镁业冶炼余热综合利用发电工程可行性研究报告

业冶炼余热 综合利用工程 可可 行行 性性 研研 究究 报报 告告 X 省工程咨询中心 能电力设计有限公司 2011 年 12月 20 日 X X 目 录 1 概述 1 设计条件及范围 1 区概况及工程项目现状 2 目提出的背景及建设的必要性和可行性 4 行性研究主要设计原则 6 2 电力系统 8 述 8 入系统方案 8 3 烟 气余热情况 9 气余热现状 9 气余热数据 9 4 厂址条件 10 址地理 10 通运输 10 厂水源 10 土工程 10 文气象 11 5 循环经济实施工程设想 14 厂总体 规划及总平面布置 14 机技术方案 17 力系统 24 厂房布置 26 气系统 27 制系统 29 学水部分 31 排水系统 34 暖、通风及空调系统 41 筑部分 44 建部分 45 6 环境保护 48 述 48 设项目的主要污染源和主要污染物 49 计依据及执行的环境标准 50 制污染物的初步设想与影响分析 51 化 52 境管理与环境监测 53 境保护投资估算 53 7 劳动安全与工业卫生 55 X X 述 55 火、防爆 55 毒、防化学伤害 57 电伤、防机械伤害和其它伤害 58 暑、降温、采暖、防潮 59 噪声、防振动 60 它安全措施 63 动安全及工业卫生机构与设施 63 8 节约资源和合理利用能源措施 64 工程应遵 循的节能标准及节能规范 64 目所在地能源供应概况及分析 64 工程设计所采取的节能措施及效果 64 阶段节能设计设想 66 9 运行组织与设计定员 69 厂运行组织机构设置 69 厂设计定员 69 10 工程实施条件及轮廓进度 70 目实施条件 70 方施工条件 70 要大型机具配备 70 要施工方案 71 应能力 71 通运输条件及大件设备的运输 71 廓进度安排 72 11 投资估算及财务评价 73 资估算范围 73 资估算 73 业财务效益分析 73 术指标 79 12 实施循环经济的评价意见 81 述 81 程建设的主要指标 81 工程贯彻循环经济的评价 83 论意见及建议 83 X X 附图目录： 序号 名 称 专 业 代 码 1 厂区总平面布置图 电气主接 线图 热力系统图 硅铁余热烟风系统图 金属镁精炼车间余热烟气系统图 煅烧车间余热烟气系统图 主厂房零米平面布置图 主厂房横剖面布置图 水量平衡图 0 技术供水系统图 1 空冷岛平剖面布置图 2 锅炉补给水处理系统图 3 全厂自动化系统规划图 X 附表目录： 建设项目投资估算及财务评价表 表一 总估算 表 表二 现金流量表 表三 贷款偿还预测表 附附 件件 ： 锅炉补给水 水质分析报告 X 镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 1 1 概述 设计条件及范围 计 依据 合金有限公司 关于委托开展 合金有限公司 冶炼余热 发电 工程可行性研究报告的函 。 合金有限公司 镁业冶炼余热 发 电工程可行性研究主要设计原则会议纪要 。 火力发电厂可行性研究报告内容深度规定 （ 5375。 火力发电厂设计技术规程以及各专业有关技术规程规定 。 火力发电厂前期工程设计守则（可研篇）。 ？ 合金有限公司 提供的 基础 文件及资料 。 国务院关于加快发展循环经济的若干意见（国发【 2005】 22 号） 。 内蒙古自治区包头钢铁设计院 提供的 冶金 生产项目可研报告 。 国务院关于加强节能工作的决定 （国发【 2006】 28 号） 设地点、规模、进度 建设单 位 :X 县 合金有限公司。 建设地点 :X 县老高川乡 石尧店村 区内 。 建设规模 :本期工程建设 26接空冷、凝汽式汽轮发电机组，综合利用镁合金公司余热，不考虑扩建。 建设进度 :本期工程计划于 2012 年 3 月开工建设， 2012 年 11 月第一台机组投产发电， 2012 年 12 月第二台机组投产发电。 