兰炭示范工程配套兰炭炉尾气发电治理项目可行性研究报告.docx
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兰炭示范工程配套兰炭炉尾气发电治理项目可行性研究报告.docx
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兰炭示范工程配套兰炭炉尾气发电治理项目可行性研究报告
兰炭示范工程配套兰炭炉尾气发电
治理项目可行性研究报告
1总说明
11项目概况
111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4×6MW兰炭尾气发电
115项目建设规模新建4台35th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
116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尾气700立方左右热值1700-2000大卡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12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MW4×6锅炉额定蒸汽量th4×35厂区用地面积hm220场地利用系数60绿化系数25耗水率m3h4898劳动定员人180年发电量GWh144年供电量GWh130厂用电率95设备年利用小时数h6000静态总投资万元1164746单位投资元kW485311动态总投资万元1199866单位投资元kW499936计划总投资万元12948内部收益率877全部投资917自有资金财务净现值全部投资万元203426全部投资万元121002自有资金投资回收期全部投资年1011全部投资年1425自有资金投资利润率750资本金净利润率915投资利税率750
13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方面有着积极的促进作用符合国家产业政策
2作为某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
21实现资源综合利用符合国家产业政策
某县地处某省北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199636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神符合我国的产业政策
22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
某县某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
本项目建成后将为某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
31厂址条件
311厂址概况
拟建厂址在距某县的三道沟乡新庙村地理坐标为东径110°47′19〃北纬39°11′04〃海拔高度1052米
距野大公路约1公里并与进厂道路相通利用原长城某铁业有限责任公司废弃厂地并新征部分土地占地1188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
本工程某惠泉水务有限责任公司进行统一供水合同价格4元m3每天供应08万m3每年大约292万m3而实际每年使用大约万m3水
成分H2CH4CON2CO2O2V118108217446254热值kJNm3
兰炭生产所产生的废兰炭尾气外排量为56275Nm3h每吨兰炭产生的兰炭尾气约为56275Nm3t扣除兰炭生产自用4000Nm3h外尚余52275Nm3h可供电厂燃用按锅炉热效率90兰炭尾气发热量8063kJNm3计算可生产382MPa450℃的中温中压蒸汽1406th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
34电厂接入系统方案
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35kV出线两回接入附近35KV变电站
4工艺设想
41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
42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-35382-Q
额定蒸发量35th
过热蒸汽压力382MPa
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872
数量4台
2汽轮机
型号KN6-343
额定功率6MW
额定进汽温度435℃
额定进汽压力343MPa
额定进汽量285th
额定排汽压力150KPa
数量4台
3发电机
型号QF-K6-2
额定容量75MVA
额定功率6MW
额定转速3000rpm
额定电压105KV
额定电流688A
功率因素08
效率0964
数量4台
43燃气输配系统
本项目所用气体燃料--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
44燃烧系统
441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
442拟定原则性燃烧系统
燃料消耗量见表44-1
兰炭尾气耗量表表44-1
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Nm3h1300052000日耗气量Nm3h28600011440001d22h年耗气量Nm3h7800万31200万1a6000h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
443主要辅助设备的选型
1送风机
风量Q51095m3h
风压H5112Kpa
电动机功率N110kW380V
数量1台炉
2引风机
风量Q130000m3h
风压H32KPa
电动机功率N185kW380V
数量1台炉
45热力系统
451拟定原则性热力系统
1本项目选用四台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35m3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75m3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一台备用
7全站设一台10m3的疏水扩容器及一个20m3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
8工业水系统采用环行母管制水源来自金城公司煤焦化项目的供水管网回收水回收后进入循环水吸水井作为循环水的补充水节约用水
452主要辅助属设备选型
1电动给水泵
型号DG46-50×12
流量46m3h
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30m3h
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10m3h
扬程510kpa
电动机功率55kW
台数2台1台运行1台备用
4除氧器
型号JR40
出力40th
工作压力0118Mpa
工作温度104℃
台数4台
510m3疏水扩容器1台
620m3疏水箱1台
735m3连续排污扩容器1台
875m3定期排污扩容器1台
46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D2000mmH1200mm32活性碳过滤器D2000mmH2000mm335μ保安过滤器D450mm24高压泵WDG65-12125×12型25m3h150mH2O2电动机185kw25反渗透装置出力9h26钠离子交换器D1500mmH1600mm37盐溶解器D1000mm18软化水泵CZ40-200A型40m3h50mH2O2电动机Y160M1-211KW29清水泵IS8065160型35m3h47mH2O2电动机Y160M22型15KW210清水箱直径D5280容积100m3111除盐水箱直径D5280容积100m32
47空冷系统
471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某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某建设电厂从宏观上讲节约了有限的水资源配额就为某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量使得电力工程能够顺利实施
所以在某建设电厂采用空冷技术具有深远的战略意义
