坑口煤矸石综合利用电厂内实施155MW综合利用技改工程可行性实施报告.docx
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坑口煤矸石综合利用电厂内实施155MW综合利用技改工程可行性实施报告
坑口煤矸石综合利用电厂实施1×55MW综合利用技改工程
可行性研究报告
第一章概述
1.1项目概况
XX有限责任公司(以下简称公司),是由国有企业改制而成,该公司地处江市资中县楠木寺,是江地区深层煤采矿区,距资中县城10公里,距江市45公里,交通方便。
公司自1982年开工建设以来,经过22年的开发建设,现在拥有年生产能力45万吨煤矿一座,2×6MW坑口矸石综合利用发电厂一座,建筑材料厂一座,是一个集煤炭开采、矸石发电和建筑材料于一身的综合性企业。
公司现有职工2000多名,占地面积630多亩,资产9800多万元。
是“省综合成长型企业”、“省95户扭亏脱困大中型企业”、“省煤炭采选业工业企业最大规模20强”企业。
随着国家资源综合利用政策、环保政策、市场需求和企业生存发展需要,拟在现有坑口煤矸石综合利用电厂实施1×55MW综合利用技改工程,燃用矿井生产的煤矸石和劣质煤,节约能源,改善矿区环境。
1.2设计依据
1.2.1XX有限责任公司签订的《建设工程设计合同》;
1.2.2XX1×55MW综合利用技改工程可行性研究委托书。
1.3建设规模及投产时间
本工程规模为1×220t/h循环床锅炉+1×55MW汽轮发电机组,由于厂址条件限制,本工程不再考虑扩建。
根据本工程的实际情况,拟于2006年10月并网发电。
1.4研究围
1.4.1根据“火力发电厂可行性研究报告容深度规定”(DLGJ118-1997),本可研的研究围:
对煤矸石综合利用、电力需求、建厂条件、电厂规模、燃料资源、供应与运输、主要设备选型与工艺流程、建(构)筑物选型、工程进度、投资估算及经济效益分析、资金来源等进行研究,并作出技术上、经济上的多方案论证,加以优选,达到一定的可靠性、准确性,评价工程的技术经济效益,为业主决策提供依据。
1.4.2业主另行委托有关单位进行的项目:
1环境影响评价报告
2水土保持评价报告
3地形测量、水文地质及地质勘察报告
4电厂接入系统
1.5项目建设的必要性
1.5.1进一步开展煤矸石资源综合利用
楠木寺是资中县的采煤区,煤炭硫分低,但发热量也低,属低热值低硫煤炭。
每年产煤110万吨左右,其煤炭生产的排矸石量和选矸及劣质煤高达60多万吨。
虽然该公司现有的煤矸石资源综合利用电厂每年利用了15万吨煤矸石,但尚有30余万吨煤矸石留在矿区。
如不加大煤矸石综合利用力度,有效消耗煤矸石,煤矸石堆积量将越来越多不仅会引发自燃造成矿区环境恶化,而且将造成有限的资源白白浪费。
在原有煤矸石坑口电厂增建循环流化床锅炉燃用煤矸石发电,灰渣作为水泥的掺合料,是煤矸石源综合利用的最有效途径。
1.5.2改善矿区的环境
矿区目前已堆积的煤矸石达200多万吨,煤矸石堆积占地高达110余亩,每年还将新增煤矸石及劣质煤40多万吨,需增加近10亩土地堆放,造成了严重的土地资源浪费和生态环境的破坏。
公司现有煤矿有三对矿井,周围都是农田。
每对矿井产煤都形成了煤矸石山,存在自燃的可能。
下雨后,淋滤出的酸性黑色水溶液,污染了大面积的农田,还对附近的水体以及地下水产生污染。
因此,治理煤矸石堆积造成的环境污染必须从煤矸石综合利用这个源头着手。
1.5.3促进矿区稳定和地方经济发展
公司现有在职从业人员2000余人,加上退休职工和家属总人数达5000多人。
