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兰炭炉尾气治理及发电项目可行性研究报告.docx

1、兰炭炉尾气治理及发电项目可行性研究报告兰炭炉尾气治理及发电项目可行性研究报告xxxx年x月1 总说明1.1 项目概况1.1.1项目名称:年产60万吨工业兰炭示范工程配套兰炭炉尾气治理46MW兰炭尾气发电项目。1.1.2 承办单位:xx省府x县三联煤电化工有限责任公司1.1.3 法定代表人:xxx1.1.4 项目建设地点:xx省府x县三道沟乡新庙村1.1.5 项目建设规模:新建4台35t/h兰炭尾气锅炉、和4台6MW直接空冷冷凝式汽轮发电机组。其中环保废气治理投资500万元。(见后附兰炭尾气发电锅炉废气治理方案)1.1.6 项目建设目的:兰炭炉在生产兰炭过程中要产生大量尾气,每生产一吨兰炭将产生

2、尾气700立方左右,热值1700-2000大卡。一般兰炭炉产生尾气基本都是外排,外排的尾气中含一氧化炭和氢气甲烷、氧气等是一种很好的气体能源,但也含有不少二氧化硫和碳氢化合物等有害气体,但这种尾气利用起来也是一种很好的热能源,不利用则对环境造成污染。解决工业兰炭在生产过程中产生的兰炭尾气造成的污染,减少温室气体排放,以提高项目的经济吸引力,促进兰炭行业的清洁生产、实现循环经济。1.2 主要技术经济指标表1-2 主要技术经济指标表项目名称单位数量备注装机容量MW46锅炉额定蒸汽量t/h435厂区用地面积hm22.0场地利用系数%60绿化系数%25耗水率m3/h48.98劳动定员人180年发电量G

3、Wh144年供电量GWh130厂用电率%9.5设备年利用小时数h6000静态总投资万元11647.46 单位投资元/kW4853.11动态总投资万元11998.66 单位投资元/kW4999.36计划总投资万元12948内部收益率%8.77全部投资 %9.17自有资金财务净现值(全部投资)万元2034.26全部投资万元1210.02自有资金投资回收期(全部投资)年10.11全部投资年14.25自有资金投资利润率%7.50资本金净利润率%9.15投资利税率%7.501.3 结论 1、本项目充分依托现有企业,具有交通方便,资源、原材料丰富的优势,对于净化环境、综合利用、节能降耗、减少温室气体排放等

4、方面有着积极的促进作用,符合国家产业政策 2、作为三联煤电化工有限公司兰炭厂可持续发展战略中的一个重要项目,本项目建成后,回收利用上游兰炭生产过程产生的兰炭尾气进行发电上网,从而减少了西北电网因燃煤发电说产生的CO2排放。 3、燃用兰炭尾气,减少了兰炭厂外排废气对环境的污染,实现清洁生产。 4、项目建成后,环境污染治理通过燃烧、高烟囱排放等措施,对改善大气质量会产生一定的积极作用。综合结果已在环境评价报告中给予论证。 综上所述,该项目在环保局的支持下,将提高内部收益率,具有较好的社会效益、经济效益和环境效益。2 . 项目建设的必要性2.1 实现资源综合利用、符合国家产业政策 府x县地处xx省北

5、部,神府煤田东北部。煤炭资源特别丰富齐全,已探明储量113亿吨,属特低磷、特低硫、特低灰、优质煤种,在全国范围内有着得天独厚的优势。兰炭技术作为洁净煤技术的有机组成部分,它可以实现煤炭资源高效、清洁利用、节约能源;特别是利用侏罗纪煤,既解决了长期以来的煤炭资源不平衡问题,又为神府地区丰富的煤炭深加工找到了一条新路子,被大家认为是煤炭行业升级换代的理想产品,是一项经济效益显著,社会效益良好项目。开发利用兰炭生产的副产品-兰炭尾气发电,既节约能源,又改善环境,达到资源综合利用、减小污染的目的,符合国务院国发(1996)36文件“国务院批转国家经贸委等部门关于进一步开展资源综合利用的意见的通知”的精

6、神,符合我国的产业政策。2.2 实现清洁生产、为可持续发展奠定基础在兰炭生产过程中的资源浪费、污染环境,已成为兰炭产业的一大弊病,它不仅给企业带来一定的经济损失,而且还污染环境,影响工人的劳动卫生安全。因此,充分地、彻底地根治三废、利用三废已提至能源重工业地区各级政府、各部门、各企业的重要议事日程,三废的利用可给企业带来良好的环境和一定的经效益,具有环境效益、社会效益、经济效益一举三得的优越性。已被一些同类企业的实践所证明。府x县三联煤电化工有限责任公司利用外排兰炭尾气发电,不仅充分利用了现有的能源,实现了资源的综合利用,而且还可以为西北电网提供部分电能,部分缓解榆林地区的电力供应紧张。 本项

