1、干熄焦余热发电可研范本可行性实施报告干熄焦余热发电项目1 总论1.1 项目基本情况本项目为XXXXTJL5550D型260孔捣固焦炉配套建设的干法熄焦装置。主要包括干熄焦本体、迁车台、红焦运输系统、冷焦运输系统、环境除尘、干熄焦电站、循环水泵站、除盐水站、氮气站等配套设施。干法熄焦是焦炉生产焦炭过程中的一个工艺环节，干熄焦投产后代替原湿熄焦系统，原湿熄焦系统作为备用。本项目利用焦炭余热产生蒸汽并发电，在节能的同时，减少了原湿熄焦产生的环境污染，是国家政策鼓励节能环保项目。1.2 项目名称项目名称：XXXX干熄焦余热发电项目建设单位：XXXX1.3 建设单位情况。1.4 项目提出的背景、必要性及
2、社会经济意义1.4.1 国民经济和社会发展总体规划在国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要第六篇“建设资源节约、环境友好型社会”中指出：落实节约资源和保护环境基本国策，建设低投入、高产出、低消耗、少排放、能循环、可持续的国民经济体系和资源节约型、环境友好型社会。坚持开发节约并重、生产消耗、废物产生、消费等环节，逐步建立全社会的资源循环再利用体系。同时在国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要第六篇“绿色发展 建设资源节约型、环境友好型社会”中指出：落实节约优先战略，全面实行资源利用总量控制、供需双向调节、差别化管理，大幅度提高能源资源利用效率，提升各类资源保障程度。推广先进节能技术和产品。加强节
3、能能力建设。开展万家企业节能低碳行动，深入推进节能减排全民行动。“十二五”节能减排综合性工作方案明确提出，到2015年，全国万元国生产总值能耗下降到0.869吨标准煤（按2005年价格计算），比2010年的1.034吨标准煤下降16%，比2005年的1.276吨标准煤下降32%；“十二五”期间，实现节约能源6.7亿吨标准煤。国家发改委等八部、委、局以发改环资20061457号文联合下发的“十一五”十大重点节能工程实施意见中，把余热余压利用工程列为十大重点节能工程之一，要求“推广干法熄焦技术、高炉炉顶压差发电技术、纯烧高炉煤气锅炉技术、低热值煤气燃气轮机技术、转炉负能炼钢技术、蓄热式轧钢加热炉技
4、术。建设高炉炉顶压差发电装置、纯烧高炉煤气锅炉发电装置、低热值高炉煤气发电燃汽轮机装置、干法熄焦装置等。”国务院以国发201126号文下发的“十二五”节能减排综合性工作方案中，把余热余压利用工程列为重点节能工程之一，要求“实施锅炉窑炉改造、电机系统节能、能量系统优化、余热余压利用、节约替代石油、建筑节能、绿色照明等节能改造工程，以及节能技术产业化示工程、节能产品惠民工程、合同能源管理推广工程和节能能力建设工程。到2015年，工业锅炉、窑炉平均运行效率比2010年分别提高5个和2个百分点，电机系统运行效率提高2-3个百分点，新增余热余压发电能力2000万千瓦，北方采暖地区既有居住建筑供热计量和节
5、能改造4亿平方米以上，夏热冬冷地区既有居住建筑节能改造5000万平方米，公共建筑节能改造6000万平方米，高效节能产品市场份额大幅度提高。”因此本项目符合国民经济和社会发展总体规划和要求。1.4.2 产业政策分析 国家发改委 2005年第40号令发布的产业结构指导目录（2005年本）第七条第4项将“干法熄焦，技术应用”列入了国家鼓励类项目给予大力支持。国家发改委产业2006328号文下发的关于加快焦化行业结构调整指导意见的通知中明确要求：大力推进焦化行业清洁生产，鼓励符合国家产业政策要求的大中型焦化企业进行干法熄焦、煤气脱硫脱氰、煤气综合利用、废水处理等重大节能环保项目建设。国家工信部产业20