楠木寺是资中县的工业区,在原有煤矸石坑口电厂技改建设1×55MW煤矸石发电机组,不仅能充分利用煤炭生产所排煤矸石资源,变废为宝,同时可缓解企业就业压力,维护矿区的稳定,促进江地区经济发展。
1.5.4促进江电网更趋合理
资中县水资源比较贫乏,总装容量小,电力主要从外地输入,相邻的威远县也主要从外地输入电力,两地电力供、需矛盾相当突出,在供、需矛盾比较突出的负荷中心,建设1×55MW煤矸石发电机组,既可解决电力供、需矛盾,也可优化电网结构。
1.5.5调整企业产业结构促进企业和地方可持续发展
发展多种经营,形成煤炭——电力——建材多元化经营体系,是煤炭产业结构调整的新路子。
煤矸石综合利用有着良好的经济效益和社会效益。
建设1×55MW燃用煤矸石的发电机组,则每年可消耗煤矸石约39万吨,发电3亿kWh以上,并可安置100多人就业。
这不仅可促进公司产业结构的调整,最大限度利用有限的低硫煤矸石,变废为宝,真正做到产业结构良性发展,给企业带来较好的经济效益,增加国家和地方税收,促进地区经济发展。
由上可知,该项目完全符号国家能源政策和环保政策,无论从资源的综合利用、环境保护、企业产业结构调整、矿区资源配置方面论证,还是从电力需求、地方经济发展方面分析,建设该项目都是完全可行的和十分必要的。
1.6项目性质及特点
1.6.1本工程采用先进的洁净煤燃烧技术,选用国产循环流化床锅炉,燃用煤矸石、劣质煤发电,使本工程二氧化硫和氮氧化物的排放量远低于常规电厂的污染物排放指标。
并能达到国家规定的排放标准和要求。
1.6.2电力自发自用,裕电上网。
1.7设计指导思想和主要技术原则
本工程设计指导思想是,严格执行“安全、可靠、经济、适用、符合国情”的电力建设方针,适应火力发电厂工程需要,结合本工程建设项目特点,对厂址选择和各工艺系统的确定,将以上述条件为前提,着重考虑投资省、效益高、技术先进,并符合现行有关设计规程、规及规定的要求。
主要技术原则:
1.7.1建设规模和装机方案:
本期建设规模为1×55MW机组。
装机方案为:
1×55MW汽轮发电机组+220t/h循环流化床锅炉(CFB)。
1.7.2本工程为技改项目,厂设置必要的生产设施,辅助设施-机修间和附属设施-材料库,在总平面图上已规划,办公利用南光坑口电厂现有的公用设施。
1.7.3本电厂燃料供应是利用南光公司生产的劣质煤、煤矸石。
厂外运煤利用汽车运输,由矿井运至电厂储煤场。
1.7.4本电厂水源为沱江河水。
电厂供水采用自然通风冷却塔循环供水系统。
冷却塔淋水面积按12MW+55MW考虑。
1.7.5电厂灰渣:
主要考虑灰渣综合利用,但仍设置事故灰场。
细灰采用气力输送至事故灰场;锅炉设置冷渣器、渣仓,炉渣用汽车外运至用户或事故灰场。
1.7.6三大主机选型:
(1)锅炉:
选用高温、高压220t/h循环流化床锅炉(CFB),本工程燃煤为劣质煤、煤矸石。
因煤质差,选用循环流化床锅炉最为适合。
(2)汽轮机:
选用高温、高压55MW凝汽式汽轮机,暂按N55-8.83型考虑。
(3)发电机:
选用55MW机组,暂按空冷发电机考虑。
1.7.7电气主接线:
发电机端电压为6.3kV,出线电压为110kV,采用发电机—变压器组单元接线,本期工程一回110kV出线。
1.7.8设机、炉、电集控室。
热工控制,采用微机控制(DCS),汽机采用电调(DEH),电气不设网控室,出线均纳入集控室控制。
1.7.9当地地震基本烈度为6度。
1.7.10化学水处理,采用一级除盐加混床系统。
1.7.11锅炉采用石灰石粉炉燃烧脱硫工艺。
1.7.12锅炉烟气除尘,采用四电场静电除尘器。
1.7.13电厂年利用小时数为6500h,日利用小时数为22h。
1.8工作经过