究范围 本 次 可行性研究仅对 X 县 老高川乡石尧店村 厂址 的建设条件进行分析研究，不再进行其他厂址的比较选择。 根据厂址现有用地范围优化研究电 站 总体规划方案。 作 为 节能减排 项目，将对 本 期 26 组全部生产系统及布置的 方案进行 可行性研究，提出 综合利用 流程图，着重研究 冶炼余热综合利用发电 装机方案 、 电气系统、烟气余热 供应系统、水源、环保、工程地质 、 厂区条件等电厂建设的外部条件，并提出工程各工艺系统的方案设想，重点是主厂房布置， 做 出本工程的投资估算、经济效益分析与评价。 X 镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 2 区概况及工程项目现状 域 概况 X 县位于 X 省北部，总面积 3229 平方公里，总人口 21 万人，县人民政府驻 X 镇。X 县位于 X 省最北部，榆林地区东北部，北纬 38 度 42 分至 39 度 35 分，东经 110 度 22分至 111 度 14 分。北与内蒙古自治区伊克昭盟准格尔旗、伊金霍洛旗接壤；东与山西省忻州地区河曲县、保德县隔黄河相望；西南部与 X 省神木县毗邻。土地面积占榆林地区总面积的 占 X 省总面积的 县城至神木 83 公里，至榆林 219 公里，至省会西安 895 公里，至山西省省 会 太原 370 公里。辖 X（永安）、麻镇（麻地沟）、哈镇（哈拉寨）三镇和黄甫、古城、墙头、海则庙、高石崖、大岔、清水、木瓜、孤山、庙沟门、三道沟、老高川、大昌汗、新民、田家寨、王家墩、武家庄、碛塄、付家（土旁加焉）、赵五家湾 20 个乡； 362 个行政村、 1350 个自然村 .。 县域内地形 总的地势是西北高、东南低，海拨高度在 780 米至 之间。县境内的最高处为新民乡的新民山；最低处为王家墩乡的黄河沿岸浅滩。 X 县河流较多。一级河流有黄河；四级河流有皇甫川（黄甫川）、孤山川、脖牛川；五级河流有十里长川、清水川、石马川、胡桥沟、大板兔沟、永兴沟；六级河流有阳湾川、地界川、木瓜川、红寺沟及黄羊城沟。长 1 公里以上的沟道有 1245 条。其中 50 至 100 平方公里流域面积的河流有 6 条，均属黄河水系。黄河自 X 县墙头乡入境，流经九个乡镇，流程 103 公里，占黄河全长的 多年平均流量为 822 立方米 /秒。洪水期最大流量可达 11500 立方米/秒；皇甫川县境内流程 48 公里，年径流量 立方米，年输沙量 6120 万吨；最大流量 8400 立方米 /秒。县城东部的黄河天桥水电站，装机容量为 瓦，度。全县 23 个乡镇全部通电。 由于靠近黄河， 全县水资源，地表水年径流量为 下水 立方米 /年，可采量为每年 立方米。孤山川水能资源储量为 7070 千瓦。 X 县煤炭储藏面积达 950 平方公里；初步探明储量就有 200 亿吨，其中侏罗纪煤 150亿 吨，储藏面积 650 平方公里，分布在 8 个乡。煤层地质构造简单，层位稳定，埋藏浅，宜于露天平峒开采。 X 煤属世界优质煤，平均发热量为每公斤 6900 至 7200 大卡；灰分仅占 5硫仅占 磷仅占 属特低硫、特低磷、特低灰、中高发热量；不粘和弱粘长焰优质动力煤和化工用煤。 近年来，国家实施西部大开发战略，为西部地区提供了良好的政策环境和机遇，国家重点支持西部地区交通、能源建设项目，加大对基础设施、生态建设和重点工程的投 X 镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 3 入；支持以资源开采为主的城市和地区加快发展 可持 续产 业和配套产业，为榆林市和 X 县 抓 住 西部大开发机遇，立足能源优势，促 进 全县经济快速发展，工业已基 本 形成了以煤炭为龙头，电力、化工、建材为骨干的地方工业体系。