年产0立方SCR生产线可行性研究.docx
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年产0立方SCR生产线可行性研究
年产22000m³SCR烟气脱硝催化剂
项目建议书
目录
1、项目背景及必要性………………………………………1
2、SCR脱硝技术简介………………………………………2
3、国内SCR脱硝催化剂生产与市场供需分析……………4
4、项目建设方案、建设规模及建设地点…………………8
5、工艺技术方案选择………………………………………9
6、产品技术经济指标………………………………………10
7、环境保护…………………………………………………11
8、劳动定员…………………………………………………11
9、投资估算…………………………………………………12
10、经济效益分析…………………………………………13
11、项目评价………………………………………………14
一、项目背景及必要性
随着经济的发展,人们保护地球,保护环境的意识越来越高。
而氮氧化物(NOx)是大气中重要污染源之一,其污染危害甚大,NO2能直接破坏人体呼吸系统,引起支气管炎和肺气肿,NOx在阳光的作用下会引起光化学反应,形成光化学烟雾,破坏大气的臭氧层,造成高含硝量酸雨,严重污染大气环境。
所以要建立氮氧化物排放总量控制制度。
我国目前氮氧化物排放总量已超过1800万吨,如不采取有效控制措施,到2020年将达到3000万吨以上。
我国的氮氧化物污染来源主要是燃煤燃料的烟气排放,汽车尾气和工业生产,其中燃煤电厂是氮氧化物的首要排放源,约占总量的40%。
我国全国人大十一届四次会议于2011年3月表决通过了《国民经济和社会发展十二五规划纲要》中明确提出了十二五氮氧化物减排10%的约束性指标,推进火电、钢铁、有色、化工、建材等行业二氧化硫和氮氧化物治理,强化脱硫脱硝设施稳定运行,加大机动车尾气治理力度。
氮氧化物的控制已成为了国家经济可持续发展和环境保护的急迫客观要求,脱硝行业的发展得到了国家相关政策法规的有力支持。
在《国家环境保护“十一五”科技发展规范》中,电力行业脱硝被列入新型工业化过程中重点解决的环境科技问题。
2011年11月30日,国家发改委出台了《国家采取综合措施调控煤炭和电力价格》,明确指出自2011年12月1日起,对安装并正常运行脱硝装置的燃煤电厂试行脱硝电价政策,每千瓦时加价0.8分钱,以弥补脱硝成本增支。
催化剂的生产属于环保产业,在对环保产业的发展上,国家给予了积极鼓励的扶持政策。
在《国家环境保护“十一五”科技发展规划》中,“鼓励企业自主开展和国际科技合作的科技发展项目”,《国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定》中指示:
“积极发展环保企业”,重点发展具有自主知识产权的重要环保技术和关键技术。
2012年6月16日,国务院《关于印发“十二五”节能环保产业发展规划的通知》中指出:
大气污染控制,研发推广重点行业烟气脱硝、汽车尾气高效催化转化及工业有机废气治理等技术与装备等。
这些政策给环保产业创造了宽松的发展环境并指明了环保产业的方向。
我国火电厂氮氧化物的排放控制刚刚处于起步阶段,随着国家标准的逐步变严,越来越多的火电厂将面临着必须脱硝的严峻任务。
我国已进入严格控制氮氧化物排放的新时代,烟气脱硝行业的发展得到了国家相关政策法规的强有力支持,烟气脱硝行业迎来高速发展的大好机遇。
二、SCR脱硝技术简介
烟气脱硝就是将燃烧烟气中去除氮氧化物的过程。
烟气脱硝工艺主要有选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR),而最普遍采用的是选择性催化还原法,脱硝效率达80%~90%,据中国电力联合会的信息我国火电厂98%脱硝工艺采用选择性催化还原(SCR)工艺。
催化剂是选择性催化还原法(SCR)烟气脱硝工艺的核心部分,是保证氮氧化物和还原剂在合适温度范围内发生还原反应,达到期望脱硝效率的关键材料。
选择性非催化还原法(SNCR),则不需要催化剂,脱硝效率60%~80%。
SCR(SelectiveCatalyticReduction)即为选择性催化还原技术,最早是在1950年由美国人Eegelhard公司首先提出来并申请专利,到1972年在日本正式成立研究所和开发并于1978年实现工业化。