该工程经过可研招投标工作,本公司中标后,于9月14日我公司组织各有关专业工程师,一行10人赶赴现场,在南光坑口煤矸石电厂厂长等有关人员的引导下,进行了厂址踏勘、调研和收集资料等工作,并就有关问题广泛地交换了意见。
10月12日本公司又组织主要技术人员到现场收集资料,对本设计重大原则性问题,作了充分的研究讨论,双方交换了意见、统一了认识、确定了原则。
10月15日,业主对可行性研究编制原则进行了确认。
11月8日公司再次组织主要技术人员到南光坑口煤矸石电厂,征询业主对总平面布置初稿的意见,经修改后定稿。
第二章电力系统
2.1电力系统概况
资中县位于江市西北部,境有220kV变电站一座,110kV变电站三座,35kV变电站十七座,变电站数量较多,输电线路也较长,但境自身电源数量和装机容量都较小,南光坑口煤矸石电厂及所有地方小水电都纳入电力部门调度管理,无地方小电网。
南光坑口煤矸石电厂距离资中县110kV变电站约11km,距宋家110kV变电站约10km。
2.2电力负荷预测
2.2.1资中电力需求现状
2002年资中县供电量34218万千瓦时,占江市总用电量的16.6%,最大供电负荷68兆瓦。
资中电力需求现状见表2-1。
1996~2002年资中县用电情况表
见表2-1单位:
万千瓦时、兆瓦
1999年
2000年
2001年
2002年
平均增长率
1、供电量
31644
32861
34386
34218
增长率
-0.1%
3.8%
4.6%
-0.5%
2.03%
2、售电量
27420
28425
29589
29961
增长率
1.4%
3.7%
4.1%
1.3%
3、线损
13.35%
13.50%
13.95%
12.44%
4、供电负荷
62
64
69
68
增长率
3.1%
2.1%
8.4%
-1.6%
2.4%
2.2.2资中电力需求预测
工业是资中县经济发展的薄弱环节,需加快工业结构优化升级,提高工业的整体素质和市场竞争能力。
“十五期”重点发展培育的产业有:
化学原料及制品业,重点发展以银山化工为代表的化工原料及制品业;建材及制品业,重点发展以重龙集团为龙头的水泥制造业,将扩建年产水泥150万吨的生产线;冶炼及采矿业,扶持高耗能比的冶金冶炼企业,支持采煤及煤制品加工业的发展;丝绸及纺织业,培育和支持丝绸及纺织业的发展,开发新产品,提高产品的产量和质量。
根据资中现有经济发展情况,随着国家宏观经济的复苏和国有企业的深化改革,通过资产重组、改组、联合、兼并、租赁等多种形式,逐步走出了低谷,重现了企业活力。
随着国家西部大开发号角的吹响,资中在江地区以及在全省经济格局的地位日益凸现,新的企业将不断落户于境,这将形成新的电力负荷增长点,随着地区地方工业发展,城乡居民生活质量的改善,城市规模的不断扩,第三产业将更迅速发展,届时,社会服务行业也将成为新的电力负荷增长点。
根据电力部门提供的预测资料显示,预计2002~2005该县的工业总产值平均以11%左右的速度递增。
2002~2005年供电量平均以7.6%的速度递增;2005~2010年供电量平均以5.8%的速度递增;2010~2015年供电量平均以4.5%的速度递增。
2005年,资中地区最大供电负荷将达到85MW,需供电量4.26亿千瓦时;
2010年,资中地区最大供电负荷将达到114MW,需供电量5.66亿千瓦时;
2015年,资中地区最大供电负荷将达到142MW,需供电量7.04亿千瓦时。
资中县电力需求预测结果见表2-2。
2003~2010年资中县用电预测表
表2-2单位:
万千瓦时、兆瓦
2003年
2004年
2005年
2006年
2007年
2008年
2009年
2010年
2015年
1、供电量
36889
