水泥厂水泥窑尾气低温余热资源综合利用项目可行性研究报告.docx

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水泥厂水泥窑尾气低温余热资源综合利用项目可行性研究报告

######水泥有限责任公司

水泥窑尾气低温余热资源综合利用项目

可行性研究报告

第一章

1．1项目的基本信息

1．1．1项目名称及性质

项目名称：

云南远东水泥有限责任公司水泥窑低温余热资源综合利用项目

项目性质：

配套建设项目

建设地址：

云南省曲靖地区陆良县云南远东水泥有限责任公司

1．1．2项目的有关单位

业主单位：

云南远东水泥有限责任公司

承担单位：

云南阳光基业能源科技有限公司

可行性研究报告编制单位：

云南省节能技服务中心

1．1．3可行性研究报告的编制依据

Ø业主单位委托书

Ø国家关于发展循环经济方面政策法规

Ø节能中长期规划

Ø建材行业水泥生产运生情况分析资料

Ø国家关于企业余热利用方面的鼓励政策

Ø国内水泥余热发电相关资料

Ø业主提供的相关技术资料和参数

Ø承担单位的技术解决方案

Ø设备生产厂家有关设备资料

1．2项目概况

1．2．1概况

云南远东水泥有限责任公司是曲靖市水泥行业的龙头企业，现有一条已投产日产品税1200吨熟料（年产水泥40万吨）新型干法生产线，另有在建两条日产业革命2500吨熟料（年产水泥164万吨，以下简称5000t/d生产线）的新型干法生产线，本项目根据在建5000t/d生产线的技术资料，利用项目承担单位的技术成果，配套建设两座水泥窑尾气纯低温余热电站。

1．2．2项目建设基本原则

Ø保证生产主业原则：

水泥生产企业中水泥的生产是主业而余热电站是副业，因此余热电站建设以不影响水泥生产为原则。

Ø安全、可靠、稳定原则：

余热电站的各系统建设始终紧持把运行安全、可靠、稳定放在第一位，其次再兼顾考虑技术、技术指标、经济指标的先进性。

Ø最大限度利用原则：

按最大限度回收剩余余热并使其有效地转化为电能来确定电站建设方案。

通过最大限度地追求节能、降耗达到降低水泥生产成本、提高企业经济效益的目的。

Ø优先满足生产用热需求原则：

首先满足水泥生产生产过程中用热要求及原料、燃料烘干对余热的需求。

Ø遵循国家及行业强制性有关规范、规程、规定。

Ø选用设备采用国内可靠成熟的设备。

Ø建设规模、方案选定：

本期项目工程设计两座完全相同余热电站，单一电站装机规模为23t/h热管余热锅炉和4.5MW汽轮发电机机组。

各工艺系统的设计、设备选择及各种设施均不考虑再扩建的因素。

Ø汽轮发电机组：

单一电站汽轮机型号为：

N4.5-1.25；发电机型号为：

QF-4.5-2。

在确保安全的前提下，有关系统应力求经济、可靠和运行操作简便。

Ø供水：

水源来源于云南远东水泥有限责任公司现有地下井水，经水处理系统处理后，循坏使用。

Ø自动化：

采用机、炉、电集中控制方式，采用西门子PCS7过程控制系统及常规操作设备，对汽机及锅炉系统进行集中监视及控制，保护采用微机保护产品。

Ø总平面布置：

发电机组及循环冷却水系统布置在窑头旁的空地上；热管余热锅炉分别布置在冷却机及窑尾增湿附近。

1．2．3建设目标

Ø发电装机：

2×4.5MW

Ø发电功率：

2×4MW

Ø年运行：

7200h（300天）

Ø年发电量：

5760×104kWh

Ø年向水泥厂供电量：

5300×104kWh

Ø小时吨熟料余热发电量：

40kWh/tcl以上

1．2．4建设的有利条件

Ø国内几大水泥设计院及有关单位经过近年的技术攻关，在消化吸收日本等先进国家成熟技术的基础上，水泥尾气纯低温余热发电技术已进入产业推广阶段，技术指标以运行情况靠近国际先进水平。

