余热废气发电建设项目可行性报告.docx

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余热废气发电建设项目可行性报告

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，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1×80th中温中压余热回收锅炉+1×C12-3.430.981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（th）

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

120×104ta常压蒸馏装置

-3.95

2.75

3.258

2

80×104ta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

27×104ta气体分馏装置

12

4

8×104ta聚丙烯装置

4

5

酸性水汽提、硫磺回收装置

8

-1.5

4.2

6

100×104ta延迟焦化装置

-6.15

-3.22

3.1

7

10000m3h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

5×104taMBE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24.072th,需输入参数1.0Mpa蒸汽44.776th，参数0.4Mpa蒸汽0.02th。

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

1.0MPa300℃

th

55.73

49.25

44.776

52.366

44.776

39.98

工业热负荷

3.82MPa450℃

（由化工厂产生）

th

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0.02th,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Nm3h

134510

烟气温度℃

669

蒸汽压力MPa

3.9

蒸汽温度℃

450

外来汽量th

76

外供水量th

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Nm3h

99000

烟气温度℃

650

蒸汽压力MPa

3.9

蒸汽温度℃

450

外来汽量th

57

外供水量th

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ms

无

14.73

12.67

17.36

8.7

0

11.83

介质流速ms

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wm2℃

无

37.24

33.16

44.3

27.06

0

36.1

传过热量w

无

4132943

3970845

3126038

2937832

0

2849465

介质流量th

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Nm3h

134510

烟气温度℃

669

蒸汽压力MPa

3.9

蒸汽温度℃

450

外来汽量th

76

外供水量th

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ms

无

22.9

19.84

27.08

13.45

0

18.15

介质流速ms

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wm2℃

无

49.18

43.94

59.9

34.57

0

48.2

传过热量w

无

6534499

6097256

5127867

4376115

0

4913970

介质流量th

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BQC104.5669-5.5380.53-3.82450，出力为80t

台数:

1台

第四节供热方案

一、锅炉

除工厂原始开工需开1台燃气锅炉外，生产正常后绝大部分时间利用余热锅炉蒸汽，燃气锅炉只作备用锅炉。

二、供热方案

化工生产中需1.0Mpa蒸汽26.756t。

变电站共设3510KV主变压器4台，总容量6400KW,计算负荷4800KW。

二、电力负荷的预测及平衡

随经济的发展和企业的壮大，用电需求越来越大，近期将会由4800KW发展到13500KW.

本期工程投产后，将增加12000KW的供电能力，对热电站而言，按综合厂用电率为10.5%计算，外供负荷13425KW；年发电量0.9亿千瓦时，外供电量约0.8亿千瓦时。