39727
42633
44547
47530
50567
53574
56559
70369
2、供电负荷
74
79
85
89
95
101
107
114
142
2.3电力平衡
电力平衡按资中县电力需求进行平衡,没有考虑大网供电需求。
2.3.1资中电力资源
资中县境水力资源贫乏,煤炭资源也比较有限,无建设大中型水电和大型火电站(厂)的可能。
截至2002年底,境上网小水电5座,机组台数10台,装机容量14.4兆瓦,年发电量约5000万千瓦时。
火电厂一座,装机12兆瓦。
电源现状参见表2-3。
表2-3资中县现有电厂(站)装机统计表
序号
电站名称
装机规模
上网电压等级
台数
单机容量(kW)
总容量
1
南光电厂
2
6000
12000
35kV
2
五里店电站
3
6000,1500
13500
35kV
3
凉水电站
1
100
100
10kV
4
板栗电站
2
160
320
10kV
5
艾家湾电站
2
125、200
325
10kV
6
加担桥电站
2
75
150
10kV
合计
12
26395
2.3.2电力平衡
根据当地电源装机容量、发电能力、1999年~2002年用电实际和2005年~2010年电力需求预测,电力平衡参见表2-4。
由电力电量平衡可知,由于地方电源装机有限,当地电力缺额一直较大,2005年丰水期电力缺额61MW,枯水期电力缺额70MW。
南光1×55MW机组于2006年底投产后,2007年丰水期电力缺额仍达21MW,枯水期电力缺额30MW,电力缺额逐年增加,需要长期从外地购进大量的电力,才能适应当地经济发展和人民生活需要。
近年来,电力供应更是严重不足,常出现大面积拉闸限电,供需矛盾突出,这种缺电状况,将会越来越严重。
因此,南光煤矸石坑口火电厂技改项目,有利于缓解当地电力供需矛盾,以满足国民经济发展和人民生活用电需求,建设该项目也是十分必要的、紧迫的。
资中电力平衡表
见表2-4单位:
MW
2005年
2006年
2007年
2008年
2009年
2010年
2015年
丰
枯
丰
枯
丰
枯
丰
枯
丰
枯
丰
枯
丰
枯
一、综合供电负荷
85
85
89
89
95
95
101
101
107
107
114
114
142
142
二、电源装机容量
26.4
26.4
26.4
26.4
81.4
81.4
81.4
81.4
81.4
81.4
81.4
81.4
81.4
81.4
1南光电厂
12
12
12
12
67
67
67
67
67
67
67
67
67
67
2、五里店电站
13.5
13.5
13.5
13.5
13.5
13.5
13.5
13.5
13.5
13.5
13.5
13.5
13.5
13.5
3、小水电
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
三、电源装机出力
24.5
15.2
24.5
15.2
74
65
74
65
74
65
74
65
74
65
1、南光电厂
10.8
10.8
10.8
10.8
60.3
60.3
60.3
60.3
60.3
60.3
60.3
60.3
60.3
60.3
2、五里店电站
12.8
4.1
12.8
4.1
12.8
4.1
12.8
4.1
12.8
4.1
12.8
4.1
12.8
4.1
3、小水电
0.85
0.27
0.85
0.27
0.85
0.27
0.85
0.27
0.85
0.27
0.85
0.27
0.85
0.27
四、电力盈(+)亏(-)
-61
-70
-65
-74
-21
-30.
-27.