7、目建成后将为三联煤电化工有限公司实施可持续发展战略奠定良好的基础。总之,建设兰炭尾气发电项目,具有良好的综合社会环境效益,是国家鼓励发展的节能减排项目,不但可造福于子孙后代,同时也可为缓解全球变暖作出贡献。3 建设条件3.1 厂址条件3.1.1 厂址概况拟建厂址在距府x县的三道沟乡新庙村,地理坐标为东径1104719、北纬391104,海拔高度1052米。距野大公路约1公里,并与三联煤电化工有限公司进厂道路相通,利用原长城三联铁业有限责任公司废弃厂地,并新征部分土地,占地118.8亩,南距府店一级公路10公里,交通便利,厂址距庙沟门变电站约3公里。厂址地形较为平坦,属山麓斜坡堆积而成。该区域属

8、府x县煤电载能区规划中的庙沟门工业集中区。3.2 水源本工程由府x惠泉水务有限责任公司进行统一供水。合同价格4元/m,每天供应0.8万m,每年大约292万m,而实际每年使用大约40.5万m水。本工程对于生活污水及雨水排水采用合流制排放。工业污水采用综合净化方法进行处理,实现中水回用,达到零排放。根据初步测算,本项目建成后, 总的最大需水量为50.6m3/h,折合0.014m3/s。根据三联煤电化工有限公司水量平衡,水量是可以满足新建46MW热电厂项目用水的需求,且略有余量。因此,供水不成问题。3.3 燃料供应本项目所需燃料由三联煤电化工兰炭厂提供。兰炭尾气成分:净兰炭尾气的组成见下表。 兰炭尾

9、气(净干兰炭尾气)质量指标成分H2CH4CON2CO2O2V%11.810.821.7446.25.4热值8063.78kJ/Nm3 兰炭生产所产生的废兰炭尾气外排量为56275 Nm3/h,每吨兰炭产生的兰炭尾气约为562.75 Nm3/t,扣除兰炭生产自用4000 Nm3/h外,尚余52275Nm3/h可供电厂燃用。按锅炉热效率90 % 、兰炭尾气发热量8063kJ/ Nm3计算,可生产3.82MPa、450 的中温中压蒸汽140.6t/h。因此,当4台锅炉同时运行时,兰炭尾气量可以满足热电站的需要。因此,本项目建成后,燃料来源是有保证的。3.4电厂接入系统方案根据上述情况,初步设想电厂新

10、建46MW机组接入系统方案为:四台发电机,直接接到10kV主母线上,再经两台16MVA双卷变压器接入电厂35kV母线,35 kV出线两回,接入附近35KV变电站。4 工艺设想4.1 电厂厂区总平面布置 总平面布置应满足生产工艺流程的要求,根据生产性质、防火及工业卫生的要求,交通运输便捷,管理方便等条件,结合厂区地形及总体规划等,将热电厂进行分区布置。全厂共分五个功能分区;主生产区、冷却设施区、水处理区、变配电及辅助生产设施区。 4.2 装机方案 根据兰炭厂外排兰炭尾气量,按照燃用兰炭尾气的原则。拟定装机方案如下: 1、锅炉 型号: TG-35/3.82-Q 额定蒸发量: 35 t/h 过热蒸汽

11、压力: 3.82 MPa 过热蒸汽温度: 450 给水温度: 150 排烟温度: 150 热风温度: 170 锅炉热效率: 87.2 % 数量: 4 台 2、汽轮机 型号: KN6-3.43 额定功率: 6 MW 额定进汽温度: 435 额定进汽压力: 3.43 MPa 额定进汽量: 28.5t/h 额定排汽压力: 15.0KPa数量: 4 台 3、发电机 型 号: QF-K6-2 额定容量: 7.5 MVA 额定功率: 6 MW 额定转速: 3000 rpm 额定电压: 10.5 KV 额定电流: 688 A 功率因素: 0.8 效率 : 0.964 数量: 4台 4.3 燃气输配系统本项目