根据北海公司提供的本公司发展规划的有关数据,做出电量平衡表见表4-1。

电量平衡表（单位：

104KWh）表4-1

年度

项目

2003

2005

年用电负荷

4204

8553.6

热电站外供电负荷

8055

电力盈亏

-4204

-498.6

三、系统接入方案

北海公司变电站35KV侧均无负荷，其负荷主要在10KV侧，热电站如果采用35KV并网，将增设升压设备，工程投资将增大，损耗增加，运行费用较高。

而采用10KV并网，接线简单，投资较少，运行费用较低。

因此，初拟连接方案为：

发电机组出线电压10KV，用高压电缆设一联络线,引至35KV变电站10KV高压室，与10KV母线并网。

接入电力系统设计方案，由湖北省电力勘测设计院设计完成并已通过湖北省电力公司及荆州电力公司的相关专家论证。

第二节燃料供应

一、燃料来源

正常情况下，燃料气由炼厂瓦斯系统供给。

工厂原始开车采用管道天然气供给。

表4-2全厂燃料生产统计表（单位：

104ta）

序号

装置名称

产量

备注

一

燃料气

1

常减压蒸馏

0.36

2

干气、液化气脱硫

5.05

3

制氢尾气

0.09

按0.17比例折算

小计

5.50

二

燃料油

1

延迟焦化

1.2

间断

小计

1.2

间断

表4-3全厂燃料消耗统计表（单位：

104ta）

序号

装置名称

规模（万吨年）

备注

一

燃料油

1

常减压

0.2

间断，开工用

小计

0.2

间断，开工用

二

燃料气

1

常减压

1.2

2

催化裂化

2.279

密度0.9kgNm3

3

焦化汽柴油加氢精制

0.226

4

制氢

0.202

5

延迟焦化

1.882

6

干气、液化气脱硫

7

硫磺回收

0.025

小计

6.814

注：

全厂燃料气平衡后剩余4.1万吨年，剩余燃料气作为余热发电厂的燃料。

二、燃料气（干气）技术资料

项目

设计工况

基本情况

备注

干气压力MPa

0.6

干气温度℃

60

燃料气低热值KJKg

37140

燃料气重度kgNm3

0.871

燃料总量t年

4.1x104

燃气组分

v%

N2

12.26

H2O

1.14

H2

25.32

CO2

2.26

H2S

1.71

O2

0.46

CH4

25.39

C2H6

13.76

C2H4

13.88

C3H8

0.23

C3H6

2.73

iC4

0.14

nC4

0.03

nC4H8

0.06

iC4H8

0.01

cC4H8

0.03

tC4H8

0.05

C5H12

0.07

三、天然气技术资料

项目

设计工况

基本情况

备注

天然气压力MPa

0.3

天然气温度℃

40

天然气低热值KJKg

8000-9000

甲烷含量%

＞97

含水量ppmm3

≯200

H2S含量ppmm3

≯20

总量t年

9000

四、燃料贮存

燃料贮存设气柜贮存系统。

由中国石油天燃气总公司华东石油勘察设计研究院负责设计。

五、燃料供应

广西北海能源有限公司12MW余热回收电厂为北海公司120万吨年炼油工程的一个车间，其余热和燃料主要以回收炼油厂排放的火炬气为主，正常生产时，燃料由80万吨年重油催化裂解所产生的干气作为燃料气，原始开车由外购的天然气作为原料。

本工程天然气调压站由化工厂统一考虑，电厂不再设单独的天然气调压站。

《天然气供应意向书》附后。

由于基础设计资料不全,本可研编制过程中作热锅炉燃气平衡不能全部完成,待初步设计中再进行全面平衡。

第三节厂址条件

一、厂址选择

本余热废气发电站选在120万吨年炼油装置规划区的动力站区，该区位于化工规划区的西北角，位于动力负荷中心。

紧靠化工生产区。

此厂址紧靠生产厂区，供热供电线路较短捷，同时也利于公司以后的发展，与公司总体规划相协调。

紧靠厂区供水和排水渠道，取水、排水十分方便。

余热废气发电站为120万吨年炼油工程的一部分，总体规划设计由中国石油天燃气总公司华东石油勘察设计研究院负责，厂址地理位置参见总平面布置图和竖向雨水排放图附后。

场地地势较为平坦，地貌单一。

建设场地无拆迁工作量，土方量较小，有利于项目建设。

本厂址不处于风景名胜区，亦不占压文物。

二、自然条件

（一）气象

广西北海市属亚热带季风气候，四季分明，五七充足，降雨充沛，冬寒冷夏炎热，春秋爽。

从近三年资料来看，平均年降水量为1162.2mm，年平均气温为17.3℃，极端最高气温37.6℃，极端最低气温-4.9℃，年平均相对湿度75.7%，年平均气压1011.7Pa，年平均风速2.0ms，静风率为19%，夏季主导风为南风，冬季为北风，东南风次之。

年平均相对湿度为80%；大气稳定度以B类、D类、E、F类为主，其中B类占1%、D类占44.6%，E、F类占36.4%。

该地区主要气象参数：

年平均气温：

16℃

极端最高气温：

39.1℃

极端最低气温：

-10.5℃

年平均相对湿度:

80%

年平均降雨量：

1160mm

年最大降雨量：

1853.5mm

最大积雪厚度为：

320mm

年平均降水量：

1020.0mm

年平均风速：

3.1ms

年主导风向：

东北风

最大冻土深度：

100mm

地震烈度：

7度

（二）水系、水文条件

公司厂址所在地周围水系发达，河网密布，附近主要地表水为汉南河，汉南河主要用作农灌。

余热废气发电站采用循环供水系统，补给水由广西北海市自来水公司供给水量，水质满足电厂用水要求。

余热废气发电站水边约3公里为xx，系长江一级支流，发源于陕西省，自西向东泻入长江，平均年径流量为200-400亿立方米，场区西部约500米为xx支流----东荆河，旱季流量较小，雨季流量较大，两条河流的规模均较大，是本区生活用水及农田灌溉用水的重要来源之一，广西北海自来水公司有两条1500MM自来水主管从余热废气发电站厂区通过，水量、水质可以满足电厂用水的要求。

自来水供水协议附后。

（三）地形、地貌、地质

公司厂址所在周围地势平坦，开阔。

地质构造如下：

一、地层岩性

1、浅部地层

（1）耕表土：

分布于场地表层，用于农作物的耕种，主要成分为粘性土及植物根，褐黄色，松散。

（2）粉质粘土：

灰黄色，可塑，少量软塑，夹粉土，粉土含量多时饱水，厚度一般为2.5米，压缩性中等。

（3）淤泥质粉质粘土：

灰色，软塑-流塑，夹少量白色小螺壳及腐殖质，厚度为7-13米，压缩性高，承载力低。

（4）粉砂：

灰色，稍密-中密，局部密实，主要矿物成分为长石、石英及云母碎片，饱和，为该区的主要地下水含水层，厚度为35-45米。

（5）卵石：

杂色，稍密-中密，饱和，粒径一般为2-10cm，粗砂充填，卵石含量约占50%，该层厚度不详，亦为该区的主要地下水含水层。

地形地貌及地层分布情况见图2-1，北海公司（余热电厂）地形地质图。

2、深部地层

根据区域资料，xx沉降区地层由老至新依次为：

白垩系上统红花套组、跑马岗组；第三系古新统，始新统荆沙组、广西北海组、荆河镇组、广华寺组及第四系平原组。

二、中生界白垩系上统

红花套组（K2h）：

浅棕红色块状粉细砂岩，夹含泥砾砂岩，厚366米。

跑马岗组（K2p）：

灰褐色、棕红色砂岩泥岩互层，夹页岩及石膏薄层，厚575米。

三、新生界下第三系古新-始新统

1、新沟咀组（Ex）

第一段（Ex1）：

灰白色、灰紫色、红色泥岩与膏盐互层，中下部夹玄武岩，厚400-800米，新沟咀组地层在沉降区内普遍存在，与下伏地层白垩系上统呈整合接触。

第二段（Ex2）：

灰白色，灰紫色、紫色泥岩与粉砂岩互层，下部夹芒膏层及玄武岩，厚300-800米。

第三段（Ex3）：

灰色、黑色、紫色泥岩与粉砂岩互层，夹泥膏岩，中下部夹泥质白云岩，厚450-700米。

2、荆沙组（Ejs）：

紫色泥岩夹灰绿色薄层粉砂岩、玄武岩，厚6000-1000米。

第五章工程方案

第一节全厂总体规划及厂区总平面规划布置

一、全厂总体规划

本余热废气发电站生产厂区分为主厂房区、气柜区、化学水处理区及循环水区、机修及综合仓库区等，占地面积104m2。

本期工程建设规模为1x80t，采用水泥混凝土路面。

详细布置见附图。

发电站防洪：

由业主提供厂区海拔高度为31.05米，洪水季节设防高度为31.65米。

本期工程发电站部分设防、排涝及排水等均按中国石油天然气总公司华东勘察设计研究院全厂竖向雨水排放图作总体规划。

华东院《全厂竖向及雨水排放图》附后。

本工程地处xx平原。

xx平原的工矿企业的防洪都是依托xx大堤的防洪标准来保证，且随着xx大堤加固和南水北调工程的兴建，xx大堤的防洪标准也得到了提升。

xx沿岸的排水泵站已经完善化，可避免本发电站不受内涝水的威胁。

本工程的防