-36
-33
-42
-40
-49
-68
-77
2.4电厂接入系统
本工程计划2006年底投产发电,根据工程容量、供电围及近区可接入点的情况,1×55MW机组以发电机-变压器-线路组接入资阳110kV变电站,机组最大出力57.5MW,电厂电力送出导线按经济电流密度选择,导线型号为LGJ-300,线路长度11km。
2.5电气主接线建议
南光坑口煤矸石电厂原2×6MW机组,6kV和35kV均为单母线分段,以一回35kV架空输电线路与资中110kV变电站并网,另一回35kV架空输电线路至熊桥35kV变电站。
建议本工程电气主接线采用发电机-变压器-线路组接线方式,选用三绕组主变压器,35kV侧与现有35kV母线相连,以110kV线路接入资中110kV变电站。
第三章燃料供应
3.1燃料供应
本工程拟建155MW汽轮发电机组配1220t/h循环流化床锅炉,锅炉参数:
过热蒸汽压力P=9.82MPa,过热蒸汽温度540℃,额定蒸发量D=220t/h。
年利用小时数6500小时,燃煤设计热值Qnet.v.ar=10.61MJ/kg,年耗煤39万吨折合标煤14.12万吨,燃料源自本地区无销售价值的非商品劣质燃料。
3.1.1本地区燃料资源概况:
(业主提供)
(1)楠木寺煤矿、家洞煤矿3#井可采储量2100万吨。
(2)家洞煤矿4#井、双合煤业葫芦寺煤矿可采储量3200万吨。
以上煤矿目前已形成生产能力100万吨/年。
3.1.2可供利用劣质燃料:
(业主提供)
(1)半煤巷掘进混煤总量为18万吨/年。
(2)采煤过程中产生的煤矸石约30万吨/年,其中19.5万吨/年可供电厂用
(3)楠木寺煤矿风选过程产生的劣质煤约15万吨/年。
(4)双合煤业洗煤厂年入洗50万吨,产生的洗中煤、洗矸20万吨/年。
以上各项合计为72.5万吨/年,混合热值10.61MJ/kg,(2534kcal/kg)减去已建235t/h,沸腾炉需燃煤量12.23万吨/年尚余60.27万吨/年,足够本工程39万吨/年之需。
3.1.3本工程要求的燃料条件:
(1)业主提供的劣质燃料及石灰石综合分析资料;
a、劣质燃料:
Mt=4%
Car=29%
Har=2.36%
Sar=0.54%
Aar=57%
Vdaf=40.7%
Qnet.v.ar=10.61MJ/kg(2534kcal/kg)
b、石灰石:
CaO=51.1%
MgO=0.6%
Loss=43%
C、钙硫比选取值:
Ca/s=2(摩尔比)
d、石灰石耗量:
小时耗量=1.94吨/时
日耗量(22小时)=42.68吨/时
年耗量=1.261万吨/年
(2)根据燃煤分析资料,选用一台220t/h循环流化床锅炉,该炉型是目前我国燃用低热值发电的主要炉型,锅炉效率可达89%左右,对于低硫燃料更有炉脱硫的优势,该炉型要求燃料颗粒0~8mm,其中1mm以下粒径不大于30%,这些条件都是本煤种经加工后可以满足的。
3.1.4燃料的运输条件:
XX155MW综合利用工程选址于距楠木寺煤矿主井南侧100米处一冲积地带,煤矿的掘进混煤及煤矸石可通过轻轨翻笼直送电厂,另外葫芦寺煤矿距电厂仅4公里,最远煤源双合煤业也只有11公里。
以上煤源均可通过公路运抵电厂,交通十分方便,运费低廉。
3.1.5本工程采用石灰石炉脱硫,厂不设石灰石加工设备,所需0~2mm颗粒的石灰石,由厂外采购汽车运输入厂。
3.1.6锅炉点火燃料选用问题:
由于循环流化床锅炉可采用有热值和无热值两种底料点火方式,因此,对于燃用烟煤煤种的电厂不存在点火燃料的选用问题。
3.1.7燃料供应存在问题及解决办法:
由于煤种较多热值参差不齐,给煤炭加工及储存带来一些不便,必须采取分储及配煤加工。
考虑到各煤种热值差距不大,不会给锅炉安全运行造成影响。
第四章厂址条件
4.1厂址概述
4.1.1厂址地理位置
江市地处成渝两地中部,北临资阳市,南临市和市,西临市,东面接壤市的荣昌县和大足县。