6、08第15号公告发布的焦化行业准入条件（2008年）修订第六条技术进步中提出：鼓励焦化生产企业采用煤调湿干法熄焦等先进适用技术。因此，本项目并利用干法熄焦的余热蒸汽进行发电，是国家鼓励和大力支持的节能减排，资源综合利用项目，符合国家产业政策、法律法规和行业准入的要求。1.4.3 项目建设重点解决的问题XXXX焦化厂现有260孔TJL5550D型捣固焦炉，年产焦炭120万t，目前焦炭全部采用喷水冷却，即湿熄焦。由焦炉出来的炽热的焦炭温度在1000左右，需要迅速熄焦。现有湿熄焦用水作为冷却介质，湿法熄焦产生的蒸汽中夹带着大量的焦尘及酚、氰、硫化物等有害物质，对环境危害极大，需治理。另外湿法熄焦在严
7、重污染环境的同时，也造成了巨大的能源浪费，红焦的显热随蒸汽散失到大气中，同时湿熄焦还需要消耗大量的水。干法熄焦是用循环惰性气体做热载体，由循环风机将冷的循环气体输入到红焦冷却室冷却，高温焦炭至 200以下排出。吸收焦炭显热后的循环热气导入废热锅炉回收热量产生蒸汽。循环气体冷却、除尘后再经风机返回冷却室，如此循环冷却红焦。采用干熄焦代替湿熄焦，不但能够保护环境，而且通过回收红焦显热，产生蒸汽用于发电，产生效益，使企业有更强的竞争力。1.5 项目主要的技术经济指标表1-1 干熄焦主要技术经济指标表序号指 标 名 称单 位指 标备 注一装置能力1干熄焦额定熄焦能力t/h1502干熄焦平均熄焦能力t/
8、h137最大146.6二产品产量1除尘焦粉万t/a2.27345天(2%)2发电106kWh/a115.53蒸汽万t/a16.6三原材料消耗1焦炭烧损万t/a1.36烧损1.2%四动力消耗1生产新水104m3/a92.50.4MPa2生活用水104t/h0.830.3MPa3电有功功率kW3603无功功率kVar1204.3视在功率kVA3355.1年耗电量106kWh28.964氮气（平均用量）m3/h1930.350.6MPa5仪表用压缩空气m3/min9.460.40.6MPa6普通压缩空气m3/min5.50.40.6MPa7焦炉煤气（烘炉用）m3/h600200017590kJ/m3
9、五定员1生产工人人42(含电站)六总图运输1工程用地面积m270002建筑物用地面积m24100七工程投资1静态投资万元186862总投资万元188861.6 结论本项目是利用炽热焦炭余热产生蒸气并发电的节能项目，符合国家产业政策和节能减排及资源综合利用政策。干熄焦技术成熟，已在国多座焦化厂使用。本项目利用回收的余热资源进行发电，每年可发电11550万kWh、供蒸汽16.56万t，通过能耗计算，干熄焦工程完工后，干熄焦装置所消耗的能源折标准煤为25002.8吨/年，以电的形式外供能源折标煤46662吨/年, 以蒸汽的形式外供能源折标煤14904吨/年。扣除本身消耗，本工程建成后每年可实现回收能
10、源36563.2吨标准煤，每年减排CO2 9.5万吨。按年处理焦炭113.4万吨计算，相当于吨焦回收能源为32.23公斤标煤，同时减少了原湿熄焦系统产生的大量粉尘及废气的污染，具有显著的节能效益和环保效益。本项目投运后，每年可提供大量的电力和蒸汽供企业使用，有利于降低综合能耗，降低生产成本，增强竞争能力。本项目实施后，正常生产年营业收入为8345.20万元，利润总额为2760.89万元，所得税为690.22万元，净利润为2070.67万元。经测算项目税前指标，全部投资回收期（不含建设期）为5.07年，财务部收益率为18.93%，税后指标，全部投资回收期为6.24年，财务部收益率为10.39%。
