
6.35
6.4
0
6.35
翅片厚度mm
0
2.7
2.7
2.7
2.7
0
2.7
由表3-1可以看出,化工厂可产生烟气温度及烟气量为一定值,经多方比较及咨询,并适用“技术先进,经济合理,降低工程造价,节约投资,缩短建设工期,力求取得较好的经济效益”的原则,我院经与业主、华东石油勘察设计院研究院且经设备厂家计算核实，建议采用中温中压余热锅炉。
余热锅炉相关参数见表3-2、表3-3。
本可研选择余热锅炉为抚顺石油机械有限公司生产的BQC104.5/669-5.53/80.53-3.82/450，出力为80t/h，参数为中温中压。
由华东设计院和抚顺石油机械有限公司联合设计。
同时，作为工厂原始开车及小负荷调节运行，拟设一台燃气锅炉，型号为YG-75/3.82-M，75t/h中温中压燃气锅炉。
第二节汽轮机选型
广西北海能源有限公司120万吨/年炼油工程，由中国石油天燃气总公司华东石油勘察设计研究院承担总体规划设计，根据华东院总体设计要求，我院承担广西北海能源有限公司12MW余热废气发电站的设计工作。
机组设计建设规模应业主要求，按华东院总体规划用热负荷，机组选型预留一定发展空间，我院与业主、青岛捷能汽轮机厂多方商讨，选用青岛捷能汽轮机厂12MW改进型汽轮机，可以拖动12MW的发电机。
汽轮机型式的选择主要是由热负荷的数量、参数和特点确定的，常用供热机组主要为抽凝式和背压式，抽凝式机组有双抽和单抽，根据华东院总体设计要求用汽负荷有3.82MPa和0.98MPa两个等级，0.4MPa的用汽等级为炼厂系统内部产生的低温位的蒸汽，不在余热电厂的供热范围内。
因此，可选机组范围进一步缩小为背压机组和单抽式机组。
一、机型比较：
1、次高压机组：
由表2-1可知化工生产过程中产生的中温中压蒸汽24.072t/h，不能在化工生产过程中平衡掉，为了充分节约能源，也需要余热电厂消化此部分蒸汽。
另，考虑到次高压机组用助燃干气量太大，天然气公司可提供天然气量有限等原因。
据上所述，本可研不采用次高压机组。
2、背压机组：
由热负荷相关曲线可知，背压机组不能满足炼油厂生产及负荷调整需要。
因此我院与业主多次商讨并结合我院设计的余热废气发电站的运行经验，炼厂用汽与用电之间要求灵活方便，用汽量大时是炼厂用电负荷低的工况，而用汽量小时是炼厂用电负荷大的工况，根据此特点选用抽凝式机组。
抽凝式机组发电量和供汽量可互不干涉，实际运行中可根据负荷进行灵活调整；而由于背压式机组排气全部外供，满负荷工作时经济效益较好，但背压式机组对负荷波动适应性差。
根据近期热负荷和北海公司的生产特点分析，本项目在方案论证中采用了抽凝机,这样既能较好的适应热负荷的变化，又可以保证热电站运行的经济性。
第三节装机方案
一、装机方案优化
根据余热蒸汽量、设计热负荷和“以热定电、热电联产”的原则，经过与中石油华东设计院和抚顺石油机械有限公司一起研究决定采用如下方案。
1x80t/h中温中压燃气余热锅炉＋1x75t/h中温中压燃气锅炉+1×C12-3.43/0.981抽凝机组。
按设计热负荷计算出装机方案各工况下的热经济指标见表3-4。
表3-4装机方案热经济指标计算结果比较表
序
号
项目
单位
1×80t/h+1x75t/h
+1×C12-3.43/0.981
采暖期
非采暖期
最大
平均
最大
平均
1
热负荷
热量
GJ/h
170.1
150.36
159.87
136.7
汽量
t/h
55.73
49.25
52.366
44.776
2
锅炉蒸发量
t/h
98+24
82+24
79.95+24
75.7+24
3
汽机进汽量
t/h
115
102
99
95
4
发电功率
KW
15000
15000
15000
15000
5
汽机外供汽量
t/h
49.73
45.25
52.366
44.776
6
汽机外供热量
GJ/h
152.64
140.73
159.87
136.7
7
减温减压供汽量
t/h
0
0
0
0
8
调峰锅炉供汽量
t/h
0.0
0.0
0.0
0.0
9
发电年平均标干气
kg/KWh
0.108
11
供热年平均标干气率
kg/GJ
8.78
12
综合厂用电率
%
10.5
13
发电厂用电率
%
5.50
14
供单位热量耗厂用电量
KWh/GJ
6.03
15
年发电量
107KWh/a
9.0
17
年供电量
107KWh/a
8.055
18
汽机组年利用小时数
h
6000
19
年供热量
106GJ/a
0.82
20
全年耗干气
104t/a
1.686
22
年均全厂热效率
%
48.65
23
年均热电比
%
2.53
由上表可知，采暖期2台锅炉一开一备,余热锅炉常开。
C15机在较好工况下运行，锅炉运行可靠稳定，且能以最大发电量满足广西北海能源有限公司用电需求。
由上表可看出，燃气锅炉只在采暖期内提供蒸汽，由于燃气锅炉运行稳定性等要求，采暖期内由化工厂来中温中压蒸汽可部分经过减温减压器的方式直接提供给用户1.0MPa蒸汽。
由热力计算可知，电厂自用蒸汽（1.0MPa、300℃）约20t/h。
二、推荐方案主机型号及技术规范
1、锅炉
（1）余热锅炉
型号:
80t/h中温中压余热锅炉
型号:
BQC104.5/669-5.53/80.53-3.82/450
额定蒸发量:
80t/h
额定蒸汽压力:
3.82MPa
额定蒸汽温度:
450℃
台数:
1台
（2）燃气锅炉
型号:
75t/h中温中压燃气锅炉
型号:
YG-75/3.82-M
额定蒸发量:
75t/h
额定蒸汽压力:
3.82MPa
额定蒸汽温度:
450℃
额定给水温度:
150℃
排烟温度:
140℃
台数:
1台
2、汽轮机
型式:
12MW抽汽冷凝式汽轮机
型号:
C12-3.43/0.981
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:
102t/h
最大进汽量:
128t/h
抽汽量（额定/最大）:
60/80t/h
抽汽压力:
0.981MPa
抽汽温度:
305℃
排汽压力:
0.0049MPa
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