资中县位于江市西北部,沱江中游,成渝铁路和成渝高速公路中段,幅员面积1734km2,人口134万,是江地区的能源基地。
厂址在资中县中南部楠木寺,高程450~462m,东西长约396m,平均宽约150m左右,在已建南光坑口煤矸石电厂。
事故灰场位于厂区西面500m处。
厂址位于资中县境工矿集中地带,厂矿集中,用电量大,靠近电力负荷中心,距资中县城10km。
4.1.2厂址自然条件
(1)地形地貌
南光坑口煤矸石电厂地处江市资中县中南部,属丘陵地带,在沟谷的边缘,海拔高程(吴淞)在450~462m之间,东西长约400m,平均宽约150m。
(2)工程水文地质及地震概况
楠木寺煤田处于资威窿穹北斜之东南翼,单斜岩层。
岩层的节理裂隙不发育,为闭合裂隙,少数开裂隙已有泥质及钙质充填。
厂址位于煤矿竖井南侧,在煤矿预留保安煤柱围,既不影响煤矿的开采,又不涉及厂址的稳定。
原有主厂房等主要建(构)筑物布置在456m台地,扩建场地标高451~452米,地势平坦开阔,不受洪水威胁。
本区域地下水不丰富,属贫水区,仅在第四系全新统堆积层中有少量孔隙水,由大气降雨补充。
侏罗系自流井地层为泥岩与沙层互层,节理裂隙不发育,一般不含地下水,而自流井统的第四层为石灰岩,存在岩溶裂隙水,但受构造控制。
本区域之石灰岩层均出露较高,蓄水条件差,故地下水也不丰富,经钻孔取水试验,地下水量甚小,且对各类水泥均无腐蚀性。
综合以上工程地质和水文地质条件,厂址所处部位是稳定的,场地无断裂层通过,亦无不良地质现象,岩层的节理裂隙亦不甚发育,地下水不丰富,对各类水泥无腐蚀性,属较稳定的工业场地。
根据“中国地震烈度区划图”,本区地震基本烈度为6度。
(3)水文气象条件
温度:
极端最高气温:
39.9℃
极端最低气温:
-3℃
累计年平均气温:
16~18℃
气压:
累计年平均气压:
97.1kPa
风速:
主导风向:
NWN
累计年平均风速:
2.1m/s
最大风速:
19m/s(1973年7月19日)
湿度:
相对湿度:
80%
其他:
日最大降雨量:
247.8mm
累计年平均降雨量:
996.8mm
累计年平均日照时数:
1306.9h
厂址历年最高洪水水位,450m(1973年)
4.2交通运输
江地区及资中县交通十分发达,成渝铁路和成渝高速公路都经过江市和资中县。
厂址距成渝高速公路10km;距国铁成渝线资(中)黄(荆沟)支线双河车站3km;省道资(中)-威(远)公路从厂侧面经过,交通运输十分方便。
本工程所需设备、材料可通过铁路运至资中火车站或双河车站,再由汽车运至工地现场,也可由汽车经高速公路直接运至工地现场。
本工程燃料为煤矿生产过程中产生的煤矸石和劣质煤,煤矸石电厂与矿井较近,燃料运输由矿车和输煤皮带即可送入电厂储煤场,路径稍远的煤矸石,使用汽车运至电厂储煤场。
4.3电厂水源
4.3.1供水水源
南光公司供水系统业已形成,主水源为沱江河水,以附近的水库作为备用水源。
本工程主供水源沱江河水,流量充足,供水管线长12km。
机组冷却水采用闭路循环,最大补充水量400多m3/h,只需将原有供水系统作适当改造,适当提高供水能力,即可满足新增补充水量要求。
4.4贮灰场
本工程装机为1×55MW机组,选用1×220t/h流化床锅炉,年排放灰渣量为24万t/年。
电厂周围水泥厂较多,原有灰渣已全部综合利用,本项目现与水泥厂签订灰渣供销协议已达39万t/年,因此,本电厂所排灰渣,主要销售水泥厂综合利用,而贮灰场仅为事故灰场。
经过现场踏勘,将事故灰场选择在矿区用地围。
该事故灰场位于厂址西面约500m处,占地面积约90亩。
灰场东南侧缺口地段,需修建长约280m堤坝,坝底标高为456m,初期坝高462m,后期坝顶标高为
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