12、所用气体燃料-兰炭尾气由燃料供应点兰炭厂工艺工段的兰炭尾气放散口引接,采用架空管道输送到热电厂锅炉房外的兰炭尾气母管,再由兰炭尾气支管送至锅炉燃烧器供锅炉燃烧。兰炭尾气支管上设置水封阀、快速切断阀、电动调节阀、流量指示等安全设施及经济运行考核仪表。4.4 燃烧系统4.4.1 燃烧系统的特点 兰炭尾气管道输送来的兰炭尾气经上层和下层兰炭尾气燃烧器把兰炭尾气与热空气混合后送入炉膛内燃烧。热空气由送风机供给,并经空气预热器加热后进入兰炭尾气燃烧器后送入炉膛。4.4.2 拟定原则性燃烧系统 燃料消耗量见表4.4-1 兰炭尾气耗量表 表4.4-1 名称单位一台兰炭尾气炉四台兰炭尾气炉备注小时耗气量Nm3

13、/h1300052000日耗气量Nm3/h28600011440001d=22h年耗气量Nm3/h7800万31200万1a=6000h注:日耗量按22小时计,年耗量按6000小时计锅炉燃烧系统均采用单风机系统,即每台炉配一台送风机、一台吸风机。4.4.3 主要辅助设备的选型1)送风机 风量 Q=51095 m3/h 风压 H=5.112Kpa 电动机功率 N=110kW 380V 数量 1台/炉 2) 引风机 风量 Q=130000 m3/h 风压 H=3.2 KPa, 电动机功率 N=185kW 380V 数量 1台/炉 4.5 热力系统4.5.1 拟定原则性热力系统 1) 本项目选用四台

14、锅炉且汽轮机采用凝汽式机组,故主要汽水系统如主蒸汽、主给水系统均采用单母管切换制。 2)系统设四台除氧器。除氧器加热蒸汽采用汽轮机二段抽汽,不足部分由一段抽汽补充。 3)汽机采用三级回热加热系统。其中一段抽汽为调整抽汽,做高压加热器用汽。二段抽汽供除氧器的加热用汽。三段抽汽供低压加热器。 4)锅炉补充水为反渗透除盐水,采用直接补进除氧器的方案。为满足机组启动前灌水的需要,在除盐水泵出口处设一路补水进入凝结水箱。 5)锅炉连续排污采用一级扩容排污系统,四台炉设一台3.5m3的连续排污扩容器,排污水进入定期排污扩容器。全站设一台7.5 m3的定期排污扩容器。 6)每台汽轮机设两台凝结水泵,一台运行

15、,一台备用。 7)全站设一台1.0 m3的疏水扩容器及一个20 m3的疏水箱。除汇集全站管道及设备正常疏放水外,还考虑存放除氧器溢水及锅炉事故放水。疏水箱内的疏水通过疏水泵送至除氧器。疏水泵设两台,一台运行,一台备用。 4.5.2 主要辅助属设备选型 1)电动给水泵 型号: DG46-5012 流量: 46 m3/h 扬程: 600m 电动机功率:132kW 台数: 5台(4台运行1台备用) 2)凝结水泵 型号: 4N6 流量: 30m3/h 扬程: 58m 电动机功率:15kW 台数: 8台(4台运行,4台备用)3) 疏水泵 型号: ISR50-32-250B 流量: 10m3/h 扬程:

16、510kpa 电动机功率:5.5kW 台数: 2台(1台运行,1台备用) 4) 除氧器 型号: JR40 出力: 40t/ h 工作压力: 0.118Mpa 工作温度: 104 台数: 4台 5)1.0 m3疏水扩容器 1台 6)20 m3疏水箱 1台 7)3.5m3 连续排污扩容器 1台 8)7.5m3 定期排污扩容器 1台4.6 化学水处理 根据锅炉用水水质要求以及水源水质分析资料,水处理工艺流程如下: 水工来水机械过滤器活性碳过滤器5u过滤器高压泵反渗透装置缓冲水箱缓冲水泵钠离子交换器软化水箱主厂房。参见水处理原则性系统图。 再生系统: 食盐贮槽压力滤盐器钠离子交换器再生液进口。 反渗透

17、的的加药装置及反渗透的清洗系统由厂家全部供货。反渗透的浓水回收至反洗水源,以降低水耗。 该处理系统有成熟的经验。具有占地面积小、运行简单可靠、运行费用低等特点。整个水处理的运行均为PLC控制,反渗透的仪表和控制均由供货厂家负责。主要设备如下:水处理主要设备表编号设备名称及技术规范数量备注1机械过滤器:D=2000mm;H=1200mm32活性碳过滤器:D=2000mm;H=2000mm335保安过滤器;D=450mm 24高压泵:WDG65-1212.512型;25m3/h;150mH2O2电动机: 18.5kw25反渗透装置:出力9/h26钠离子交换器:D=1500mm;H=1600mm37

