煤矿矿区水源热泵及余热废热综合利用可行性研究报告Word文件下载.docx

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XX矿业（集团）有限责任公司

项目负责人：

（董事长）

XX矿业（集团）有限责任公司的前身为成立于1878年（清光绪·

四年）的中兴矿局，1956年成立XX矿务局，1998年改制为XX矿业（集团）有限责任公司。

经过近几年的快速发展，现已发展成为一个集煤炭生产与加工、机械研制、煤焦化工、热电联产、建筑建材、铁路运输、造船水运、森林采伐、地产物流、家用电器、地质勘探、工程设计与监理、生物工程及加工贸易等于一体，发展区域涉足“五省多国”的大型企业集团。

为全国企业500强，全国纳税200佳，山东省百强企业，被中宣部、国务院国资委授予“全国典范企业”。

近年来，XX矿业（集团）有限责任公司以科学发展观为指导，坚持走新型工业化道路，创新发展思维，以建设资源节约型、环境友好型企业为目标，按照“资源循环式利用、企业循环式生产、产业循环式组合”的思路，大力拓展以煤为基础，电、化、建综合利用为支撑的循环经济新产业集群，努力转变经济增长方式，塑造企业竞争新优势，逐步进入资源综合利用、能源高效转化、经济快速增长、效益稳步提升的良性发展轨道。

1.1.2可研报告编制单位

1.1.3水源热泵及余热废热综合利用节能示范项目设计和实施单位

山东同方能源工程技术有限公司

法人代表：

黄德洪

山东同方能源工程技术有限公司是北京中青国能投资控股、专业致力于以节能减排科研、投资、运营、生产等于一体的集成服务型的高科技企业。

公司是典型的青年创新、创业、就业标杆企业，依托清华大学和中国矿业大学雄厚的科研技术实力，整合国内一流的专家团队，倾力打造中国工业节能领军企业。

公司注册在泰安高新技术开发区，是开发区的重点企业之一。

山东同方专注于工业节能。

二〇〇七年，分别完成了自主创新和具备自有知识产权体系的煤矿井下降温除湿系统、煤矸石砖厂余热综合利用系统、煤矿井口防冻系统、电厂循环水供暖系统及热电厂整体运营及节能改造等多个独创性的标杆项目。

预计2008年度企业销售总额会达到1.7亿元，中青国能-山东同方将迅速成长为国内节能行业的标杆企业，尤其会成为在工业节能主要是煤基产业链上的节能集成服务方面的领航和示范企业。

同时，公司采用合同能源管理（EMC）的模式完成多个节能投资项目，并和开滦建设集团、韩国三星株式会社达成战略合作伙伴关系，共同开展中国的节能减排事业。

山东同方是新矿集团和泰山玻纤的合作共建单位，双方设有合作共建办公室，承接两个大型企业集团的节能减排项目，协助两家集团完成“十一五”期间的节能减排任务。

山东同方设有节能专家委员会，汇集了中国工程院院士江亿、中国煤炭科学院院长朱德仁、中国电气与节能学会会长-奥运场馆电气节能总工程师洪元颐、世界银行中国能效项目首席专家徐飞、清华大学燃烧中心-博士生导师吕俊复、清华大学燃烧中心、锅炉节能专家蒋文彬、中国煤炭工业清洁生产中心主任张绍强…等一批国内一流节能专家作为公司发展的坚实技术后盾。

1.2项目提出的背景和建设的必要性

1.2.1项目背景

近年来，随着我国工业化、城镇化进程加快，我国能源消费增长速度明显快于经济增长速度，经济发展面临的能源约束矛盾日益突出，主要矿产资源人均占有量不足世界平均水平的一半，能源利用率只有约32%，比国外先进水平低10多个百分点。

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》提出“十一五”期末单位国内生产总值能源消耗比“十五”期末降低20%左右，主要污染物排放总量减少10％的约束性指标。