近几年来发展较快,在西欧和日本得到了广泛的应用,目前氨催化还原法是应用得最多的技术。
它没有副产物,不形成二次污染,装置结构简单,并且脱除效率高(可达90%以上),运行可靠,便于维护等优点。
选择性是指在催化剂的作用和在氧气存在条件下,NH3优先和NOx发生还原脱除反应,生成氮气和水,而不和烟气中的氧进行氧化反应,其主要反应式为:
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
(1)
8NH3+6NO+O2→7N2+12H2O
(2)
2NH3+NO+NO2→N2+3H2O(3)
在SCR工艺中,催化剂通常布置在高灰段,采用整体式催化剂,包括蜂窝式、平板式和波纹式三种。
蜂窝式:
以氧化钛(俗称钛白粉)和另外几种添加剂经过挤压成型,干燥煅烧,切割组装成标准规格的催化剂模块,具有模块化、表面积大、催化体积小、长度容易控制、活性高、回收利用率高等优点。
平板式:
以金属板作为载体,将活性组分清渍在金属板上,经烧结成型,具有抗腐蚀性高,对烟气的高尘环境适应性强,机械强度和热稳定性较高的优点,但也有表面积小,催化剂需求量大,活性表层易受磨损,上下模块间易堵塞等特点。
波纹式:
以波纹状玻璃纤维板或陶瓷板作为载体,将活性组分清渍后烧结成型,其优点是表面积较大,压降较小,重量较轻,对催化剂中毒有很好的抵抗能力,但上下模块之间易堵塞。
其中蜂窝式催化剂是目前世界上使用最多的催化剂,在我国使用率达到了98%。
三、国内SCR脱硝催化剂生产与市场供需分析
据中电联发布的全国电力工业统计年报数据表明,2012年新投运火电厂烟气脱硝机组容量约9000万千瓦,其中,采用选择性催化还原技术(SCR工艺)的脱硝机组容量占当年投运脱硝机组总容量的98%;截至2012年底,已投运火电厂烟气脱硝机组总容量超过2.3亿千瓦,占全国现役火电机组容量的28%。
而从国外的脱硝经验来看,催化剂的市场主要包括新建机组初装量、老机组改造催化剂初装量和催化剂更换量三种情况。
在燃煤电厂催化剂市场容量计算中,预计2012年~2016年期间新增机组容量为40000MW/a,并有60%左右的老机组完成改造;2017年~2021年期间新增机组容量为20000MW/a,并有20%左右的老机组完成改造。
形成国内燃煤电厂SCR市场的主要三条途径:
1、由于脱硝催化剂是火力发电厂生产过程的易耗品,使用周期仅为16000-24000小时,即约随机组运行2-3年必须更换。
由于到2012年底中国的火电装机容量达到8亿KW,所需催化剂总量约为70万m³,如果按三年寿命推算,每年催化剂更换量将达到26.67万m³,如果按照保守的用量,按四年寿命推算,每年催化剂更换量为20万m³,况且此推算必须建立在中国火力发电厂必须使用优质煤种的基础上,而这时根本不可能的。
2、中国火力发电厂烟气脱硝催化剂的市场需求量将在2012年间突破10万m³,而该年度因国内最大产量只有约7万m³,缺口达3万m³,中国火电厂烟气脱硝催化剂市场需求量将在2018-2019年达到15万m³,因此国内脱硝催化剂市场供不应求的矛盾将尖锐且较长期存在。
在2020年以后市场将稳定在15-17万m³之间。
3、由于中国在2010年已出台氮氧化物排放控制强制性政策,而中国氮氧化物贡献率的60%是大型燃煤发电锅炉,因此作为脱硝过程中最重要的易耗物资—催化剂(占整个造价的35-40%)的全面形式已经非常逼人。
3.1国内燃煤电厂SCR市场需求
根据国家权威部门预计,2012年~2021年我国燃煤电厂SCR催化剂市场容量情况如下图1所示(单位:
万m³):
图1
从表上看,未来10年,我国燃煤电厂脱硝催化剂需求量2016年达到需求最高峰,达19.3万m3,未来10年的总需求量达150万m³,平均每年约15万m³。
考虑到我国未来必然会逐步对各行业烟气排放标准的提高,SCR脱硝催化剂市场需求空间会更大。
按照中国煤炭消费比例,火电用煤约占60%,钢铁、水泥、工业锅炉、建材、垃圾焚烧及化学品制造等用煤约40%,这就意味着除燃煤电厂脱硝催化剂的巨大需求外还有相当大的潜在市场需求。
3.2国内SCR脱硝催化剂生产状况:
