湖北丹瑞炭素有限公司余热发电项目可行性论证报告.doc
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1、 武汉市通益电气有限公司汉江集团湖北丹瑞炭素有限公司余热发电项目可行性研究报告武汉市通益电气有限公司2010.5月第一部分企业基本概况一、项目概况1项目名称汉江集团湖北丹瑞炭素有限责任公司配套余热发电项目2 项目承办单位及负责人(1)项目承办单位武汉市通益电气有限公司(2)项目负责人公司负责人: 卢炜 总经理 高级工程师项目负责人: 胡少春 副总经理 高级工程师项目技术负责人:徐进工程师项目财务负责人:孙毅财务总监 高级会计师项目监理负责人:杨旭光工程师二 项目背景近年来随着铝电解工业的飞速发展,作为铝生产第二大原材料的铝用炭素材料生产发展很快。持续二十年的铝工业和消费的增长刺激了我国铝用炭素
2、材料需求在二十年间持续增长,现已成为世界上生产炭素制品产量的大国之一。但是我国的炭素生产质量与世界先进水平差距还比较大。我国的铝用炭素生产企业虽然数量众多,但是铝用炭素工业的技术装备水平低,设备老化,造成企业高污染、高消耗和高成本,国际竞争力差。国内炭素生产线自动化水平低,只有少数厂家能够实现炭素生产的自动控制。提高国内炭素生产企业的自动化装备水平,成为提高国内炭素产品国际竞争力的重要环节。节能降耗是炭素企业目前最直接的经济利益增长点,也是提高竞争力的直接选择。三 丹瑞炭素能源使用的现状丹瑞炭素目前能源使用状况:用原煤制造水煤气进行焙烧,重油燃烧用于煅烧,电能用于炭素制品当中的辅助设备。全厂能
3、源使用处于粗放式状态,没有进行能源比配。利用余热来发电是丹瑞炭素改变目前能源使用状况的最好解决方式。 1 煅烧工艺高温烟气的排放 煅烧作为预焙阳极炭素工艺的首要环节,其最终各项指标直接影响阳极的产品质量。在煅烧的工艺当中,丹瑞炭素有限公司有三台煅烧炉,烟气的排量为:8000Nm3-10000Nm3/h,烟气的温度:900-1100。只有部分烟气温度作为能源利用,大部分的热量已经浪费。新增一台煅烧炉的烟气便直接用于发电项目。其中浪费烟气的总量为:32000Nm3/h-40000Nm3/h,温度:900-1200根据热力平衡的计算,相当于:1700kw2200Kw发电机组,年发电量约:1584万度
4、2 旋风炉高温烟气的排放旋风炉高温加热分离是煤沥青熔化生产工艺当中的重要环节,同时排放大量高温烟气,造成能源的浪费。目前丹瑞炭素有限公司有两台旋风炉:烟气的排量为:8000Nm3/h10000Nm3/h;温度为: 400-500根据热力平衡的计算,相当于:600Kw1000Kw发电机组,年发电量约:432万度烟气当中有沥青油,如何进行油气分离是余热利用工程比较复杂的项目。 3 焙烧水煤气对空排放水煤气是为焙烧工艺提供能源,燃烧时产生大量热能。焙烧过程当中,有间歇过程,多余的煤气直接向大气中直接排放,给环境带来污染,给企业经济带来了损失。根据丹瑞炭素现场工艺的现状,每天有大约三分之一的时间对空排
5、放水煤气。每天排放折算焦煤约:15吨根据热力平衡的计算,相当于: 1000Kw发电机组,年发电量约:720万度。回收水煤气技术复杂,工程难度大,技术含量高,投资过大,国内大部分炭素企业在回收水煤气项目上需要克服很多困难。因此,本方案暂不考虑水煤气回收利用。四 浪费能源的经济价值综合上述内容,可以利用的烟气为两部分:1 煅烧烟气,32000Nm340000Nm3; 温度为:900-12002 旋风烟气,8000m3-10000Nm3 温度为:400-500两部分加起来充分利用,相当于安装一套3000Kw发电机组,其经济价值相当可观,按300天的全年工作日,电价按0.56元计算,年发电:3000w