今年“两会”期间，国家领导人和专家再次强调了大力扶持节能型电采暖新技术、推进热泵、蓄能等新技术、新产品的开发、研制和应用，并对一些已投产、正在运行的节能产品进行了充分的肯定。

在国家发改委公布的全国千家高耗能企业中煤炭行业有58家，XX矿业（集团）有限责任公司是其中之一。

为此，XX矿业（集团）有限责任公司加强“3341”节能减排系统工程实施，拟实施以下重点工程。

1.2.2项目建设的必要性

1.2.2.1符合国家宏观形势发展的需要

节能是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是当前一项极为紧迫的任务。

能源短缺和环境污染已成为全球性的两大危机，严重威胁着人类的生存与发展。

政府在“十一五”规划纲要中，第一次将“单位GDP能耗降低20%，主要污染物排放减少10%”作为两项约束性“硬指标”列入发展目标。

可以预见，中国经济社会发展在未来很长一段时间内都会将节能降耗促进经济结构调整和经济增长方式转变摆在更加突出的战略位置。

煤炭企业是能源消耗大户，作为XX矿业集团实施节能降耗工程刻不容缓，煤炭系统节能改造及余热废热资源利用工程的实施，能够节约大量的能源，在提高企业经济效益的同时，还能够为国家实现“十一五”规划目标贡献自己的力量。

1.3编制依据及研究范围

1、山东同方能源工程技术有限公司所做的山东新巨龙能源公司矿区矿井水余热综合利用可行性分析报告；

2、新汶矿业集团公司潘西协庄煤矿副井新风系统井口防冻工程方案；

3、国家及山东省有关政策、法规、规定；

4、现行有关技术规范、规定；

5、国家发展改革委员会关于项目可行性研究报告内容深度规定要求；

6、XX矿业（集团）有限责任公司各矿区供暖用热系统平面图；

7、《中华人民共和国节能技术政策大纲》2006

8、《建筑给水排水设计规范》；

GB50015—2003

9、《国家节能减排综合性工作方案》（2007）；

10、《地源热泵系统工程技术规范》GBJ50366-2005

11、《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87

12、《建筑设计防火规范》GBJ16-87

13、《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002

14、《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2002

15、《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95

16、《简明空调设计手册》

17、《建设项目环境保护管理条例》国务院令第253号

18、国家发展改革委节能中长期专项规划[发改环资[2004]2505号]；

本项目可行性研究的范围，主要依据XX矿业（集团）有限责任公司提出的项目设想，从施工规模、技改方案、技术成熟和设备先进的方面选择，节能技改工程建设、投资和经济效益等方面研究其在技改技术和经济上的可行性，并提供一个投资省和经济回收快的最佳改造方案。

并做出分析结论，拟定项目技术方案，估算建设所需资金，为决策提供依据。

编制设计方案，包括工程方案比较及推荐方案的设计，设备配置、工期、质量要求，并进行经济指标估算。

本报告重点对XX矿业（集团）有限责任公司下属单位节能技术改造项目进行方案设计、可行性分析，并注重环境保护、资源循环利用，提高资源利用效率，降低能源消耗，防止发生环境污染事故。

1.4指导思想和技术原则

1、确保工程和设备质量：

要求本节能技改工程项目的各项性能指标达到和超过国家标准（GB13544-2000）的各项要求，以期达到节能降耗无污染的目的。

2、采用成熟的先进技术和成套的工程设备，既保证工程项目的先进性，又保证工程项目的运行可靠性。

3、最大限度的节约基建投资，降低工程成本。

4、充分考虑节能环保等方面的要求，贯彻以人为本的方针，确保企业可持续发展。

5、为配合XX矿业（集团）有限责任公司目前与今后发展的要求，加强企业节能与环境保护配套设施的建设，提高企业生存竞争能力，以及从保护资源，防止环境污染发生，在进行多种方案研究的基础上，确保XX矿业（集团）有限责任公司余热余汽余温综合利用项目的顺利实施。