11、因此，该项目在经济上是可行的。同时，本项目建设充分利用现有厂区的空置场地，无新征土地需求，项目设计布置紧凑合理，也不新增地下水资源开采，符合国家合理利用土地和水资源的政策规定。综合以上所述，本项目建设条件具备，符合国家产业政策、节能减排和资源综合利用政策，项目投产后能产生良好的经济效益、节能效益、环保效益和社会效益。建议政府投资主管部门尽快对本项目予以核准立项，促进本项目抓紧实施建设，早日投产发挥效益。2 产品方案及生产规模2.1 产品方案本项目为XXXXTJL5550D型260孔捣固焦炉配套建设的干法熄焦装置，干熄焦是焦炉生产焦炭过程中的一个工艺环节，是熄焦方式的一种。目前焦炭全部采用喷水冷
12、却，即湿熄焦，没有产品的产出。干熄焦是用循环惰性气体做热载体，在干熄炉循环冷却红焦，产并将热量传递给干熄焦锅炉，干熄焦锅炉产生蒸汽，蒸汽送至汽轮机发电系统产生电力，同时在汽轮机抽出部分蒸汽外供。赤热的焦炭在干熄后成为冷焦，同时在干熄的过程中通过一、二次除尘器和地面除尘站收集分离出的焦粉。因此本项目产品为电力和蒸汽。2.2 生产规模TJL5550D型260孔捣固焦炉配套建设的干熄焦装置额定能力为150t/h，平均处理能力为137 t/h，最大处理能力为146.6t/h；干熄焦锅炉平均产汽量为76.72t/h，最大产汽量为82.1t/h，主蒸汽参数为9.81MPa、540的高温高压蒸汽；干熄焦地面
13、除尘站最大处理能力为200000 m3/h。循环水泵站最大能力为6000 m3/h。除盐水站制水最大能力为80t/h。抽汽凝汽式汽轮机额定功率25MW；抽汽量20t/h。发电机组额定功率25MW，平均14MW，最大功率21MW。干熄焦及发电按年工作时间8280h，则本项目投用后年发电约115.5106kWh，同时年可供蒸汽量为16.56万t。3 工艺技术方案3.1 基本原则（1）在工艺流程选择上做到先进、合理、技术成熟、可靠，采用成熟先进的技术、设备、材料，使干熄焦主要技术经济指标、整体技术水平、自动化程度达到国先进水平。（2）严格遵守国家及地方颁布的有关环保、工业安全与卫生、消防、节能等规和
14、规定，重视环境保护，强化“三废治理”。（3）工厂设计中总图布置合理、紧凑，节省建设用地，确保道路顺畅。（4）充分考虑与原有生产系统的衔接，对原有生产工艺不产生负面影响。3.2 主要工艺流程3.2.1 干法熄焦流程红焦从焦炉中推到安放在焦罐台车上的旋转焦罐里。焦罐容量设计为可以接受一个焦炉炭化室的全部焦炭。焦罐台车及焦罐由电机车运送到干熄焦装置提升井下。提升机将装满红焦的焦罐挂钩提起，提升过程中用护板把焦罐顶部盖上。提升机将焦罐提升并横移至干熄炉炉顶，通过带布料器的装入装置将焦炭装入干熄炉。装焦完毕焦罐升起（这时焦罐底板自动关闭）并被运送到提升机提升井前。这时装焦装置自动走开，干熄炉装焦口盖上盖
15、子。空焦罐放下，安放到移动的平板车上，之后，由牵引装置移到电机车上。在干熄炉中焦炭与循环气体进行热交换，焦炭被冷却至180（设计值）以下，经排焦装置卸到带式输送机上，然后送往筛贮焦系统。干熄焦装置的装料、排料、预存室放散及风机后放散等处的烟尘均进入干熄焦除尘地面站，进行除尘后排放。3.2.2 气体循环冷却流程循环风机将冷却焦炭的惰性气体从干熄炉底部的供气装置鼓入干熄炉，与红热焦炭逆流换热。自干熄炉排出的热循环气体的温度约为900980，经一次除尘器除尘后进入干熄焦锅炉换热，温度降至160180。由锅炉出来的冷循环气体经多管旋风二次除尘器除尘后，由循环风机加压，再经副省煤器换热冷却至130后进入