Ø在业主方建设水泥生产线的同时考虑余热发电建设，可以最大限度的利用场地条件以及设备选择。

Ø项目承担单位拥有水泥尾气发电多项国家专利技术，技术成熟，管理先进，完全有能力实施项目。

Ø项目投产具有良好的经济效益。

Ø项目投产后对CO2的减排具有积极的作用。

1．2．5项目建设的意义

我国水泥行业到2010年，如果40%新型干法生产线采用余热发电技术，可以预期，新型干法水泥余热年发电量可达84亿度。

按电站自用电率8%计算，年供电量约为77亿度。

如按供电煤耗每度假380克标煤计算，相当于年节约300万吨标煤、减少粉尘排放约660万吨、减少SO2排放约6万吨、减少NOX排放约4.5万吨，可使吨水泥熟料成本降低约10-15元。

可以看出，水泥企业充分利用余热发电，即可以最大限度满足企业终身的用电需求，减少外购电量，又可以降低水泥制造成本，提高经济效益，是世界水泥工业发展的趋势。

我国作为世界最大的水泥生产和消费大国，也是能源紧缺国家，充分利用水泥窑余热发电技术，并纳入设计规范，作为新型干法水泥工厂建设的不可或缺的工程内容。

因此，中国有多少条水泥生产线，水泥余热发电市场就有多大。

1．2．6主要技术方案

根据目前国内纯余热发电技术及装备现状，结合水泥窑生产线余热资源情况，热力系统及装机方案应考虑下述前提条件：

充分利用5000t/d级新型干法水泥生产线窑头熟料冷却机及窑尾预热器废气余热；

本项目实施后电站不向电网返送电；

余热电站的建设及生产运行不影响水泥生产系统的运行；

余热电站系统及设备以成熟可靠、技术先进、节省投资、提高效益为原则，并达到目前国内余热发电设备先进技术水平；

烟气通过热管余热锅炉沉降下来的窑灰回收并用于水泥生产，以达到资源综合利用及环境保护的目的。

1．2．7项目实施方案

项目建设严格按照国家基本建设程序管理，由云南远东水泥有限责任公司委托云南阳光基业能源科技有限公司全面负责项目建设，在项目的策划决策、建设准备、工程施工与竣工验收等采用现代项目管理手段，规范控制项目建设成本、进度、质量，确保目标实现。