6、节能技改工程设计既要考虑采用工艺先进、技术可靠、能实现自动化控制和集中管理方便的方案，又经济合理、节省占地、节约能源、降低运行管理费用。

7、根据企业自身的财力以及未来的发展规划，在充分考虑近、远期结合的前提下，合理确定建设规模。

8、采用现代化技术手段，实现自动化控制和管理，做到技术可靠，经济合理，达到现行的国家和地方有关标准、规定和规范。

9、充分考虑各矿区地形因素和利用现有设施，选取高效、经济的资源综合利用技术，充分利用企业现有废弃资源。

1.5可行性结论

1.5.1项目建设可行性

1、本项目建设符合国家产业发展政策和省、市清洁生产发展规划，得到国家和地方领导的重视和支持。

2、各矿区基础设施较为配套完善，有现成的用于生活的供电、供水、食宿设施，交通运输条件较好,生产技术力量较强。

3、建设单位组织机构健全、经营良好，项目建设的技术依托、合作单位技术力量强，为项目的顺利实施奠定了坚实的基础。

1.5.2综合技术效益

1、本次技改项目利用XX矿业（集团）有限责任公司的余热废热废弃资源，经工程技术改造，每年可节约标煤量17584.5万吨。

符合国家的产业政策和可持续发展战略。

2、本项目投资总额为5381万元，正常年节约运行成本为近1534.8万元，投资利润率为28.5%，投资无风险，节能减排社会效益良好。

3、本项目年减排CO24.57万吨，年减排SO2321.4吨，年减排灰渣等杂物4587.3吨，社会环境保护效益显著。

本项目实施后，不仅可以为企业增加可观的利润收入，直接增加企业经济效益，并且还节约了能源，大幅减少热源污染，符合国家清洁生产的产业政策。

项目基本无废水、固废污染，并且还可削减废气污染负荷，是一项利国利企业的的技改工程，是典型的节能、环保、增效的技术。

本项目社会效益和经济效益较好，应该尽快进行项目实施，使项目效益尽早实现。

项目的可行性结论可以通过表1-1综合技术效益指标具体反映：

项目效益汇总表

改造方案

节能量

（吨标煤）

减排量（吨）

投资

（万元）

节约资金

投资回收期（年）

备注

经过工程技术改造去掉九台燃煤锅炉，设备改造为九台水源热泵机组。

7361

CO

量：

19138.6

SO

132.5

2756.3

550.6

5

为了充分利用电厂余热余汽，对电厂由凝汽器补水、排污扩容器和锅炉排渣排出的余热通过增设排气余热余汽回收节能装置进行回收利用。

6391.5

16617.9

115.05

942.1

650

1.45

工程改造需要增加的设备为板式换热器、系统循环水泵、保温蓄水箱、系统管路和水源热泵机组等。

2076.7

5399.4

37.38

928.1

207.7

4.5

该项目改造工程需要增加的设备为冷却塔、喷淋塔、系统循环水泵、板式换热器、系统管路和水源热泵机组等。

1755.3

4563.8

量31.6

754.5

126.5

6

合计

17584.5

45719.7

316.5

5381

1534.8

3.5

第二章项目目标及效果

2.1国家发展规划及政策

在《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议》中，“建设资源节约型、环境友好型社会”作为基本国策，被提到前所未有的高度。

并要求“十一五”期间GDP万元产值的综合能耗下降20%。

《建议》称，要“大力发展循环经济”。

坚持开发节约并重、节约优先，按照减量化、再利用、资源化的原则，大力推进节能、节水、节地、节材，加强资源综合利用，完善再生资源回收利用体系，全面推行清洁生产，形成低投入、低消耗、低排放和高效率的节约型增长方式。