对用于燃煤电力烟气脱硝的催化剂,国内目前已有多家厂商投入商业化生产,国内SCR脱硝催化剂生产厂包括江苏龙源催化剂有限公司、中电投远达环保工程有限公司、东方凯特瑞环保催化剂有限责任公司等多家企业,均生产蜂窝状SCR催化剂。
3.3国内SCR脱硝催化剂供求分析
根据以上分析,我国在2021年前火电厂脱硝催化剂平均每年需求约15万m³/a,目前到2012年底前国内厂家产能为10万m³/a,2012年的国内SCR产量最多7万m³/a。
而且在已投产的企业中,除开三家央企满负荷生产外,大部分企业由于无市场渠道或是产能过小无法满足交货期需求,订单少甚至有的企业上产线闲置,少数企业为央企贴牌生产。
考虑到我国2016年市场需求峰值19万m³情况,则未来五年内市场空间会更大。
广东市场:
从国内生产厂家来看,两湖、两广、云南、贵州、海南等还无类似生产线,而广东省的粤电集团、深能源及广州控股等地方发电企业,目前总装机容量约4000万千瓦,到2017年总装机容量将达到5000万千瓦,仅是此三大地方发电企业的SCR脱硝催化剂装机量就将达到5万m³,再加上水泥、建材、玻璃、化工及钢铁脱硝市场,每年的SCR脱硝催化剂市场可达到20亿元。
国内市场:
国内市场烟气脱硝改造整体上比广东市场晚2~3年。
国内的SCR脱硝催化剂生产企业主要分布在江苏、山东及四川重庆,而在国内主要的煤炭生产基地也是燃煤电厂集中地的山西、内蒙古、陕西、新疆等,都没有生产催化剂企业,每年的SCR脱硝催化剂市场可达400~500亿元,这些都是可以广泛参与竞争的市场。
远景市场:
考虑到我国未来必然会逐步将国内钢铁、水泥、工业锅炉、建材、垃圾焚烧、化学品制造等行业烟气排放标准的要求提高,SCR脱硝催化剂市场的需求空间会更大。
3.4SCR脱硝催化剂目标市场分析
产品目标市场可分为三部分,一部分是五大发电集团外的省属地方发电企业,这一部分约占全国发电能力的40%左右;第二部分是央企,央企发电企业中目前只有大唐和国电建有SCR生产线,其产量无论如何也不能满足全部央企的SCR需求,部分订单外流;第三部分就是玻璃、水泥、焦化、烧结行业的烟气脱硝,这部分市场则取决于国家环保政策对氮氧化物的排放指标的控制是否达到90%以上,以及取决于国家政策规定的时间要求。
从市场容量来看,此部分市场容量很大。
从发展观点看,NOX排放物浓度将会越来越严格,目前西方发达国家的要求远远高于中国目前标准涵盖行业。
因此从时间上预计,玻璃、水泥行业将会最快要求烟气脱硝,这个市场也必须重视。
四、项目建设方案、建设规模及建设地点
4.1项目建设方案
由于国内以清华大学、浙江大学及南京理工大学等科研院校已研发出了拥有自主知识产权的、设备及原料基本国产化、性价比超过国际先进水平的脱硝催化剂,已成功通过了产品性能测试。
因此,本项目有二种建设方案:
一是采用国内自主技术,选择一家科研院校进行合作建设;二是寻求一家拥有催化剂生产技术的公司合作建设。
这两种方案所采用的设备全部国产化。
4.2项目建设规模
根据对脱硝催化剂市场的分析预测,本项目建设规模为年生产能力22000m3,预留扩建10000m3的发展空间。
整个项目工程包括工艺厂房、办公室、试验台、库房等单项工程,主要单项工程为工艺厂房。
4.3产品方案和发展方向
根据前面对脱硝市场的预测,其需求量逐年递增,因此考虑采用分步投入、分期规划的方式逐渐实现产品规模。
对于产品品种,可先选市场占有率高,产品质量稳定的SCR蜂窝式催化剂。
在前期投资实现后,可根据市场需求实现产品多样化。
4.4建设地点
根据项目建设规模,本项目可考虑在公司预留发展的现有土地上建设,需要土地约50000m2,建设期一年。
五、工艺技术方案选择
5.1根据上面的分析,我们选择蜂窝式催化剂生产工艺。
具体流程图如下:
5.2生产原料及配方
火电厂烟气脱硝蜂窝式催化剂的原料主要分为有效成分和辅助成分。
有效成分主要有:
V2O5、WO3、MoO3、MnO3、CuO、TiO2等,其中TiO2使用最为广泛;辅料成分主要分为成型剂、增韧剂、造孔剂。
由于有效成分中各种金属氧化物并没有可塑性,难以成型,所以需要添加成型剂,最常用成型剂有聚丙烯酰胺、甘油、三乙醇胺、甲基纤维素等。
为了提高生坯强度,减少蜂窝载体在生产和使用过程中的开裂几率,通常还需添加增韧剂,常用的增韧剂为杆状玻璃纤维。
为了提高催化剂载体面积,需要在坯料中增加造孔剂,最常用的是活性炭。