6、300d24h0.56元1209.6万元。五 武汉市通益电气有限公司简介武汉市通益电气有限公司始建于1998年。公司位于东湖新技术开发区内,是东湖新技术开发区内的高新技术企业,长期致力于节能服务产业,为企业提供余热利用、高低压变频改造、煤粉燃烧技术改造等。是专业的节能设备生产商和专业技术服务商。武汉市通益电气有限公司与华中科技大学合作,成立通益能源技术服务中心。并以此为平台,推陈出新,开发出数十项节能专利产品。其中获得一项国家发明专利,四项国家实用新型专利,一项国家软件著作权。公司研发的“带能量回馈高压变频调速装置”已通过湖北省科技成果鉴定。武汉市通益电气有限公司在长期的节能服务中积累了丰富的
7、适合中国国情的节能技术和节能服务模式,采用国际先进的运行管理模式,为省内外大型厂矿企业提供EMC、BOT等节能投资服务和节能技术服务。2009年度,公司获得湖北省节能减排先进单位,入选湖北省先进节能企业。公司现为中国节能协会节能服务产业委员会会员、湖北省节能协会常务会员。第二部分技术可行性方案一 煅烧工艺流程简介铝用阳极生产原料为石油焦和煤沥青,生产工序包括:原料贮运破碎、煅烧、沥青熔化、生阳极制造、焙烧及炭块贮存和残极处理等。煅烧作为的煅烧过程中的首要步骤,直接影响阳极的最终各项指标。石油焦是预焙阳极生产的原料,但石油焦不能直接用于预焙阳极生产。因为原料石油焦中含有一定量的水分、微观结构不规
8、整,存在着很多缺陷,表现为导电性和抗氧化性很差,密度和机械强度低。水分的存在使成型生产过程中焦炭的破碎,筛分和磨粉困难,甚至无法进行。如果物料在混捏前不能除去水分,还会影响混捏效果,是糊料塑性变差,导致成型后的生块产生汽包和裂纹。而挥发水分在成型过程中无法排除,在焙烧时以大量气体形式排出,并伴随着焦炭本身体积的高度收缩,使焙烧制品产生大量的裂纹和变形废品, 保证不了焙烧制品质量的合格率。因此,原料石油焦在进入成型工序前必须经过锻烧。所谓缎烧,就是为改善碳质原料的理化性能,以满足生产需要而进行的高温热处理过程。锻烧的目的,就是要排除原料石油焦中的水分和挥发水分,增大焦炭的密度和机械强度,提高其导
9、电性和抗氧化性,以满足预焙阳极生产的需要。二 焙烧工艺流程简介阳极炭素焙烧系统主要由生块编组系统、重油系统、窑炉焙烧系统、熟块解组系统及烟气净化系统构成。生块编组系统是将成型车间制造且已压制成型的阳极生炭块通过链式输送机、辊式输送机输送至编组站进行编组,编成正反(炭碗)相间的组,供天车装炉;重油系统是将油库或油车中重油输送到重油储罐,并对重油储罐进行保温、压力及液位控制,再将任意一个重油储罐中重油通过重油泵以一定压力和流量注入焙烧车间重油运输管道,输送到焙烧炉面出油口,供燃烧架系统使用;窑炉焙烧系统包括燃烧架系统及排烟架系统2部分,燃烧架系统是将重油系统送来的重油, 经过增压泵提高重油压力,并