16、干熄炉循环使用。一二次除尘器分离出的焦粉，由专门的输送设备将其收集在贮槽，以备外运。3.2.3 蒸汽发电流程干熄焦蒸汽发电流程为：除盐水除盐水箱除氧器给水泵给水预热系统除氧器锅炉给水泵余热锅炉主汽门汽轮机（拖动发电机发电）凝汽器(凝结成水)凝结水泵除盐水箱。主汽门后蒸汽设旁路至减温减压装置，当发电系统未投用时，主蒸汽经旁路外送。3.2.4 焦粉回收一二次除尘器分离出的焦粉，通过刮板输送机及斗式提升机收集在焦粉仓以备外运。3.2.5 工艺流程图图3-1 干熄焦工艺流程图图3-2 余热蒸汽发电工艺流程图3.3 主要设备的选型原则根据目前世界上干熄焦技术的发展状况，在保证系统可靠、技术先进的同时，尽
17、可能采用国产设备，降低工程投资。干熄焦主要设备：焦罐、焦罐台车、电机车、提升机、旋转密封阀、振动给料器、装入装置、干熄焦锅炉、二次除尘器、汽轮机、发电机等国产设计均可以满足使用需要。为了保证干熄焦生产的稳定、可靠，部分设备需进口，具体见下表：表3-1引进设备表序号项 目围数量备注1循环气体风机进口1套进口设备，国采购1)风机本体电机为西门子电机2)风机电动翻板阀3)风机集中润滑系统4)振动传感器、轴承温度检测器及显示盘2装入装置电动推杆（含检测器）进口1套进口设备，国采购3提升机钢丝绳进口1套进口设备，国采购4提升机柔性电缆进口1套进口设备，国采购5焦罐、提升、走行传感器进口1套进口设备，国采
18、购6锅炉减温器进口1套进口设备，国采购7电容料位计进口3台进口设备，国采购8锅炉安全阀进口3台进口设备，国采购9主蒸汽切断阀进口1台进口设备，国采购10锅炉调节阀进口3台进口设备，国采购11锅炉放散调节阀进口1套进口设备，国采购4 原材料、燃料及动力的供应4.1 原材料消耗 在红焦干熄过程中，为控制循环气体可燃成份，需向循环系统中送入空气将可燃气体燃烧一部分，造成焦炭烧损。本工程原材料的消耗为焦炭的烧损。烧损率设计值为1.2%，干熄年工作时间8280h，熄焦炭量113.44万吨/年，则烧损焦炭约13608t/年。4.2 动力供应干熄焦工程区域需要低压蒸汽、压缩空气、净化压缩空气、氮气、生活水、
19、净循环水、消防水、除盐水等。循环冷却水、除盐水、压缩空气、氮气由新建循环水站、除盐水站、压缩空气站和制氮站供应；低压蒸汽由及其他能源介质皆可由焦化厂原有系统供给，具体情况如下：4.2.1 普通压缩空气气源接点压力0.5MPa，无油、无尘、露点-40。工程用平均量5.5Nm3/min。接自厂区动力管网。4.2.2 净化压缩空气气源接点压力0.5MPa无油、无尘、露点-40。干熄焦工程用量9.5Nm3/min。接自厂区动力管网。4.2.3 氮气氮气纯度为99.99%，常压露点40，接点压力0.7MPa。干熄焦工程用量193Nm3/h，最大用量1450 Nm3/h。气源来自新建制氮站。4.2.4 生
20、活水接点压力0.4MPa。干熄焦工程正常用量1m3/h。接自厂区生活水管网。4.2.5 工业新水生产新水平均用量为88.55 m3/h（不包括消防）。接点压力0.15MPa。接自厂区工业水管网。4.2.6 消防水消防水用量为90m3/h。接点压力0.45MPa。接自厂区消防水管网。4.2.7 电力本工程需两路10kV电源，其中一路电源线同时作为汽轮发电系统并网联络线。两路10kV电源线分别引自厂总变10千伏、段母线，每路电源均能承担本工程100的用电负荷，一路其中能承担25MW的发电并网负荷。接入系统不在本报告研究围。5 场址选择5.1 场址原则干熄焦装置需要靠近焦炉布置。本项目干熄焦装置建设