随着国家西部大开发战略的推进和陕北能源化工基地的建设，将为本地区经济进一步快速发展提供良好的投资环境。 目现状 合金有限公司位于 X 县老高川乡石尧店村，地处 X 县的西部、神府煤田腹地，周边与县域内的大昌汗乡、新民镇、三道沟乡、庙沟门镇相临，北与内蒙古伊旗羊市塔镇接壤、南与神木县店塔镇一水相连 。 合金公司 始建于 2008 年 4 月， 2010 年建成投产。年生产镁合金 2 万吨、硅铁 2炭 36 万吨，煤焦油 吨。其中生产的金属镁和镁合金获国家认证中心 证，并取得自营出口权，产品远销日本、美国、韩国等国家。 金属镁合金及其辅助产业均为资源型、高耗能产业，竞争激烈，如何有效降低成本成为制约企业竞争力提高的瓶颈， 合金公司本着打造科技创新型、资源节约型、安全标准型、环境友好型、建设效益最优化企业的宗旨，拟利用生产设施废弃热源点，将其回收利用，一方面，降低污染，取得良好 社会效益；另一方面，利用废弃热能发电，降低生产成本，取得良好经济效益。综合现有生产装置，主要有以下热源点： 还原车间高温镁渣，渣量： 15t/h，温度： 1200 ， 目前直接 自然堆放 ，通过空气自然冷却，热污染严重，特别是在夏季排放造成车间内工作环境恶劣；针对目前还原罐金属镁出渣劳动强度大、工作环境恶劣的特点，公司已经和有关科研院所在合作研究镁渣通过压缩空气输送， 采用分步补气的办法，镁渣被压缩空气冷却，温度不断降低，具备向水泥厂的冷态输送要求，压缩空气则被不断加热，最终形成高温热风，温度达到 400 左右 。 精炼车 间高温烟气，流量： 26000h，温度： 650 ，目前主要是直接排放，热污染较为严重； 煅烧车间 两台回转窑煅烧后烟气的温度相对比较高， 达到 700 ，流量： 39000h，主要 其利用方式主要是 设置管道式余热锅炉，共两台，单台 出力 12t/h， 所产生蒸汽主要用来射汽抽真空。金属镁 原设计还原时间 为 8 小时，实际还原时间 12 小时，用汽量降低到 4 8t/h，未有效利用锅炉容量， 余汽冬季用来采暖，夏季大部分对空排放， 既造成介质的损失，也造成环境污染； X 镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 4 硅铁冶炼，主要为高温烟气，流量： 155000h，温度 ： 450 ，目前设置主要通过混冷风降温后进入布袋除尘器除尘，排入烟囱。高温烟气携带能量不但被浪费掉，又额外增加吸风机的出力，增加运营成本。 针对以上热源点，高温烟气采用管壳换热式余热锅炉产生低压参数蒸汽，高温镁渣能量则利用现场试验成果，利用换热后热风设置管壳换热余热锅炉，此技术西安交通大学已经有试验成熟技术，拟用在本工程上。以上热源点产生蒸汽，混合后进入汽轮机做功，带动发电机发电。 目提出的背景及建设的必要性和可行性 为了保证国民经济健康、快速的发展，国家发布了国民经济和社会发展 “ 十 二 五 ”归化纲 要；近期针对能源利用，国务院又相继出台了节能减排综合性工作方案，主要是为了控制能源消耗迅速增加，污染物排放进一步加大的局面，要求运用经济和法律，包括必要的行政手段， 以科学发展观为指导，按照党的十七大提出的走新型工业化道路要求，以转变发展方式为主线，以降低资源消耗、减少废物排放和提高资源产出效率为目标， 加快建设资源节约型、环境友好型社会，自觉实现从重经济增长轻环保到经济和环保并重的转变，从环保滞后经济发展到同步发展的转变。 把建设资源节约型和环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置 开展资源合理利 用，是我国的一项长期的重大技术经济政策，也是我国国民经济和社会发展中一项长远的战略方针 。 