18、盐溶解器:D=1000mm18软化水泵:CZ40-200A型;40m3/h;50mH2O2电动机: Y160M1-2/11KW29清水泵:IS8065160型;35 m3/h;47 mH2O2电动机:Y160M22型;15KW210清水箱:直径D=5280;容积100m3111除盐水箱:直径D=5280;容积100m324.7 空冷系统4.7.1 采用空冷系统的必要性众所周知,水是一种资源。水资源的短缺已经严重威胁到人类的生存环境,因此节约用水已是目前全球范围内的一种趋势。xx地处我国北方地区,水资源严重匮乏,人均水资源远远低于国内人均值,如何在有限的水资源状况下,贯彻国家优化资源配置,加快中

19、西部发展,是一项重大决策问题。电厂是耗水大户,降低电厂的耗水量对水资源的合理使用,保持可持续发展有着重大的节水意义。目前,虽然电厂也在积极采取种种节水措施,但仍然要消耗大量的水资源。若要更有效地降低电厂的耗水量,就应该采用具有显著的节水效果的空冷技术。采用空冷技术后,可全厂性节水70左右,建设一座湿冷电厂的水量可以建设3到4座同样容量的空冷电厂。电厂初投资虽然增高了一些,但节约了有限的水资源和节省了长期的大量的水费。在富煤缺水的xx建设电厂,从宏观上讲,节约了有限的水资源配额,就为xx的可持续发展创造了良好条件,对于投资方来讲,能够充分利用煤水资源组合的优势,在一定的水资源的条件下,扩大建设容

20、量,使得电力工程能够顺利实施。所以,在xx建设电厂采用空冷技术具有深远的战略意义。4.7.2直接空冷系统方案每台机组需要配备空冷凝汽器的散热面积为68600m2。空冷凝汽器采用钢制大直径椭圆翅片管。椭圆管规格拟为10020mm,壁厚为1.5mm。 翅片规格为11945mm,厚度为0.35mm。 翅片管外表面均热浸锌进行防腐处理。空冷凝汽器管束分为顺流管束和逆流管束。每个管束宽约2.325m。管束高度:顺流为5.8m,逆流为4.5m。6个管束组成一个空冷凝汽器散热单元。每个散热单元以6个管束以接近60角组成等腰三角“”型结构,“A”形两侧分别为3个管束。每台机组的空冷凝汽器按3组(排)布置 ,每

21、组由3个冷却单元组成,其中2个为顺流空冷凝汽器,1个为逆流空冷凝汽器。每台机组的平台面积为24.524m2。有效进风口高度:10m。每组空冷凝汽器配置轴流式风机。每台机组共配置6台风机。 风机参数: 顺流风机 逆流风机风机直径 (m): 4.87 4.87风机转速 (r.p.m): 250 250风机轴功率(kw): 50 50风机台数(台): 4 2 连接低压缸的主蒸汽排汽管拟采用一条DN1200mm的焊接钢管;连接各组(排)的蒸汽输送支管(蒸汽分配管)拟采用DN1000mm的焊接钢管。4.8 供排水系统4.8.1 综述46MW汽轮机排汽冷却采用直接空冷方式。辅机与工业设备冷却水采用带机力通

22、风冷却塔的二次循环供水系统。电厂供水水源由三联公司兰炭厂已有的供水系统协调供给。电厂排水采用分流制排水系统,生活污水在厂区内经化粪池预处理,处理后归入朔城区焦化厂污水系统进行统一处理;工业废水设回收利用供水系统;厂区设雨水排水系统,雨水汇流后排入厂区南侧的排洪河道。4.8.2 辅机与工业设备冷却水系统工业循环冷却水量由下表所列: 表6.8-1 46MW直接空冷机组辅机工业循环冷却水量 (m3/h)序号工程夏季冬季1发电机空冷器冷却水4804202汽轮机油冷器冷却水2402003工业设备冷却水80604合计800680循环水泵和机力通风冷却塔、循环水管直径具体见下表。 循环水泵和机力冷却塔选择循

23、环水泵型号KQL150/250-18.5/4流量m3/h240扬程m17电动机功率Y180M4/18.5KW台数台5机力通风冷却塔形式方型逆流式出力t/h200进出口温度差810台数台5循环水供水泵布置在集中水泵房内。循环水水质稳定处理详见6.6化学水处理部分。 冷却塔选用五套,夏季五套运行,其它季节四套调节运行。为改善冷却塔的通风条件和节省占地面积,冷却塔布置在冷却水池的顶面上。冷却水池为钢筋混凝土结构。4.8.3 全厂用水量统计全厂夏季和冬季用水量统计如下表所列:46MW空冷机组夏季用水量统计表 (m3/h)序号用水项目用水量回收水量耗水量备注1冷却塔蒸发损失(P1=1.3%)10.401