近年来，山东省委、省政府站在可持续发展的战略高度，高度重视和强化环境保护与节能工作，使山东环境保护与节能事业走出低谷，跨入了新的历史阶段。

2007年，山东省采取措施，进一步加强环境保护与节能工作，努力改善人居环境质量。

签定环境保护与节能目标责任书，将约束性指标纳入省委、省政府对各级党委、政府的年度目标考核内容。

大力实施生态山东建设。

国家在“十一五”发展规划中明确提出，发展经济必须改变经济的增长方式，即工业生产走保护环境、清洁生产、做到资源的综合利用的可持续发展道路。

因此，XX矿业（集团）有限责任公司委托山东同方能源工程技术有限公司根据其企业基本情况，选择中青国能科技发展有限公司热泵技术，在矿业集团内实施节能技改工程。

2.2项目实施的条件和优势

节能技改项目的实施是倡导国家“节能减排”政策，也是枣矿集团具体实施“33412”节能减排工程的需求。

2.2.1.XXXX煤矿利用矿井水处理中水的废热替代燃煤锅炉项目

矿区办公和公寓楼、职工洗浴和井口防冻等冬季供暖建筑物仍在采用燃煤锅炉。

燃煤锅炉效率低，能耗大，还污染严重。

为了降低能耗减少污染，减少设施用地，水源热泵替代燃煤锅炉势在必行。

另外矿区矿井水每天涌水量丰富，矿井水污水处理量很大，处理后的达标中水温度常年基本恒定，温度不低于15℃，正是水源热泵利用的较好热源。

水源热泵机组制热能效比高达4.5以上，只消耗少量的电能，产生高达4.5倍以上的热能，低能耗无污染。

2.2.2XX煤矿石电厂凝汽器节能补水装置

以往电厂中汽轮机凝汽器的补水方式为将化学补充水补入凝汽器的热井中，此种补水方式只是纯粹的补水，并不能提高机组的经济性。

根据等效焓降法理论通过在凝汽器的喉部增加一套补水装置，根据凝汽器喉部的尺寸，确定凝汽器内“补水节能装置”的管道布置方式的位置，补入水通过“补水节能装置”雾化地从喉部补入，并形成一个“雾化带”，流经轴封冷却器、抽气器、低压加热器后到达除氧器。

这一过程，产生的效能为：

补充水吸收了一定的热量，使给水温度大幅度提高，提高了热功转换效率。

水在凝汽器中吸收排汽热量，减少了一定份额的余热损失，强化了热交换，降低了排汽温度，改善了机组真空。

凝汽器对补水进行真空除氧，提高了整个回热系统的除氧能力，降低了对管道设备的腐蚀。

有利于机组接带负荷。

2.2.3富源煤矸石电厂排渣余热回收循环利用

目前，许多地方在开发煤矸石发电项目时，没有周全地考虑废渣的处理和热能利用问题，造成了一定的环境污染和大量的能源浪费。

随着人们对环境保护和能源节约的日益重视，合理用能、节约用能已经成为一种趋势。

锅炉炉膛内充分燃烧后的炉渣外排时的温度为900℃，温度极高，有很大的余热余温利用空间。

富源煤矸石电厂采用三台型号为HBSL-IV-15水冷冷渣机作为锅炉排出炉渣余热余温回收利用装置，炉膛内充分燃烧后的炉渣外排时经水冷冷渣机换热，将凝结水或除盐水加热后送入除氧器，进入锅炉水循环，同时炉渣的温度由920℃下降至70-80℃左右，被排入渣仓外销。

2.2.4富源煤矸石电厂排汽余热回收循环利用

为了充分利用电厂余热余汽，富源煤矸石电厂对除氧器排出的废气及由锅炉定期排污和连续排污扩容器排出的废气通过增设两套排气余热回收节能装置进行回收利用。

设备安装后能将除氧器及各种热力设备排出得高温余汽进行冷却回收利用，使排汽余热得以充分循环再利用，不仅回收了废热达到了节能的效果，而且彻底消除了排汽的噪音污染和对环境的热污染。