为贯彻落实国务院转批国家经贸委等部门关于进一步开展资源综合利用意见的通知（国发 【 1996】） 有点老搜一下节能减排的新政策 等文件的精神，国家经贸委于 2000年 7 月下发了 关于印发资源综合利用电厂（机组）认定管理办法的通知，该办法适用于全国所有的资源综合利用电厂（机组）。该管理办法中明确指出：资源综合利用电厂（机组）是指利用余热、余压、城市垃圾、煤矸石（石煤、油母页岩）、煤泥等低热值燃料生产电力、热力的企业单位。 对于以工业余热、余压为工质的资源综合利用电厂，应依据产生余热、余压的品质和余热量或生产工艺耗汽量和可利用的工质参数确定工业余热、余压电厂的装机容量，并且特别指回收利用工业生产过程中产生的可利用的热能及压差进行发电的企业。 为了积极响应国家产业政策及能源政策， 合金有限 公司依据自身 用能及耗能情况 ， 利用 金属镁 冶炼 中产生的 余热 ，废渣 ， 建设一座环保型、资源综合利用 发电 工程。在用能过程中，始终把握 “ 节约能源、回收循环、废物再用 ” 三个 原则 ，始终寻求消耗最少的能源，生产出最多产品的 技术 方案；利用 废气 ， 废 渣 ， 循环利 用能源 ，达到经济 X 镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 5 环保、 生产最优化，探索出一条循环发展的经济模式 。以这三方面为用能的管理理念，使能源的使用更加合理化、 全面化 ，同时在产品结构、产出效率、资源节约、环境保护等方面都达到行业先进水平 。 本项目利用 金属镁 和硅铁 冶炼 中产生的 余热 、 废渣 生产热能 、电能 ，电厂的产品 热能和 电能 又 将回用于冶金生产，这套系统回收了 金属镁 冶炼 中 产生的大量的低热值废气、 废渣， 减少了生产排放废气对环境的热污染， 不仅 解决了能源浪费问题， 而且还 改善 了当地的 环境质量 。 这将给企业带来巨大的经济效益和社会效益，是典型的循环经济的范例。 图 1 所 示为 X 镁 业 冶炼余热综合利用 流程图 。 图 1 X 镁 业冶炼 余热综合利用 流程 图 本项目具备以下特点 ： 本工程系资源节约型项目 金属镁煅烧车间和精炼车间均采用煤气为燃料， 对其排放的 高温烟气 如不利用，必将造成对余热资源的浪费以及对环境的污染。 另外， 金属镁冶炼的配套 设备 硅铁电炉在生产 硅铁的 过程中也将产生一部分高温烟气。 本工程 采用 烟道式 余热锅炉 综合利用 金属镁冶炼 和硅铁电炉 生 产 中 排出 的 这部分 高温烟气 ， 产生高温蒸汽带动汽轮发电机组发电 。 X 镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 6 它的建设 将能 提高 X 县 合金有限公司的产品利用等级， 使其 废气余热 得到 充分合理利用， 改善了能源结构，促进 了 企业 经济增长方式的转变。 本工程系环境 友 好型项目 金属镁还原车间生产金属镁时同时还将排出一定量的工业废渣，这些镁渣如不加以利用，将会造成其大量的排放堆积，占用大量的土地资源，同时对农作物和周围环境也造成极大的影响；镁渣随着雨水的冲淋汇入江河湖泊会对水体造成极大影响，严重危机到人类的身体健康及农作物的生长。还原车间排出的镁渣温度能达到 1200 ， 利用西安交通大学能动学院的流化技术 ，可 利用其能量，产生低压参数蒸汽，推动汽轮 发电 机 组做功发电。 硅铁电炉在冶炼过程中将产生大量的烟尘，如不治理 将严重污染环境。硅尘中 量在 90%左右，是优良的水泥掺和剂，对于提高水泥的强度和加强混凝土的致密性十分有效。同时， 硅粉在耐火材料、石油工业等方面均有广泛的用途。 目前 硅微粉收集及运输技术已经成熟 且已应用于工程实际 。 因此，有效、合理地利用镁渣 及硅微粉具有显著的环境效益和经济效益。总之，镁渣 及硅微粉 的合理回收充分实现了废物的循环利用，做到了废弃物的零排放。这也将使本工程成为 环境 友 好型的项目。 