1．2．8项目建设计划

结合项目实际，项目配套与水泥生产线同时建设，预计建设期为16个月。

1．2．9项目投资估算与资金筹措

本项目投资估算为7200万元，资金完全自筹。

1．2．10主要设备表

序号

设备名称及型号

数量

主要技术参数、性能、指标

1

凝汽式汽轮机

2

型号：

N4.5-1.25型

额定功率：

4.5MW

额定转速：

3000r/min

主汽压力：

1.25MPa

主汽温度：

380℃

排气压力：

0.008MPa

2

4.5MW发电机

2

型号：

QF4.5-2型

额定功率：

4.5MW

额定转速：

3000r/min

3

SP热管余热锅炉

2

入口废气参数：

205000Nm3/h-340℃

入口废气含尘浓度：

＜100g/m3（标况）

出口废气温度：

≥200℃

产汽量：

16.65t/h-1.45MPa饱和蒸气

给水参数：

23t/h-45℃

过热蒸汽产量：

16.65t/h，P=1.4MPa-320℃

锅炉总漏风：

≤1%

布置方式：

露天

4

AQC热管余热锅炉

2

入口废气参数：

75000Nm3/h-420℃

入口废气含尘浓度：

＜30g/m3（标况）

出口废气温度：

150℃

锅炉蒸发段产汽量：

6.46t/h-1.35MPa饱和蒸气

过热蒸汽产量：

6.46t/h-380℃

给水参数：

105℃

锅炉省煤器段（热水）：

出水参数：

23t/h-210℃

给水参数；105℃

锅炉总漏风：

≤1%

布置方式：

露天

5

锅炉给水泵

4

型号：

DG3-50×6

流量：

30t/h

扬程：

300m

6

循环冷却水泵

4

流量：

1000-1380m3/h

扬程：

26m

7

机械通风冷却塔

2

冷却水量：

900t/h

8

站用变压器

2

型号：

SCB9-560/10

容量：

560kVA

9

化学水制水设施

2

制水能力；3t/h

10

综合净水装置

2

制水能力：

120t/h

11

自动化控制系统

1

SIEMENSPCS7DCS系统

1．2．11主要经济技术指标

主要技术经济指标汇总表

序号

技术经济指标

单位

指标

备注

1

装机容量

MW

2×4.5

2

平均发电功率

MW

2×4.0

3

年运转率

H

7200

4

年发电量

104kWh

5760

5

年供电量

5300

6

小时吨熟料余热发电量

kWh/t

40以上

7

全站占地面积

M2

4000

8

全站建筑面积

M2

2600

9

全站劳动定员

人

29

9.1

生产工人

人

26

9.2

管理人员

人

3

10

劳动生产率（产物）

10.1

全员

104kWh/人.年

198

10.2

生产工人

104kWh/人.年

221

11

投资构成

11.1

项目总资金

万元

7200

11.2

固定资产投资

万元

6120

11.3

无形资产及其他资产

万元

1000

11.4

流动资金

万元

80

12

平均单位发电成本

元/kWh

0.137

13

平均单位供电成本

元/kWh

0.149

14

主要损益指标

14.1

年销售收入（不含增值税）

万元

2650.00

达产年

14.2

年销售税金及附加（不含增值税）

万元

34.45

达产年

14.3

年所得税

万元

601.90

达产年

14.4

年税后利润

万元

1222.05

达产年

15

主要效益指标

15.1

投资利润率

%

25.33

达产年

15.2

投资利税率

%

25.81

达产年

15.3

成本费用利润率

%

230.41

达产年

15.4

成本费与收入比

%

29.87

达产年

16

财务内部收益率

16.1

所得税前财务内部收益率

%

26.34

全投资

16．2

所得税后财务内部收益率

%

21．35

全投资

17

投资回收期

17．1

所得税前投资回收期（含建设期）

年

6．71

全投资、

Ⅰ=10%

17．2

所得税后投资回收期（含建设期）

18

财务净现值

18．1

所得税前财务净现值

万元

10629.22

全投资、

Ⅰ=10%

18.2

所得税后财务净现值

万元

5795.68

全投资、

Ⅰ=10%

1.3问题与建议

本项目建设条件具备：

利用水泥生产线建设场地建设；

生产过程中所需的药品、电力、水源供应有保障；

建设资金落实；

云南远东水泥有限责任公司一支建设、生产、经营、管理等诸方面具有经验丰富和现代意识的职工队伍。

项目设计严格遵循“稳定可靠、技术先进、降低能耗、节约投资”的设计原则，吸取了其他同类型、同规莫项目的经验和教训，云南阳光基业能源科技有限公司有一批余热发电方面的专门人才，可向业主提供设计、安装、调试及人员培训等服务，为设备的顺利投产奠定了坚实的基础；

本项目可为持继发展战略做出应有的贡献，回收了水泥生产过程中大量的余热，既节约了用煤，又改善了环境；

本项目在实施中将严格贯彻执行国家和地区对环境、劳动安全、工业卫生、计量及消防等方面的有关规定和标准，做到“三同时”；

本项目技术可行、投资合理、财务效益明显、社会影响积极、环境影响评价可行；

综上所述，本项目做到了资源综合利、改善环境，符合国家产业政策，建设条件基本落实、技术上可行、经济效益较好，具有较好的社会效益与一定的经济效益，符合可持继发展战略思想，建议尽快决策，早日开工。

第二章项目的背景及意义

2．1项目的提出

2．1．1项目业主单位情况

云南远东水泥有限责任公司位于云南省陆良县境内地处云贵高原几大经济发展圈的中部。

西接省会昆明市，北壤滇东北经济中心曲靖市，南邻滇南重镇开远市，东达贵州省兴义市，地理位置优越。

现有一条已投产日产1200吨熟料（年产水泥40万吨）新型干法生产线，另有在建两条日产业革命2500吨熟料（年产水泥164万吨，以下简称5000t/d生产线）的新型干法生产线，分二期和三期建设，预计2007年3月底二期投产。