坯体配方是生产蜂窝式催化剂载体的核心技术,在TiO2催化剂蜂窝载体配方中,通常用量为70—85%,其他诸如V2O5、WO3、MoO3、MnO3等重金属氧化物各自加入量约为3—10%,聚丙烯胺加入量约8—15%,活性炭约3—5%,玻璃纤维约5—10%。
六、产品技术经济指标
6.1基本性能指标
1、脱氮率:
适应国内各区域典型煤种的脱硝催化剂,NOx转化率大于90%。
2、氨逃逸率:
氨逃逸浓度(体积分数)小于3×10-6
3、SO2转化率:
SO2转化率小于1%。
4、催化剂设计寿命:
大于20000小时。
5、催化剂能适应宽工作温度要求,且抗中毒性强。
6、配方与工艺路线能确保成品率达到95%以上。
七、环境保护
7.1主要污染源、污染物
本项目生产主要对环境产生的污染有粉尘、噪音两个方面,其中危害最大的是粉尘污染。
生产系统中主要的原材料为粉状物,在其输送、配料等过程中由于密封不好会产生粉料的泄露和飞扬,对环境造成影响。
加强对粉料的输送监管,并在生产区域采取必要的除尘设施,可降低其对环境的影响。
7.2噪声污染源
工厂生产中,噪声对环境的影响仅次于粉尘,但是,噪声是物理性的,在环境中不积累,对人的干扰和对环境的污染是局部性的,当声源停止发声时,噪声污染立即消失。
八、劳动定员
企业定员计划(按五天工作制考虑)如下表所示:
表1企业定员计划
序号
项目
人数
备注
1
管理人员
15
2
工程技术人员
15
3
直接工人
130
4
间接工人
40
5
总计
200
九、投资估算
9.1投资依据
依据项目建设方案,项目的工艺技术设计由合作方完成,土建、电气、自控等详细设计可委托韶钢工程技术公司设计,从既保证工艺质量,又要降低项目投资的原则,根据目前国内关键设备制造水平和实际运行情况,本项目均采用国产设备,结合国内多家SCR催化剂生产项目的投资先例,项目投资预算表:
表2主体设备一览表(单位:
万元)
名称
型号
单价
备注
粉体输送系统
368
整套
液体输送系统
98
整套
立式混炼机
D-2100
85
自动喂料机
TCIW-2T
7.5
预过滤挤出机
TCJ-250
17.8
强力真空挤出机
TCJ-310
180
自动切割机
WDQ-150
12.5
机械手
WDPY-150
15
自动切割机
T-360
25
干燥设备
1260
整套
表3总费用分解表(单位:
万元)
项目
建筑工程费
设备购置费
安装工程费
其他
周转
合计
成本
5500
16500
1600
1400
10000
35000
本项目使用韶钢公司预留发展的现有土地,因此为考虑土地费用。
为保证生产还需建立周转资金10000万。
因此此项目总投资需35000万。
9.2资金来源
因本项目考虑合作建设,因此资金来源将根据双方出资比例,以公司自有资金与银行融资相结合的方式出资建设。
十、经济效益分析
10.1成本估算
根据市场分析,原材料价格按如下计算:
主要原料:
2000元/吨;原材料成本按37520万元每年计算。
生物质燃料:
1000元/吨;
水价:
1.2元/吨;
电价:
0.8元/度;
员工工资:
200人,人均4.5万元/年;
银行贷款利率:
6.4%
催化剂生产过程中,需要的水、电、生物质燃料的用量约为:
水220吨/天,电13.28万度/天,生物质燃料13吨/天,设备年利用时间按300天考虑。
运行成本总计:
45113.9万元/年。
10.2效益分析
根据市场行情,本项目催化剂产品价格按33000元/m3,年产22000m3估算,
销售收入:
77000万元/年
总投资:
35000万元
产品成本:
45113.9万元/年
增值税:
5420.63万元,按17%计算
毛利润:
26465.47万元/年
所得税:
6087.06万元,按23%计算
净利润:
20378.41万元
投资回收期:
1.72年
十一、项目评价
1、该项目经济效益好,投资回收期短,投资风险小。
2、该项目是环保产业,能解决200左右转岗员工就业,符合投资理念。
3、“十二五”是该项目脱硝催化剂需求高峰期,宜迅速介入。
4、该项目成功的关键是要以最优的产品性价比赢得省政府与省环保部门的大力支持,取得产品的首例使用业绩,在省内抢占部分市场,创造出产品的品牌效应和市场信誉度,为打开国内市场创造良好条件。
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