1、鄂尔多斯冶金集团节能减排项目大型集群电炉低温烟气余热资源综合利用能效电厂工程初步技术方案天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司2008 年 5 月天津水泥工业设计研究院有限公司总 经 理 于兴敏中材节能发展有限公司总 经 理 何新平常务副总经理 张 富副 总 工程 师 董兰起设 计 经 理 李 随报 告 编 、 审 人 员专 业 编写（设计） 审 核 审 定热 机 李 浩 罗志兰 董兰起化 学 许 琴 博 澄 博 澄环 境 保 护 魏连友 罗志兰 遇广堃劳动安全与卫生 魏连友 罗志兰 遇广堃总 图 与 交 通 刘永刚 吴振华 吴振华结 构 董春玲 刘 军 高连海建 筑 董春玲 鲍燕
2、春 孙树华暖 通 魏连友 罗志兰 遇广堃给 排 水 许 琴 博 澄 博 澄消 防 许 琴 博 澄 董兰起电 气 王 林 祝 强 祝 强热 工 仪 表 候 英 阎素玲 祝 强概 算 丁 弈 肖军贵 肖军贵技 术 经 济 分 析 丁 弈 肖军贵 肖军贵鄂尔多斯冶金集团节能减排项目 大型集群电炉低温烟气余热资源综合利用能效电厂工程 技术方案天 津 水 泥 工 业 设 计 研 究 院 有 限 公 司中 材 节 能 发 展 有 限 公 司 1 1 项目建设单位情况1.1 项目概况鄂尔多斯冶金有限责任公司根据本公司余热资源的具体情况，在对国家及内蒙古自治区资源综合利用的产业政策进行认真的学习和研究的基础上
3、，对国内现有的资源综合利用电站的系统和技术进行了综合调研，为了实施可持续发展战略和执行资源综合利用政策，针对企业现有生产规模、技术条件，并综合考虑现有余热资源及场地布置等因素，拟利用硅铁电炉生产过程中产生的废气余热，通过设置余热锅炉产生的低压过热蒸汽余热资源，配套建设低参数余热电站。以达到充分利用废热资源，降低生产成本，提高企业经济效益之目的。 1.2 项目建设单位情况简介鄂尔多斯冶金有限责任公司隶属于鄂尔多斯控股集团，座落于京 包银 兰 经 济 带 的 工 业 重 镇 中 国 内 蒙 古 鄂 尔 多 斯 棋 盘 井 工 业 园 区 ， 占 地 面 积 15 平 方 公 里 。 依托丰富的矿产
4、资源和超凡的创业胆识，借助鄂尔多斯控股集团年产 660 万吨煤炭和装机容量 93 万千瓦的电力等配套产业优势，大胆探索高载能循环经济模式，实现了资源、能源和高附加值产品的快速转化。投巨资建设了 64 台矿热电炉，总容量 118 万 KVA，铁合金系列产品的生产能力达 100 多万吨，成为世界上总容量最大，炉台数最多，产能最高的铁合金生产基地，不但是中国铁合金产品生产和出口的特大型支柱企业，在全世界铁合金生产领域中产销量均名列前茅。产品有普通硅铁、特种硅铁、硅锰合金、电石等，远销中东、欧美、日韩、东南亚、非洲等 20 多个国家、地区和中国 30 多个省市自治区。到 2015 年，凭借年 5000
5、 万吨的煤炭产能和 291 万千瓦的发电能力，依托具有自主产权并可开采数百年的金属矿产资源以及 109 国道、110国道和东乌铁路等便利的交通运输条件，鄂尔多斯冶集团将涉足铬铁、硅钙、氧化铝、电解铝、水泥熟料、稀贵金属铁合金等领域，产能总量鄂尔多斯冶金集团节能减排项目 大型集群电炉低温烟气余热资源综合利用能效电厂工程 技术方案天 津 水 泥 工 业 设 计 研 究 院 有 限 公 司中 材 节 能 发 展 有 限 公 司 2 将达到 500 多万吨,其中普通硅铁 70 万吨、特种硅铁 5 万吨、工业硅 20万吨、硅锰 15 万吨、碳化硅 1 万吨、硅微粉 10 万吨、电石 100 万吨、氧化铝