云南远东水泥有限责任公司已成为曲靖市水泥行业的龙头企业，新型干法生产规模2008年预计达到达204万吨水泥。

云南远东水泥有限责任公司位于昆石公路石林40km处，距陆良县城7公里，距曲靖市约60公里，距昆明140公里，处于曲陆公路，324国道主干线边沿，铁路、公路运输十分方便。

2．2．2项目承担单位情况

云南阳光基业能源科技有限公司成立于2004年8月，注册地点为云南省高新技术开发区软件园B座505，是一个定位于治金、化工、建材行业的循环经济和资源综合利用的产品研究、开发、产业化的高科技公司，拥有多项余热、余能转换发电的核心技术和电厂脱梳环保的核心产品，是一个适合应新型工业化要求的高科技企业，拥有多个余热、余能发电和脱硫环保的高级技术人才。

公司现设总工办、企业发展部、市场销售部、工程技术部、财务部、运营管理部和办公室等部门，主要业务是范围主要是云南省的能源、治金、化工和建材行业。

现有职工50人，其中大学本科以上的员工45人，有高级职称的5人，中级职称36人。

2．2项目的由来

我国是世界最大的水泥生产和消费大国，也是能源紧缺国家，充分利用水泥窑余热发电已成为水泥工业发展的一个方向。

我国水泥余热发电技术的开发研究始于“八五”期间，目前已在不同规模的新型干法生产线上，利用国产设备建设了多套低温余热发电装置。

余热发电项目将废气中的热能转化为电能，减少了能源消耗，而废气通过余热锅炉降低了废气排放温度，也减轻了对环境的污染，具有显著的节能环保效果。

水泥企业利用余热发电，既可以最大限度满足企业自身的用电需求，减少外购电量，又可以降低水泥制造成本，提高经济效益，这是世界水泥工业发展的趋势。

在当前缺电形势下，充分利用水泥生产过程中产生的大量废气余热进行动力回收，在当前缺电形势下，充分利用水泥生产过程中产生的大量废气余热进行动力回收，在新型干法水泥窑的基础上配套余热发电装置也成为云南省水泥企业发展循环经济的重要举措之一。

去年以来，国务院走后发出了《关于建设节约型社会近期重点工作的通知》和《关于加快发展循环经济的若干意见》等重要文件，批准发布了《节能中长期专项规划》。

在今年全国人大十届四次会议审议通过的《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》中，确定了将节约资源作为基本国策的方针，提出了要加快建设资源节约型、环境友好型社会，促进经济发展与人口、资源、环境相协调的目标和要求。

《纲要》还明确提出建材工业要以节约能源资源、保护生态环境和提高产品质量档次为重点，促进结构调整和产业升级。

最近，国家发改委等政府部门又相继印发了《关于加快水泥工业结构调整的若干意见》和《千家企业节能行动实施方案》，进一步明确了建材工业特别是水泥行业“十一五”结构调整目标和节能措施。

随着我国人口的不断增加和经济和快速发展，资源相对不足的矛盾将日益突出，树立科学发展规，建立循环经济运行体系是我国的一项长期的重大技术政策，合理地综合利用现有的宝贵资源将是我国确保经济可持继发展的关键。

节约资源、改善环境状况、提高经济效益，实现资源的优化配置和可持续发展将是我国国民经济和社会发展中一项长远的战略方针。

社会主义市场经济的建立和不断完善，使我国的经济建设日益蓬勃且快速健康的向前发展。

在此带动之下，我国的水泥产量已雄居世界第一，水泥工业的建设规模和技术水平也有了长足的进步，“上大改小、结构调整”战略的实施，更使得我国水泥工业的建设规模由1000t/d、2000t/d快速发展到5000t/d、10000t/d，水泥熟料的热耗也由4000kJ/kg左右降低到2700-3300kJ/kg。