2.2.5XX煤矿提取电厂冷却塔循环水废热制取洗浴热水项目：

电厂冷却循环水常年温度保持在20℃以上，夏季温度在30℃以上，冷却水通过冷却塔散热，据分析冷却塔散热至少能带走电厂45%的热量，造成周围环境热污染，这种废热是水源热泵系统利用的良好热源。

利用热泵机组和板式换热器双重提取冷却水热量，使水源热泵制热效率高，节能效果显著。

2.2.6XX煤矿XX井提取矿井回风废替代燃煤锅炉项目：

经考察调研矿井回风温度常年保持在22℃以上，风量稳定，是热泵机组利用的较好热源，通过系统改造和先进技术创新，把废热利用起来，供矿区办公楼和公寓楼供暖及制取洗浴热水，会大大节省资源，减少环境热污染。

2.3项目建设的必要性

建设本项目的意义在于改变调整枣矿集团的用能结构，降低运行成本，减少环境污染。

本项目的建设是提高余热余汽余温（三余）以及地热能综合利用率和环境保护的需要。

工业“三余”资源利用率的高低，是衡量一个地区经济发展水平和现代化程度的重要标志之一；

地热能也是国家和世界大力提倡的重点开发项目，综合规划利用地热能有利于推进“十一五节能减排”政策的顺利实施。

多年来，在国家政策的引导下，利用“三余”和地热能的技术有了很大的发展，利用途径不断扩大，技改项目在逐年增加。

1994年3月，国务院常务会议讨论通过了《中国21世纪议程一中国21世纪人口、环境与发展白皮书》，专门设立了“开展清洁生产和生产绿色产品”这一领域。

1997年4月，国家环保总局制定并发布了《关于推行清洁生产的若干意见》，要求地方环境保护主管部门将清洁生产纳入已有的环境管理政策中，以便更深入地促进清洁生产。

随着国家对经济增长方式的调整，即不以牺牲环境为代价来发展经济，走清洁生产、可持续发展的道路，国家对环境保护和节能工作的重视程度不断增加，对工矿企业节能情况、能源消耗情况更加关注，清洁生产的开展节能降耗成为一个企业发展、壮大并走向成功的必经之路。