拟建设的 26热综合利用 发电机组的 废 气消耗量为 414000h，按年运行小时数 7200 小时计，经计 算，相当每年节约标煤 吨，相应年减少 放 放 232 吨， 放 ， 回收镁渣 108000 吨 ，回收硅微粉 3629 吨 ，符合国家节能减排政策。 总之， 本工程建成后， 企业资源产出效率 可 达到 同行业 领先水平；单位产品能源、水、原材料消耗显 著 降低，低于行业平均水平；废物循环利用水平大幅度提高，固体废物基本上实现综合利用， 废气、余热等 将得到 充分合理利用 ；污染排放量大幅度降低，“三废”排放 将能 达到 行业 领先水平。 行性研究主要设计原则 本工程总的设计原则为：技术先进、方案合 理、节能环保。 建设规模： 2 6接空冷凝汽式 机组 ， 计划 2012 年 底 投产 。 建设厂址： 根据余热发电的特点，项目选址 X 县老高川乡石尧店村 合金公司硅铁生产台段，布置在硅铁生产装置侧面，距离金属镁车间 300 米，距离公司总降站50 米，处于厂区负荷中心。场地已经做到三平一通，建设区域自然条件良好，不受当地文物、景点及军事设施等影响，地质方面无新构造活动，属地质构造稳定地段，可以建厂。 X 镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 7 供水水源： 根据业主与 X 县 水务公司 达成的协议， 采用 X 县水务公司专供工业园区的黄河水为生产水源 。 化水系统： 根据水质情况，采用 过滤 +反渗透工艺，采用 制。 主机选型与主厂房布置：锅炉为 对流换热式 余热 锅炉，汽机拟采用 6接空冷 凝汽式机组， 配套两台 6轮发电机 。 根据该电站的特点及建设规模，接入系统方案初步拟定为：内设置发电机电压母线（为单母线），发电机通过真空断路器与母线相连接。10线再经 一回 10缆联络线与 合金 有限 公司 内部 110降站 10线 侧连接 。 热工控制 ： 采用机、炉、电集中控制方式，设一个单元控制室。 投资估算及财务评价 ：主要包括电厂范围内的所有子项的工程造价， 并根据总投资对项目的赢利性进行分析。 金川鸿泰镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 8 2 电力系统 述 榆林地区电网属陕北电网，并通过天桥电站 110线与山西联网。陕北电网由330网及 110网组成， 330路南起黄陵与关中的金锁关 330电站相接，北经延安、榆林至神木。全长单回架空线，长约 400 多公里。 110网架覆盖全榆林市。鉴于陕北 330陕北重化工基地建设如火如荼，而目前 110适应陕北能源、化工的大发展，加强电网的建设， X 省电力公司 已在陕北增设第二回 330路，即桃曲 延安 榆林 神木 330路。其中桃曲延安段 2004 年底已经建成， 2005 年底又延伸至榆林、神木。神木至 X 双回 330 此， X 县主干网为 110 入系统方案 根据该电站的特点及建设规模，接入系统方案初步拟定为：内设置发电机电压母线（为单母线），发电机通过真空断路器与母线相连接。10线再经 一回 10缆联络线与 合金 有限 公司 内部 110降站 10连接。 金川鸿泰镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 9 3 烟 气余热情况 气余热现状 合金公司 废弃能源主要来源于金属镁冶炼、硅铁冶炼 生产过程中产生的废气 、 废渣 。 金属镁冶炼车间 设置两台 回转煅烧窑，用于白云石的煅烧 。 目前每台回转窑后面配置了 1 台余热锅炉，余热锅炉后面配置了引风机和正压布袋除尘器。 精炼车间产生的烟气在烟道内设置了一个空气预热器， 用于预热精炼车间燃烧用的空气，这部分热消耗很小，还有很大一部分 烟气 热量没有利用。 合金有限公司硅铁电炉高温烟气的流程是：电炉高温烟气 旋风除尘器 引风机 布袋除尘器 排入大气。