但水泥工业是一个传统的高能耗行业，就目前国内最先进的水泥生产工艺，仍然有大量的350℃以下的低温余热不能被完全利用，其浪费的热量约占系统总热量的30%左右。

因此，回收水泥生产工艺过程中的低温余热，用来供热或发电，具有非常现实的节能和环保意义，符合循环经济和要持续发展的战略方针。

水泥的生产，需要消耗大量优质的自然矿山资源，还需掺杂一定量的混合物料，在消耗大量煤炭和电力等优质能源的时候，同时也伴有大量被排放而浪费掉的低温余热资源。

一段时间以来，受电力供应紧张和电价居高不下的制约，许多地方的水泥生产单位面临运转率不足和经济效益下滑的因难局面。

因此，在国家资源综合利用产业政策的鼓励下，同时结合国内几大水泥工业设计研究院成熟的资源综合利用技术及国内成熟的电站设备，多家水泥生产单位建设了能够充争利用水泥生产线排放的低温余热，再加上适当的补燃，燃用热值小于12550kJ/kg的劣质燃料的资源综合利用电站。

这类电站的建设投产，可有效的缓解水泥生产用紧张的困难；在大幅度降低水泥生产成本的同时，也为国家节约了优质的能源，保护了环境，其经济效益与社会效益是十分显著的，给高能耗的水泥企业带来了诸多的利益和好处，也为我国的可持继发展的战略作出了贡献。

相对于补燃型的水泥窑余热电站而言，利用水泥窑纯低温余热所建设的余热电站不配置任何的燃烧设备，所以也不增加任何的烟气、粉尘和废渣的排放，因此，具有更好的节能和环保效果。

也能够为企业带来丰厚的经济效益。

完全利用水泥生产中产生的废气余热作为热源的纯低温余热发电工程，整个热力系统不燃烧任何一次能源，在回收大量对空排放造成环境热污染的废气余热的同时，所建余热发电工程不对环境造成任何污染，这对于减少二氧化碳的排放量，减少温室效应，保护生态环境起着积极的作用。

根据目前我国新型干法水泥生产线的艺流程和废气参数，利用纯低温余热发电工程的实施，还可有效地降低企业的水泥生产成本、提高企业产品的市场竞争力，为企业产生良好的效益。

目前，我国电力供应相对紧张，有关专家预测，电力紧张局面至少要3~4年才可缓解。

因此，国家鼓励利用工业生产过程中产生的余热、余压建设余热发电项目，以缓解电力供应紧张的局面，减少企业的进一步损失。

水泥窑纯低温余热发电项目由于能将废气中的热能转化为电能，可有效的减少水泥生产过程中的能源消耗，具有显著的节能效果。

同时，废气通过热管余热锅炉降低了排放的温度，还可有效的减轻水泥生产对环境的热污染，具有显著的环保效果。

因此，这种具有良好的经济效益和社会效电量益的项目，必须具有很好的推广价值和应用前景

2．3项目建设的意义

随着新型干法水泥熟料生产工艺技术水平的不断提高，我国水泥工业节能技术水平有了长足的进步，高温余热已在水泥生产过程中被回收利用，水泥熟料热耗已由4600-6700kJ/kg下降至2900-3200kJ/kg。

但过去由于受水泥熟料生产技术及国内节能技术装备研发水平的限制，大量的中、低温余热未能被充分利用，所造成的能源浪费很大。

水泥生产过程中由窑头熟料冷却机和窑尾预热器排放的350℃以下废气，其热量约占水泥熟料烧成系统总耗热量的30%以上。

而利用日益成熟的余热利用技术，大量回收和充分利用中、低余热，用以发电、制冷、采暖或热电联供，已经成为目前国内水泥工业节能降耗子的有效途径之一。

国外对于纯中，低温余热发电技术从六十年代末期即开始研制，七十年代中期进入实用阶段，到八十年代初期此项技术的应用达到高潮，渐趋普及。

日本对此项技术的研究开发较早，也较为成熟。

上世纪九十年代中期，经原国家计委和国家建材局与日本有关方面协商，由日本新能源产业株式会社提供了一套6480千瓦的纯低温余热电站设备，应用于安微宁国水泥厂4000t/d生产线，于1998年投入运行至今，吨熟料发电量超设计水泥平。

2003年，又在广西鱼峰集团柳州水泥厂3200t/d生产线上建成了装机容量为5700千瓦的低温电站，近两年来，平均发电功率为5910千瓦，吨熟料发电量达到35.6度。