2.4主要设计方案及主机设备

2.4.1XXXX煤矿利用矿井水处理后的中水废热替代燃煤锅炉方案

利用污水和矿井水处理中水废热为热源，水源热泵充分吸收中水废热，把低品品位的热能转化为高品位的热能供矿区供暖。

水源热泵供暖系统的主要设备由水源热泵机组、系统循环水泵、自动化控制和管道阀门管件等组成。

2.4.2富源煤矸石电厂余热余汽回收循环利用方案

为了充分利用电厂余热余汽，对电厂由凝汽器、排污扩容器和锅炉排渣排出的余热余汽通过增设排气余热余汽回收节能装置进行回收利用。

设备安装后能将各种热力设备排出的高温余汽进行冷却回收利用，使排汽余热得以充分循环再利用。

煤矸石电厂节能技改项目的主要设备由凝汽器节能补水装置、排污余热回收循环利用装置和炉渣余热回收利用装置等组成。

2.4.3XX煤矿提取电厂冷却塔循环水废热制取职工洗浴热水方案

利用电厂冷却塔循环水废热为热源，水源热泵吸收冷却塔循环水废热，把低品品位的热能转化为高品位的热能供矿区供暖。

水源热泵供暖系统的主要设备由水源热泵机组、板式换热器、系统循环水泵、自动化控制和管道阀门管件等组成。

2.4.4XX煤矿XX井提取矿井回风井废热替代燃煤锅炉方案

通过喷淋塔提取矿井回风井废热，作为水源热泵的热源，把低品品位的热能转化为高品位的热能供矿区供暖。

水源热泵供暖系统的主要设备由水源热泵机组、板式换热器、喷淋塔系统、系统循环水泵、自动化控制和管道阀门管件等组成。

2.4.5公用工程

2.4.5.1自建变、配电所。

2.4.5.2工程系统用水全部来自枣矿集团下属单位的自备水厂。

2.4.6土建工程

水源热泵供暖系统只是改造燃煤锅炉房，原有管路基本保持不变，机房也是利用原来锅炉房，不增加新的土建，利用面积只有锅炉房的三分之一，还减少炉渣存放使用土地；

矸石电厂的节能技改项目是在原来装置的基础上增加节能和“三余”回收设备，基本不增加土建设施；

提取电厂冷却水废热制取洗浴热水工程和矿井回风废热供矿区采暖用热工程是在原来系统的基础上进行改造，也基本不增加土建设施。

2.5项目建设的社会效益和经济效益

2.5.1XXXX煤矿利用矿井水处理后的中水废热替代燃煤锅炉社会效益和经济效益分析

利用矿井水处理后的中水废热替代燃煤锅炉技术改造项目总投资2756.3万元，标煤为7276吨，年可节约730余万元。

减排二氧化碳18917.6吨，减排二氧化硫131吨。

另外还减少了大量炉渣排放和锅炉排污治理费用。

2.5.2富源煤矸石电厂节能技术改造社会效益和经济效益分析

对煤矸石电厂锅炉进行节能化改造后，完全回收了原来排掉的余热余汽，一方面节约了能源，另一方面也节约了水资源。

优化了系统运行方式，提高了安全性，又具有良好的经济效益。

本项目总投资942.1万元，实施后，年可节约标煤6391.5t，年节省运行成本650余万元，具有显著的经济效益和社会效益。

2.5.3XX煤矿提取电厂冷却塔循环水废热制取洗浴热水工程社会效益和经济效益分析

提取电厂冷却水废热制取洗浴热水工程总投资928.1万元，实施后年节约标煤量为2076.7吨，年节约运行费用为210余万元，减排二氧化碳5376.02吨，减排二氧化硫37.38吨，减少14536.6吨蒸气散失。

可见该工程改造既能节约资源，又减少了环境污染。

2.5.4XX煤矿XX井提取矿井回风废热替代燃煤锅炉项目社会效益和经济效益分析

提取矿井回风废热替代燃煤锅炉项目总投资754.5万元，实施后年节约标煤量为1755.3吨，年节约运行费用为175余万元。

二氧化碳4563.78吨，减排二氧化硫31.6吨.还净化了回风有害气体的排放，减少了环境污染。

综上所述，能技术改造项目的实施共计投入资金5381万元，现节能量17584.5万吨标煤，可实现节能效益1534.8万元，减排CO2约45719.7吨，减排SO

约316.5吨。

该项目的实施将有力地推动矿区节能产业的发展，起到示范带动作用，前景广阔。

该项目投资收益率高、节能效益好，且有效实现污染物减排，具有较好的经济效益、社会效益和环境效益。

第三章工程技术方案

3.1设计原则

工艺设计基本原则：

根据工程项目的性质要求以及资源条件，工程设计遵循“切合实际、经济合理、技术先进、安全适用、符合基本建设要求”的原则。

贯彻节能原则：

所有工程设备均选用节能产品，在项目各项指标要求的前提下，尽量降低装机容量，从而达到节能的目的。

3.2工程技术改造设计方案

3.2.1水源热泵替代燃煤锅炉供矿区空调制冷采暖设计方案

结合矿区的污水和矿井水处理的中水资源丰富，选取水源热泵机组把低品位热能提升为高品位热能工矿区采暖和职工洗浴切实可行。

在原来的锅炉房位置内放置水源热泵机组，并且XX矿和XX矿的污水处理中水调节水池均在锅炉房附近，给改造锅炉房带了很多便利，省却很多室外预埋管路，大大节省投资和工期；

中水流量基本能满足热泵机组要求。

3.2.1.1