6、 80 万吨、电解铝 40 万吨、水泥熟料 155 万吨。鄂尔多斯冶金有限责任公司以“鄂尔多斯”品牌为创业灵魂,以“质量和服务是鄂尔多斯的象征” 为兴业目标，一心树就“能源经济、高科技经济和资本经济”同轨道加速运行的“蓝海”发展战略，全力构筑用“集智、放胆、拓荒、创新”的企业文化精神凝结而成的品牌发展之路。产品的纯度、精度都达到了国际水准。推进资源综合开发利用，实施资源控制战略，大力发展循环经济，提高优势产业集中度，培育产业集群，延伸产业链，使优势产业的规模进一步扩大，是公司发展的战略选择。把优势产业做大做强，必须坚持“科技是第一生产力”的思想，只有在我国高载能产业领域不断地探索、创新，抢占技
7、术制高点，实现技术突围，才能提高产业竞争力。1.3 项目提出的必要性和意义1.3.1 开展节能活动能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，能源使用效率的高低已成为一个部门、一个行业乃至一个国家技术进步的重要标志。随着我国经济的快速发展和人口的不断增加，能源相对不足的矛盾已日显突出，寻找新的能源或可再生能源，以及合理的综合利用现有的宝贵能源将是我国今后如何确保经济可持续发展的关键所在。2005 年以来，国务院先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。为实现规划目标，国家发改委启动了十大重点节能工程。通过实施十大重点节能
8、工程，“十一五”期间将实现节约 2.4 亿吨标准煤的节能目标。并重点提出“十一五”期间“实现在钢铁联合企业形成年节能能力 266 万吨标准煤；”的鄂尔多斯冶金集团节能减排项目 大型集群电炉低温烟气余热资源综合利用能效电厂工程 技术方案天 津 水 泥 工 业 设 计 研 究 院 有 限 公 司中 材 节 能 发 展 有 限 公 司 3 具体要求。2006 年 4 月国家发改委等政府部门又颁布了千家企业节能行动实施方案，进一步明确了“以提高能源利用效率为核心，坚持节能与结构调整、技术进步和加强管理相结合，大力调整和优化结构，开发和推广应用节能技术”的指导思想。冶金工业是国民经济重要的基础原材料工业
9、，也是高耗能、高污染工业。冶金工业节能潜力巨大。为此，国内、外大型企业纷纷采取先进技术，开展节能降耗和综合利用，不断优化企业的能耗指标和环保指标，以期达到能耗最少，环保最优。目前，能源生产的增长速度尚难以适应国民经济发展的要求，能源价格仍呈上升趋势，这对于能源费用占企业生产总成本 20%30% 的冶金工业将是新的挑战。因此，节能降耗将是冶金工业长期发展的战略任务。1.3.2 循环经济的发展利用硅铁电炉生产过程中产生的 400以下的废气余热作为热源的纯低温余热发电，在不增加生产能耗的前提下，整个热力系统不燃烧任何一次能源，电站的产品电力将回用于冶金生产，这套系统在回收冶金工业生产过程中产生的大量
10、余热的同时，又减少了冶金工业对环境的热污染以及粉尘污染，这将给企业带来巨大的经济效益。这套系统是一个典型的循环经济范例。循环经济的思想萌芽兴起于 60 年代，到了 80 年代，人们的认识经历了从“排放废物 ”到“净化废物”再到“利用废物”的过程。到了 90 年代，特别是可持续发展战略成为世界潮流的近几年，源头预防和全过程治理替代末端治理成为国家环境与发展政策的真正主流，人们在不断探索和总结的基础上，提出以资源利用最大化和污染排放最小化为主线，逐渐将清洁生产、资源综合利用、生态设计和可持续消费等融为一套系统的鄂尔多斯冶金集团节能减排项目 大型集群电炉低温烟气余热资源综合利用能效电厂工程 技术方案
11、天 津 水 泥 工 业 设 计 研 究 院 有 限 公 司中 材 节 能 发 展 有 限 公 司 4 循环经济战略。循环经济内涵是一种“促进人与自然的协调与和谐” 的经济发展模式，它要求以“减量化再利用再循环” （3R ） 为社会经济活动的行为准则，把经济活动组织成一个“资源产品再生资源” 的反馈式流程，实现“低开采、高利用、低排放” ，以最大限度利用进入系统的物质和能量，提高资源利用率，最大限度地减少污染物排放，提升经济运行质量和效益。“减量化、再利用、再循环” 是循环经济最重要的实际操作原则。由此可见，节能减排是社会和政府在能源节约和环境保护的巨大压力下提出的紧迫要求,也是冶金行业面对日益