高温烟气在进入布袋除尘器之前需要 冷却到布袋滤袋承受温度以下，采用混风的形式冷却烟气，既浪费了宝贵的余热资源，又对周边环境造成了热污染。 气余热数据 目前 金属镁冶炼 煅烧车间 单台 余热锅炉的参数为烟气温度 700 ，烟气量为39000h， 共计 78000 h。 两台 硅铁电炉产生的高温烟气参数 根据业主提供的数据， 每台 电炉的 烟气量 约 04h，烟气温度 450 。 精炼车间的余热烟气 经过现场测得预热器后烟气量 为 26000 h，烟气温度 为650 ，余热 利用 潜力很大 。 金川鸿泰镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 - 10 - 4 厂址条件 址地理 合金有限公司成立于 2008 年，投资 8000 万元，致力于镁合金冶炼，煤化工产业，位于 X 县老高川乡石尧店村。 交通十分方便 。集中区范围内为荒沙沟壑和沙丘，不占耕地。考虑项目建设的目的是在于对硅铁生产过程中的副产品进行综合利用，本着电厂厂址就近硅铁生产线布置，以节约项目投资的原则，本工程只选定一个厂址，即 X 县老 高川乡 铁 厂内，本阶段对上述厂址进行可行性研究的工作。 通运输 铁路运输： X 县境内现有神保线、神朔县、韩和线三条铁路，年运力可达 1 亿吨，铁路运输条件便利，电厂大件可通过铁路运到孤山集运站。 公 路运输：全县形成以包府路为主干线的交通运输网络，公路通车里程 泥路 30 条 里，到年底公路通车里程将达到 里，地方公路养护完成好路里程 252 公里，年平均好路率达 70%，公路运输条件方便。 厂区周边地区乡镇公路发达， 交通运输条件方便，大件运输可在火车卸货场再通过公路运到厂区。 厂水源 为推进节水型社会建设，乡镇水资源匮乏的现状，同时厂区地处北方寒冷地区，机组采用直接空冷机组，以节约用水。本工程 26组正常运行时， 平均用水量约为 13m3/h,按年运行按 7200 小时计算，年总用水量约为 电厂用水与硅铁生产用水一起规划由西北部高台的 兰炭 生产区统一提供。生活用水、消防水也由 兰炭 生产区供给。 土工程 X 县位于长城沿线陕北黄土高原东北部和毛乌素沙漠的南缘， X 省的最北端，晋陕蒙三省（区）交界。 本地区土层性状及工程地质特性分述如下： 形地貌 场地植被稀少，除少量稀疏灌木外基本是波状沙地。场地地势开阔面积较大，有充分的发展用地。地层由表层风积粉细砂、冲湖积细砂及侏罗系煤系地层构成。 厂址地段现为荒地砂层厚度约 5 10 米，呈半固定的风积砂 丘。 土工程条件 金川鸿泰镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 - 11 - 根据建设单位提供的拟建厂址附近其他项目的岩土工程勘察报告推知，场地地基土主要由表层风积粉细砂、冲湖积细砂与第四纪中更新世（ 土状粉土组成。根据岩性及工程特性的不同自上而下可分 4 层。各地层特征描述如下： O 填土：浅黄色，主要有黄土状粉土组成，混钙质结核，结构疏松，多呈絮状结构，局部可见块状土，欠压密、稍湿、松散、层厚 底深度 新近平整场地时填沟而成。 黄土状粉土：浅黄 状结构，稍湿、硬塑，具白色钙质条纹和黑色斑 点，摇震反应不明显、低韧性、无光泽、弱胶结，含钙质结核，层厚 底深度 地内均有分布，场地土不具湿陷性，工程特性较好。承载力特征值 180 黄土状粉土：浅黄 状结构，稍湿、硬塑 坚硬，具白色钙质条纹和黑色斑点，摇震反应不明显、低韧性、无光泽、强胶结，含钙质结核或钙化土，局部地段结核成层或透镜体分布；局厚 底深度 地内均有分布，场地土不具湿陷性，工程特性较好。承载力特征值 200 黄土状粉土： 浅黄 状结构，稍湿、坚硬，具白色钙质条纹和黑色斑点，摇震反应不明显、高韧性、高强度、无光泽、强胶结，含钙质结核或钙化土，局部地段结核成层或透