24、0.42冷却塔风吹损失(P2=0.5%)4043系统排污损失(P3=0.9%)7.207.2注14工业设备冷却用水20200注15化学水车间用水24018回收4 m3/h6生活用水3217其它用水100108合 计20注:1、接回收水系统。46MW空冷机组冬季用水量统计表 (m3/h)序号用水项目用水量回用水量耗水量备注1冷却塔蒸发损失(P1=1.3%)8.8408.842冷却塔风吹损失(P2=0.5%)3.403.43系统排污损失(P3=0.9%)6.1206.12注14工业设备冷却用水20200注15化学水车间用水24018回收4 m3/h6生活用水3217其它用水100108合 计注:1

25、、接回收水系统。 为节省用水量,46MW汽轮机排汽采用了直接空冷系统,从而消除了电厂主要的耗水点;对工业设备冷却回水进行了回收利用,作为辅机和工业设备循环水系统的补充用水;对工业废水进行回收利用,作为电厂的杂顶用水。全厂总用水量夏季为50.6 m3/h,冬季为47.36 m3/h。4.9 电气部分本工程新建4台发电机组,根据发电厂和以35KV线路供电的特点,提出下面的主接线方案:电厂的四台6MW发电机的出口电压为10.5KV,也设发电机电压母线,10KV母线采用单母线分段的接线形式。10KV母线再通过两台主变压器升压到35KV系统,35KV系统为单母线接线,拟以35kV并网线两回与附近的35K

26、V变电站联网(一回工作,一回备用)。4.10 热力控制 热力系统为母管制系统,设置机炉电集中控制室。集中控制室布置在运转层,集中控制室后面是电子设备间和锅炉配电箱室。 化学水处理系统在各自车间的控制室控制。4.11 土建部分主厂房围护结构拟采用粉煤灰砌块或空心砖砌筑。主厂房按二级耐火等级进行消防设计,主要出入口、楼梯间,疏散通道的设置均要满足安全疏散的要求,满足现行各防火规范的要求。建筑立面处理力求简洁大方,色彩明快,既要与周围建筑协调,又要充分体现现代化工业建筑特点。电厂土建部分建(构)筑物一览表 表4.11序号名称结构形式基础类型建筑面积/体积1主厂房钢筋砼框排架钢筋砼条形基础5788 m

27、2/5274m32配电设施砖混结构钢筋砼条形基础2115m2/1075 m33化学水处理车间砖混结构钢筋砼条形基础359.1 m2/1839.2 m34循环水加药间砖混结构钢筋砼条形基础57.6 m25烟囱砖混结构钢筋砼条形基础3.0m6循环水泵房砖混结构钢筋砼条形基础108 m2/540 m37机力通风冷却塔钢筋砼薄壳结构钢筋砼条形基础8喋网井砖混钢筋砼条形基础10 m39滤网井钢筋砼钢筋砼条形基础24.55 m3 5 . 环境保护5.1 建厂地区的环境现状厂址区域内无大型污染企业,大气污染属煤烟型污染,主要污染源为周围的一些企业,周围大多数为农村地区,环境空气质量一般。5.2 设计依据及执

28、行的环境保护标准5.2.1 设计依据见本报告1.2参考a、火力发电厂可行性研究报告内容深度规定(DLGJ118-94);b、电计(1996)280号火电行业环境监测管理规定;5.2.2 环境保护标准建设工程环境保护设计规定(87)国环字第002号;建设工程环境保护管理条例中华人民共和国国务院第253号(1998);中华人民共和国环境保护法(1989年12月颁布);关于环境保护若干问题的决定国务院(国发199631号);中华人民共和国大气污染防治法(2004年4月29日);中华人民共和国水污染防治法实施细则(2000年3月20日);工业企业设计卫生标准(TJ36-79)中的居住区大气中有害物质的最高容许浓度。5.3 建设项目的主要污染物5.3.1本工程与环境保护较密切的工艺及工程特点5.3.1.1生产工艺 本项目为燃气发电项目,是将兰炭厂的多余放散的荒废兰炭尾气,通过电厂的生产工艺转化为输送方便、利用便利和用途广泛的电能,即兰炭尾气的化学能热能机械能电能

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