21、在焦炉的北端的预留场地，熄焦线延长，干熄焦提升井布置在延长的熄焦线上，其它设施布置在周围，迁车台布置在焦炉北端，冷焦输送皮带接至原晾焦台。具体布置见总平面布置图。现有场地能够满足建设本项目的需要。5.2 自然条件5.2.1 工程地质郓城地貌由于受地下岩层构造和地上黄河等外应力作用的控制和影响，整个地势西南高东北低，没有山丘，全境属黄河冲击平原。西南与东北高差9米，地面坡降在1/50001/10000，海拔在38.547.5米之间，地貌类型主要有缓平坡地带、浅平洼地带、河槽地带、河滩高地地带四种。郓城城区工程地质情况较为复杂，第四系埋深较厚，上部杂填土埋5米左右，个别地区达10米左右，地基承载能
22、力均在100KPa以下，个别地段4050KPa。郓城沙河城区段，沿河两岸约200米左右，地质也较为复杂，地基承载能力为50120KPa，城区以外包括新城区工程地质相对较稳定。城西北沿沙河两岸和城东有流砂，埋深1.52米，厚度34米。根据地震部门提供数据，郓城为7度地震烈度区。5.2.2气象条件郓城县属暖温带半湿润东亚季风区大陆性气候。四季分明，春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季温和凉爽，冬季干冷，雨雪稀少。5.2.2.1气温累年平均气温为13.5。累年平均最高气温为14.4；累年平均最低气温为12.4；累年极端最高气温为42.4；累年极端最低气温为-18.7；5.2.2.2降水累年平均降水量为6
23、94.7mm，多集中在78月；年平均降水日为71.4天5.2.2.3湿度累年相对湿度为69%。5.2.2.4蒸发累年平均蒸发量为1860.4mm。历史最大蒸发量为2264.9mm（1966年）历史最小蒸发量为1381.3mm（1964年）5.2.2.5风速累年平均风速3.3m/s，春季为4.3m/s，夏季为2.9m/s，秋季2.7m/s，冬季为3.2m/s。累年全年主导风向以北方为主，平均频率为14%；南风次之，频率为12%。5.2.3水文郓城新河航道建设泊位2个，吞吐能力260万吨，3级航道，通航里程为30公里。新万福河航道建设泊位2个，吞吐能力240万吨，3级航道，通航里程为61公里，改建
24、船闸3个。上述河道向东可连接京杭大运河，进入河运输主干网络。园区北有宋江河平原水库，库容为1550万立方米，庄集水库，库容为1200万立方米，柳条圈拦蓄工程，库容为800万立方米，大伊庄蓄水工程，库容800万立方米。这四座水利工程为化工园区用水提供了有力的保证。园区为地下水富水区，单井出水量2040立方米/时，地下水水质较好。5.3 配套条件干熄焦区域需要低压蒸汽、压缩空气、净化压缩空气、氮气、生活水、消防水、电等。能源介质焦化厂原有系统不能供给的，采用新建设施供给。介质配套条件能够满足工程需要。6 项目建设方案6.1 干熄焦工艺6.1.1 概述XXXX干熄焦装置建成后，可回收红热焦炭的热量，