12、激烈的市场竞争的经济形势下的明智选择。而利用日益成熟的低温余热发电技术，可大量回收和充分利用冶金工业中的低温废气余热，提高冶金工业的整体资源利用水平，此项技术必将成为冶金工业节能降耗的有效途径之一。余热电站建成后，可大力回收和循环利用工业废气，提高企业的整体资源利用水平，为资源的绿色消费贡献力量。另外，利用企业的废气余热进行发电，实际上就是相应减少了电力系统中燃煤电站产生同等电量而产生的 CO2 的排放。根据京都议定书规定的基于市场经济原则的清洁发展机制（CDM），这些 CO2 的减排量是可以在国际碳排放交易中出售的，从而可以进一步减少余热发电的投资成本。1.3.3 理想的 CDM 项目为了应
13、对温室气体排放对全球气候变化带来的严重影响，近 20 多年来，人类社会进行了持续不懈的努力。1997 年 12 月在日本京都通过的京都议定书是这种努力的里程碑式的极其重要的成果。在联合国气候变化框架公约之下，世界各国最终签署了具有法律约束力的京都议定书，规定在 2008 到 2012 年的第一个承诺期内，工业发达国家必须将二氧化碳排放总量在 1990 年排放总量的基础上减少 5.2%；发展中国家在此期间不承担减排义务，而且可以将本国实现的减排量出鄂尔多斯冶金集团节能减排项目 大型集群电炉低温烟气余热资源综合利用能效电厂工程 技术方案天 津 水 泥 工 业 设 计 研 究 院 有 限 公 司中
14、材 节 能 发 展 有 限 公 司 5 售给发达国家，换取资金与技术，再用于国内的环境保护事业，促进发展中国家的可持续发展，这就是京都议定书所设计的“清洁发展机制（简称 CDMClean Development Machanism）”的精髓。CDM 是 京都议定书第 12 条所建立的发达国家与发展中国家之间的一种国际合作机制。京都议定书所设计的 CDM 包含双重目的：帮助发展中国家实现可持续发展；帮助发达国家实现其减限排承诺。CDM 规定发达国家通过提供资金和技术的方式，与发展中国家开展项目合作，将项目所实现的“核证减排量（CERs）”用于发达国家缔约方完成他们在议定书中的减排承诺 。CDM
15、被普遍认为是一种“双赢” 机制：发展中国家通过合作可以获得资金和技术，有助于实现自己的可持续发展；发达国家可以大幅度降低其在国内实现减排所需的高昂费用。清洁发展机制为发达国家实现减排承诺提供了另一种可行的途径。在全球范围内，无论在哪里进行减排，效果都是一样的，但在发展中国家实现减排所需的成本与难度相对更低一些。CDM 模式的主要内容是，发达国家可以在发展中国家的项目中投入资金、技术，帮助其减少温室气体的排放量，然后向发展中国家购买其减排量，这样发达国家就能以比较低的成本完成减排承诺。CDM 在发达国家和发展中国家之间创造了一种商机，使温室气体的减排量可以作为商品在国际市场上进行交易，发展中国家
16、可以通过 CDM 项目获得一定的资金和较先进的技术。火力发电项目需要燃烧大量的煤炭资源，并在生产过程中排放大量的 CO2 气体，本项目建成后的发电能力，相当于减少了燃煤电站燃煤量，以一台与 6MW 余热发电机组相当的燃煤发电机组，按年发电量 4200万 kWh 来计算，每年可减少 CO2 气体的排放量近 4.13 万 t，因此余热发电机组运行的社会环保效益十分明显，是一个很好的 CDM 项目。1.4 项目的技术支持条件鄂尔多斯冶金集团节能减排项目 大型集群电炉低温烟气余热资源综合利用能效电厂工程 技术方案天 津 水 泥 工 业 设 计 研 究 院 有 限 公 司中 材 节 能 发 展 有 限