10、通过电加热及电拌热装置保持重油温度在一定范围之内,再将增压后重油送人燃烧架的燃器,按升温曲线要求通过控制器控制电磁脉冲阀喷射频率将重油喷入炉室,经过燃烧使阳极炭块按预定温升曲线升温,以使生块中粘结用沥青及其成分渗出,炭块中伴随着发生相应物理化学反应,使炭块的性能达到电解阳极要求,排烟架系统是通过利用燃烧后烟气余热使生块按预定升温曲线预热,使生块在规定时问内达到焙烧初始温度,并控制烟气的压力及电动阀开度使重油能充分烧;熟块解组系统是将已完成规定时间焙烧的阳极熟炭块通过链式输送机输送至解组站进行解组,再通过辊式输送机运送至成品库;烟气净化系统将焙烧炉产生燃烧后烟气经过地下环形烟道送入烟气净化装置处
11、理以达到环保要求。三 实施本项目的条件1 体制优势:公司自成立始严格按照中华人民共和国公司法设立为有限公司。公司实行总经理负责制,经营权与所有权相对分离,产权明晰,决策机制及时而灵活。2 产业政策优势:公司项目属于绿色科技项目,有利于保护环境和社会经济的可持续发展。对电力系统这个环境来说,就是“绿色、节能、环保”的主要标志之一,因此本项目符合国家产业政策和国家“十一五”重点节能工程规划。3技术优势:武汉市通益电气有限公司从1998年就从事节能项目工程研究开发,拥有一批高素质的专业技术人才,在节能优化方面拥有多项自主知识产权,使公司一直保持着行业技术领先的地位,为项目的实施打下了良好的技术基础。
12、公司已成立了由国内相关大专院校,设计院和重点厂矿企业的同行专家为主的专家委员会,是湖北省内唯一余热利用项目实施的专业开发公司,为该项目提供了有力的技术支持。4 管理体系:质量是企业的生命,公司已建立完善的质量管理体系,已通过ISO9001质量体系认证和ISO14001国际环境体系认证。5政策支持:武汉市通益电气有限公司得到湖北省发改委,湖北省节能监察中心的大力支持。湖北丹江口丹瑞炭素有限公司余热发电项目,属国家支持的项目,也是地方政府大力发展的项目。 6服务模式:为用户提供合同能源管理及BOT项目服务。四 发电能力初步设计及相关问题的说明根据湖北丹江口丹瑞炭素有限公司生产工艺的要求,在不影响企
13、业生产的情况下余热利用方案:1.煅烧余热利用流程煅烧炉煅烧炉煅烧炉煅烧炉 油炉轮机余热锅炉 出口1 罐式煅烧余热利用过热器生活用 水罐式煅烧炉的废气温度高(可达950),故可设余热锅炉进行烟气余热的回收。由于入炉烟气温度高,锅炉换热效率较好,可选择双压余热锅炉。产生两种品质的过热蒸汽:中压蒸汽参数1.27MPa/330,供汽轮机发电;低压蒸汽参数0.8MPa/240,供导热油炉加热;当导热油炉不需加热时,将此部分蒸汽引入汽轮机的补汽端作功发电。本方案余热锅炉排烟温度为250,用于生活水的加热。2 热力平衡计算(1) 通常用于阳极炭素生产石油焦成分:石油焦元素含量()元素CfHfOfNfSfAf
14、WfVf含比量84.143.471.980.790.550.338.7410.3(2) 烟气成分:由于原料成分不同,各生产线的烟气成分有一定差异,结合实际生产状况,按上述原料计算烟气成分: (标准烟气)烟气成分表()元素CO2SO2H2成分.烟气酸露点计算因工业炉使用的原料和燃料不同,以及工艺过程的不同,烟气中二氧化硫转化成三氧化硫的转化率也不同的。对于化工过程来说,转化率一般为3.2-8.7,对于重有色冶金来说,转化率一般为6-10,为了考虑余热锅炉的安全,采用10的转化率作计算。t=116.5515+16.06329gso3+1.05377 (IgV so3 ) 2=156.2t-烟气的酸
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