25、降低能耗，减少污染，提高焦炭质量。干熄焦装置年修时，湿熄焦系统作为备用。干熄焦装置包括以下系统：红焦运输系统：负责接红焦，将红焦运至干熄焦顶部，装入熄焦炉进行熄焦。熄焦炉系统：包括干熄炉及一次除尘器，干熄焦和一次除尘器主体为砌筑结构，红焦在干熄炉完成降温过程，循环气体在一次除尘器除去部分焦粉，以保护干熄焦锅炉。气体循环系统：通过气体循环系统带走红焦热量，传送给余热锅炉以产生蒸汽。焦粉收集系统：通过焦粉收集系统将循环气体中的焦粉收集以及外运。迁车台及焦罐检修站：用于停放及检修红焦运输设备。6.1.2焦炉及干熄焦工艺参数焦炉工艺参数项目容备 注生产能力 万吨/年120焦炉数量2建设时间2009年1
26、0月开始，2011年4月投产焦炉形式TJL5550D，捣固焦炉孔 数602炭化室尺寸平均宽度全高全长5.5M焦炉5005500 15100有效容积m330.5焦炭产量 吨/孔26-28吨干全焦结焦时间 小时22.5四大车情况推焦机2 台拦焦机 2 台熄焦车 2 台装煤车2 台焦炭温度 100050按常规估计炉壁温度 100050按常规估计干熄焦对象焦炉公用1套系统蒸汽用 于 发 电焦炭粒度mm2525404060608080焦炭粒度%9.08.343318.7焦炭平均粒度mm55焦炭残余挥发分%1.25干熄焦装置工艺参数项目名称主要工艺参数焦炉配置120孔、5.5m捣固焦炉每孔炭化室出焦量26
27、-28t焦炉循环检修时间1.5h(每班)每孔焦炉操作时间10min紧操作系数1.07平均每小时焦炭产量137干熄站配置1150t/h焦炭温度：干熄前9501050干熄后200系统循环气体流量210000Nm3/h循环气体温度：进干熄炉130出干熄炉900980干熄焦产汽率0.56t/t焦干熄炉日操作制度24h连续干熄站年工作制度：工作345d连续检修20d6.1.3 工艺特点按照技术先进、成熟、可靠的原则，并根据实际焦炭粒径，干熄焦装置选择与生产规模相匹配的150t/h干熄焦装置一套。采用国先进的干熄焦技术，其主要技术特点有：（1）干熄炉冷却段采用矮胖型。干熄炉冷却段高度的降低可减小干熄炉循环
28、气体的阻力，降低循环气体量，使设备费、运营费及生产成本降低，又可使相应配套的提升机钢桁架和一、二次除尘器钢结构的高度降低，节省工程一次投资。（2）在炉顶设置料钟式布料器，克服由于装入焦炭粒径偏析以及装入焦炭的料位高差，使干熄炉的循环气体流速不均匀等弊端，起到减少循环气体量的目的。（3）在冷却段与循环风机之间设置副省煤器（给水预热装置），使干熄炉入口处的循环气体温度由约170降至130，在同等处理能力的前提下减少循环气体量。（4）采用连续排料的振动给料器与旋转密封阀组合的排出装置。设备外型小，维护量小；又可稳定炉压力，使焦炭下落均匀。（5）炉顶水封增设压缩空气吹扫管，防止水封槽中焦粉堆积。（6）
29、电机车采用APS强制对位装置，使焦罐车在提升塔下的对位修正围控制在 100mm，对位精度达 10mm。（7）干熄焦锅炉采用膜式水冷壁，使热效率有明显提高。采用高温高压自然循环锅炉，节省强制循环泵的能耗，系统简单，减少了循环泵的故障点。（8）提升机使用PLC控制，增强了控制效果。（9）干熄炉上部采用电容式料位计，下部雷达料位计。采用雷达料位计不但可以实时检测干熄炉料位，并且还可以避免伽马射线料位计带来的辐射危害。（10）装入装置漏斗后部设有尾焦收集装置。（11）采用旋转焦罐，既可保证焦罐焦炭分布均匀，又减少了焦罐本身的重量及维护工作量。（12）根据焦炭粒度的实际情况，对干熄炉斜烟道、环形烟道等关键部位进行优化设计，确保干熄焦装置的稳定运行。（13）根据干熄炉各部位的操作温度和工作特点，采用性能不同的耐火材料。干熄炉和一次除尘器工作层因部位不同，其衬要求也不同。对于干熄炉装焦口和斜道区，由于焦炭冲击磨损大，温