17、公 司 6 国外纯低温余热发电技术从六十年代末期即开始研制，到七十年代中期，无论是热力系统还是装备都已进入实用阶段。此项技术的应用到八十年代初期达到了高潮，尤其是日本，此项技术较为成熟，不但在本国得到应用，并且出口到台湾、韩国等一些国家和地区。2004 年 2 月 14 日，马钢同日本川崎重工业代株式会社签定了利用烧结余热发电项目的合同，将公司二铁总厂烧结车间现有的两台 300 平方米烧结带冷机产生的余热进行回收发电，发电机装机容量为 1.75 万千瓦，年发电量为 1.4 亿千瓦时。工程于 2004 年 9 月开工，2005 年 9月 6 日，二铁厂烧结余热发电并网发电成功。预计项目投产三年后
18、便可收回前期投入的全部成本。具有极高的经济效益、社会效益和环境效益。据考查，该系统的技术方案和 1996 年日本新能源产业株式会社（NEDO）向我国安徽省宁国水泥厂 4000t/d 预分解窑赠送的一套6480kW 的纯中、低温余热电站设备完全一致。而宁国水泥厂余热电站的工程设计、开发、技术转化正是由天津水泥工业设计研究院承担的。近年来，随着国内低参数、多级进汽、饱和进汽式汽轮机的开发成功（天津水泥工业设计研究院联合有关汽轮机制造厂开发、制造），国产装备的纯中、低温余热电站已进入了成熟阶段，采用中、低品位余热动力转换机械的纯中、低温余热发电技术具有更显著的节能效果。抚顺新钢铁有限责任公司是东北地
19、区较有实力的民营钢铁企业，由于该企业烧结厂、炼钢厂、轧钢厂都设有余热锅炉，余热锅炉产生的低压饱和蒸汽解决了全厂冬季采暖和生产用汽的需要，节约了大量的一次能源。但在非采暖期，这些蒸汽由于没有找到很好的用途被白白排入大气，即浪费了能源，又损失了大量的软化水，同时蒸汽排放产生的噪声对周围环境也造成了一定的影响。2005 年 10 月抚顺新钢铁有限责任公司委托天津水泥工业设计院能鄂尔多斯冶金集团节能减排项目 大型集群电炉低温烟气余热资源综合利用能效电厂工程 技术方案天 津 水 泥 工 业 设 计 研 究 院 有 限 公 司中 材 节 能 发 展 有 限 公 司 7 达公司承担该工程的设计任务，经过详细
20、的评估和实际测量，综合蒸汽管网的压力确定为 0.49MPa（饱和），流量为 45t/h 左右，基于以上两个条件，经计算，汽机选型为：N5.5-0.49 饱和进汽凝汽式汽轮发动机组，发电机型号为：QFW-6-Z 单支座数字式无刷励磁发电机，额定功率为 6MW。工程总投资约 2200 万元（部分设施利旧）。年收益为1572 万元，约需 1.4 年的时间即可收回全部投资。工程已于 2007 年 7月投入运行，目前，实际发电功率为 5MW。中材节能发展有限公司的前身为天津水泥工业设计研究院能达技术发展有限公司。上世纪 80 年代中期，天津水泥工业设计研究院有限公司（简称“TCDRI”）率先开展了利用水
21、泥厂废气余热进行发电的研究。1990年，TCDRI 成立中低温余热发电“八五” 攻关组，承担 “八五”国家重点科技攻关项目带补燃锅炉的水泥厂中、低温余热发电技术及装备的研究开发工作。经过“八五”期间的艰苦努力，完成了带补燃锅炉的水泥厂中、低温余热发电技术及装备的研究开发的攻关工作，成功地回收了水泥生产过程中大量排放的 400以下的废气余热，获得了“八五”国家重大科技攻关成果奖。1998 年 6 月 1 日，为了更好的开展余热发电技术的研发工作，TCDRI 余热发电室改组为天津能达技术发展有限公司。2007 年 7 月 9 日，中国中材集团经过精心的前期准备，联合战略投资者共同签署了“天津能达技术发展有限公司增资协议”，公司注册资本增加至 3 亿元，公司名称变更为“中材节能发展有限公司”。中材节能发展有限公司注册地所在区域为国家级高新技术产业园区天津北辰科技园区。经营范围：余热发电项目的投资、开发、建设；余热发电工程技术开发、设计、咨询及工程总承包；相关建筑材料、金属材料、保温材料、机械电器批发、零售；提供清洁发展机制项目的