472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100×20mm壁厚为15mm翅片规格为119×45mm厚度为035mm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2325m管束高度顺流为58m逆流为45m6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A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245×24m2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m487487
风机转速rpm250250
风机轴功率kw5050
风机台数台42
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
48供排水系统1综述
4×6MW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风冷却塔的二次循环供水系统
电厂供水水源由某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
482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68-14×6MW直接空冷机组辅机工业循环冷却水量m3h
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
循环水泵型号流量m3h240扬程m17电动机功率台数机力通风冷却塔形式方型逆流式出力th200进出口温度差℃8~10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66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
483全厂用水量统计
全厂夏季和冬季用水量统计如下表所列
4×6MW空冷机组夏季用水量统计表m3h
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P11310401042冷却塔风吹损失P2054043系统排污损失P30972072注14工业设备冷却用水20200注15化学水车间用水24018回收4m3h6生活用水3217其它用水100108合计78620506注1接回收水系统
4×6MW空冷机组冬季用水量统计表m3h
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P11388408842冷却塔风吹损失P205340343系统排污损失P3096120612注14工业设备冷却用水20200注15化学水车间用水24018回收4m3h6生活用水3217其它用水100108合计7536124736注1接回收水系统
为节省用水量4×6MW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506m3h冬季为4736m3h
49电气部分
本工程新建台发电机组根据电厂和以线路供电的特点提出下面的主接线方案35kV并网线两回与附近的35KV变电站联网一回工作一回备用
热力控制
热力系统为母管制系统设置机炉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
电厂土建部分建构筑物一览表表411
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5788m25274m32配电设施砖混结构钢筋砼条形基础2115m21075m33化学水处理车间砖混结构钢筋砼条形基础3591m218392m34循环水加药间砖混结构钢筋砼条形基础576m25烟囱砖混结构钢筋砼条形基础30m6循环水泵房砖混结构钢筋砼条形基础108m2540m37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10m39滤网井钢筋砼钢筋砼条形基础2455m3
5环境保护
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
52设计依据及执行的环境保护标准
521设计依据
见本报告12
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199628022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[1996]31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
《中华人民共和国环境噪声污染防治法》1996年10月29日第八界全国人民代表大会常务委员会第二十二会议通过
《大气污染综合排放标准》GB16297-1996
《污水综合排放标准》GB8978-1996二时段一级标准
《工业企业厂界噪声标准》GB12348-90Ⅱ类标准
《环境空气质量标准》GB3095-1996二级标准
《地表水环境质量标准》GBZB1-1996V类水标准
《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2003Ⅲ时段标准
《地表水环境质量标准》GB38382002Ⅳ类水标准
《城市区域环境噪声标准》GB309693Ⅱ类标准
《地下水质量标准》GBT1484893Ⅲ类
《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
3建设项目的主要污染物
1本工程与环境保护较密切的工艺及工程特点
11生产工艺
本项目为电项目是将的多余放散的荒废兰炭尾气通过电厂的生产工艺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
12工程特点
燃用厂放散的荒废兰炭尾气采用燃气炉进行发电
主要设备为4×6th燃气炉
2主要生产原料的来源及其用量
a燃料的来源及其成分与用量
水源及其用量
本工程用水由公司工业区水源地统一供给用水量为240m3h
3主要污染源及主要污染物
大气方主要污染源为锅炉燃烧兰炭尾气产生的烟气主要污染物为SONO污水方为量的生活污水和生产废水其污染因子为BODSSCODarPH和盐类另外还有机械设备运转锅炉排汽水塔淋水产生的噪声
4控制污染物的措施及影响分析
541废气
根据《锅炉大气污染物排放标准》GWPB3-1999中第43条44条和46条有关要求结合本工程项目设计燃料烟尘排放浓度应执行小于50mgNmSO2排放浓度应执行100mgNmNOx应执行400mgNm的要求设计中拟采用以下治理措施
a兰炭尾气净化后用燃烧
b四台炉合用0m出口径2m的烟囱采取上述措施后烟气中的尘和SN排放情况见表54-1烟气中污染物排放表
污染物排放量
th除尘器出口干烟量Nm3h过剩空气系数
x实际排放浓度
允许排放浓度尘SONOX烟尘SO2NOX0016030304502997336105184770
509075
100892
400
由表看出采取上述措施后烟尘和SN的实际排最分别为001603th0305th和02997th其排放浓度分别为4770mgNm9075mgNm和892mgNm除N外其余满足《锅炉大气污染物排放标准》GWPB3-1999中第43条和44和46条要求N超标准主要是因为高炉兰炭尾气组分中的成分太高由于县城居最小风频的下风向故对县城影响不大
42废水
1废水处理
本项目采用清污分流制本项目废水采取以下处理措施
②化学废水收集后进行中和或沉淀过滤处理后全部回用于化学车间和作为场地冲洗用水电厂循环冷却水补充水用水和绿化等不外排
③冷却水排污水部分回收回用其余供兰炭厂生产杂用水
④电厂锅炉连续排污水和定期排污水锅炉连续排污水和定期排污水经沉淀后一部分作为循环冷却水的补充水一部分纳入污水处理系统不排放
⑤车间场地设备冲洗水用水量约各为82td于集污池集中收集后通过污水处理系统处理达到三级进管标准后纳入工业区污水处理系统的污水管网
⑥清下水与雨水排入市政雨水管网
部分锅炉排污水生活污水洗车废水冲洗地坪废水及少量其它生产废水集中进行生化处理再经过过滤消毒后出水水质达到回用水标准回用冷却塔排水的一部分分作为中水的补充水其余均直接排入市政雨水管网
项目污废水处理排放见表54-2
污废水排放一览表表-2
项目产生量回收量处理措施去向生产
废水工业设备冷却排水010回收供循环水补充用水循环排污水44回收使用化学排水中和达标生活污水化粪
本项目污水处理工艺拟采用的工艺流程图见下图
项目废水欲达到一级排放标准COD的去除率应956项目废水主要是生活水及生活垃圾运输处理设施冲洗水废水BC值约05-06易于生物降解经优化工艺方案严格操作管理可以做到达标排放根据《水处理工程师手册》及其它资料确定本项目废水站的采用厌氧+好氧处理工艺后预期处理效果见表54-3
表54-3 废水预期处理效果表
处理效果
处理工段COD
mgl去除率
%SS
mgl去除率
%原水2284-810-沉砂池初沉池20561012185厌氧池822609720好氧池123856830消毒池10070
本项目冷却水基本未受污染
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