我国水泥余热发电技术的开发研究始于“八五”期间，多年来，经研究设计、设备制造及水泥生产企业联手合作，坚持不懈的努力，产学研相结合，在政府部门的大力支持下，目前已在不同规模的新型干法生产线上，利用国产设备建设了多种低温余热发电装置，但应用尚不普遍。

截止目前，我国有49条采用余热发电技术的新型干法生产线投入运营，不足我国现有新型干法水泥生产线的10%，其中32条为补燃型，17条为纯低温型（有4条是采用引进的技术和装备）。

预计到今年底，还有约25条纯低温余热发电站投入运营。

国务院批准发布的《节能中长期专项规划》明确提出：

水泥行业发展新型干法窑外分解技术，提高新型干法水泥熟料比重，积极推广节能粉磨设备和水泥窑余热发电技术，对现有大中型回转窑、磨机、烘干机进行节能改造。

作为十大节能工程之一，余热余压利用工程则明确要求在日产2000吨以上水泥生产线中每年建设低温余热发电装置30套。

在近期印发的《关于加快水泥工业结构调整的若干意见》中，要求到2010年，新型干法水泥采用余热发电的生产线达40%。

鉴于在水泥窑余热发电技术中，纯低温余热发电技术具有更好的社会效益和经济效益，目前国家将重点支持该项技术的推广应用。

2．4水泥余热发电项目良好的市场前景

作为世界水泥消费和生产大国，十五期间，我国水泥工业取得了长足发展。

2005年水泥产量达到10.64亿吨，五年平均增速为12%。

这期间，我国水泥工业掀起了新型干法水泥生产线建设高潮。

目前，新干法水泥生产能力占我国全部水泥生产能力的比重已提高到了40%。

截至2005年末，全国日产700吨以上的新型干法水泥生产线共有622条，其中日产1000吨以上的人580条。

不过，我国水泥工业的快速发展也给水泥企业带来了前所未有的压力。

由于我国水泥工业存在着总量潜在过剩、结构不合理；资源、能源消耗大，综合利用水平不高；企业数量多、规模小，产业集中度低；落后生产能力比重大；技术法规不够完善等诸多问题和矛盾。

2003年开始，我国水泥技术企业利润开始急剧下滑。

在这种情况下，为了降低生产成本，提高产品竞争能力，水泥余热电站建设开始浮出水面。

对于目前出现的水泥余热电站建设井喷形势，原因有三：

其一，十五期间，我国新型干水泥生产能力达到水泥总生产能力的40%，上水泥余热发电生产线有了基础；其二，随着经济发展，电力、煤炭出现紧张，价格也持继上涨，对水泥企业的影响很大，因为电价、煤价要占到水泥生产成本的60%以上，远远超过了其原材料的成本，从节电、节煤角度考虑，企业需要利用余热，降低生产成本；其三，十五期末，国家号召节能，发布的《节能中长期专项规划》中明确提出，要积极推广水泥窑余热发电技术，并要求在日产2000吨以上水泥生产线中每年建设低温余热发电装置30套，这为水泥余热电站的建设提供了政策支持。

到2010年，如果40％的新干法生产线采用余热发电技术，可以预期，新型干法水泥余热年发电量可达84亿度。

按电站自用电率8％计算，年供电量约为77亿度。

如按供电煤耗每度380克标煤计算，相当于年节约300万吨标煤、减少粉尘排放约4万吨、减少ＣＯ2排放约660万吨、减少ＳＯ2排放约6万吨、减少ＮＯＸ排放约4.5万吨，可使吨水泥熟料成本降低约10－15元。

可以看出，水泥企业充分利用余热发电，既可以最大限度满足企业终身的用电需求，减少外购电量，又可以降低水泥制造成本，提高经济效益，是世界水泥工业发展的趋势。

我国作为世界最大的水泥生产和消费大国，也是能源紧缺国家，充分利用水泥窑余热发电势在必行。

以后我国新建新型干法水泥生产线都应考虑采用纯低温余热发电技术，并纳入设计规范，作为新型干法水泥工厂建设的不可或缺的工程内容。

因此，中国有多少条水泥生产线，水泥余热发电市场就有多大。

我国水泥余热发电经历了高温余热发电、带补燃炉的中低温余热发电和目前的纯低温余热发