錫林郭勒盟地處西部大開發和東北老工業基地振興的前沿,是國家規劃的蒙東、遼西、環渤海經濟區的主要能源基地。
錫林郭勒盟根據國家和內蒙古自治區的統壹規劃,確定了以坑口發展電力和煤化工為主體的褐煤發展戰略,而發展電力和煤化工需要大量的水源。
錫林郭勒盟地處幹旱半幹旱地區,風沙大,降雨量少,蒸發量大。年降雨量僅為150-350毫米,年蒸發量2000-2700毫米,全盟草原和土地沙化面積目前達2970平方公裏,每年以143平方公裏的速度擴大,全盟***有1363個湖泊,其中大部分現已幹涸,大量幹涸湖底的細沙塵、沙化土地上的細沙塵被風吹起,形成京津地區的浮塵,是京津地區沙塵暴的主要來源。
根據第二次全國水資源評價數據,錫林郭勒盟水資源總量為34.92億立方米/年,實際可利用水資源量為19.68億立方米/年,其中地表水資源量為3.98億立方米/年,地下水資源量為16.34億立方米/年。根據國家發改能源[2004]864 號文件發展工業禁止使用地下水。錫林郭勒盟每年只能提供 3.1 億有效水量。2007年全盟總用水量已達2.98億立方米,"十壹五 "期間錫林郭勒盟國家規劃建設的重點項目已無水可用,周邊地區也無水可調。
錫林郭勒盟吸引海水淡化循環經濟產業項目,每年從渤海灣調水3.65億立方米,同時利用項目年產100億立方米褐煤氣余熱蒸汽淡化海水,年產淡水3.1億立方米,緩解錫盟水資源壓力。同時年產各類鹽化工產品1120萬噸。
國家發改委高度重視該項目,國家發改委發改辦投資[2007]2785號文建議從規劃開始,委托大型綜合性工程咨詢機構充分論證。
國務院研究室國研函[2007]23號文件在對十屆全國人大五次會議2837條好建議的答復中指出,實施錫林郭勒盟引進淡化海水發展草原生態產業項目意義重大。我室將積極跟蹤落實系鄰國妖引進海水淡化發展草原生態產業項目。並將調研報告報送國務院領導和有關部門參考。
內蒙古自治區發改委內發農函[2007]28號文件《關於做好錫林郭勒盟引進海水淡化壹體化項目前期工作的函》指出,為加快推進前期工作,早日提交規劃成果報告,請抓緊做好項目的前期工作。
錫林郭勒盟行政公署錫盟行署發[2007]77號文件成立項目前期工作推進領導小組,以常務副盟長王誌遠為組長,相關副盟長及各業務主管20人組成。
錫林浩特市錫市黨發[2005]40號文件成立了以市長遊曉陽為組長,各主管部門領導組成的項目推進領導小組,19人在項目實施中發揮了主要作用。
錫林浩特市國土資源局以錫國土資字[2006]19號文件規劃了23平方公裏的海水淡化用地和100億立方米的人工天然氣工業園區占地。
錫林郭勒盟水利局錫發[2008]244號文件,文件要求:由貴公司牽頭建設海水淡化工程,是解決我盟水資源短缺問題的最佳途徑。希望貴公司能盡快實施該項目。為我盟產業發展和生態建設提供水資源支撐。
錫林郭勒盟發改委錫發改字[2007]525號文件規定,勝利東壹露天礦位於錫林浩特市勝利煤田中東部。該礦總體規劃已獲國家發改委批準,是海水淡化、煤氣化輸送京津工程的配套資源。
根據上述文件精神,錫林郭勒盟宏源海水淡化有限公司組織全國22家大型院所、100多名具有實踐經驗的科技人員,開展了為期四年的項目可行性研究,並委托中水北方勘測設計院設計了海水輸送工程可行性研究報告,委托中國天辰化學工程公司設計了褐煤制人工天然氣可行性研究報告,委托中輕國際工程有限公司設計了褐煤制人工天然氣可行性研究報告。
為了向設計院提供必要的地質地形資料,委托錫林郭勒盟大中建設工程勘察有限公司完成了23平方公裏工業園區1:2000地形圖和可行性研究階段的地質鉆探工作資料。
上述工作是項目可行性研究的實際基礎資料。
該項目的主要內容是建設六大工程,即煤化工工程、海水淡化制鹽工程、渤海-雞西海水輸送工程、褐煤露天煤礦工程、選煤廠和矸石電廠。
六大工程除海水輸送工程外均采用壹次規劃、分期實施的原則。
煤化工工程
該項目利用當地自產精洗褐煤3340萬噸/年為原料,生產合成天然氣100億標準立方米/年,其中壹期建設規模為50億標準立方米/年,投資115.2億元。該項目為礦井型煤氣化裝置,可將劣質褐煤就地氣化、轉化、制取優質合成天然氣,達到國家天然氣質量標準GB 17820-1999第壹、二項技術指標。
在煤制天然氣過程中,副產優質固硫、15%農用稀氨以及部分純氧(O2)、純氮(N2)、純氬(Ar)和純二氧化碳等氣體產品。
褐煤氣化工藝是將來自洗煤廠的精洗煤粉碎成煤粉,經300℃氮氣加熱後,由二氧化碳氣化爐輸送至氣化爐進行氣化,氣化後的水煤氣經轉化工序調整壹氧化碳和氫氣的比例後進入低溫甲醇洗滌裝置,除去硫分,凈化後送至甲烷合成裝置合成人工天然氣。
該項目建議采用多項世界領先的技術和設備:
大型褐煤幹煤粉富氧加壓氣化爐、激冷工藝、CO2壓力氣流給煤技術。
大型先進節能空分裝置,單套制氧能力9萬標立方米/小時,同時為全廠提供純氮、氧、氬及儀表用氣和廠房安裝用氣。大型空壓機可引進國外設備,冷箱可采用國產化設備或國內外廠家合作設計制造。
采用具有完全自主知識產權、技術先進可靠、節省投資的大型國產化轉化催化劑及設備和低溫甲醇洗提純工藝技術。
大型煤氣甲烷化裝置設計采用五套平行生產線,每套生產線年生產能力為 10 億標準立方米。催化劑和反應器可采用國外專利商業技術,也可采用國內新開發的技術,待項目實施時通過考察和招標確定。
本項目合計需9.8兆帕、540℃過熱蒸汽1342.3噸/小時,由園區建設的矸石電廠鍋爐送出裝置以高壓蒸汽為動力驅動壓縮機等設備,汽輪機背壓排出低壓蒸汽(含煤氣化裝置副產蒸汽)4920噸/小時,溫度120℃,壓力0.08兆帕,送海水淡化裝置作為熱源。供熱可靠性高,經濟合理。
海水淡化制鹽項目
海水中含有 90 多種元素,地球上自然界存在的所有元素都能在海水中找到蹤跡。在海洋中,海水占水的 96.5%,由各種鹽類組成的溶質占 3.5%。我國近海海水的溶解度低於大洋海水,鹽類溶質的溶解度約為 3%。海水中的溶質種類很多,但溶解度差異很大。其中,鈉、鎂、鈣、鉀、氯、硫、溴等少數元素構成的鹽類占海水中所有溶質的 99.9%。
利用適當的技術,可以通過氯化鈉(NaCl)、氯化鉀(KCl)、氯化鎂(MgCl2)、硫酸鎂(MgSO4)、硫酸鈣(CaSO4)、溴(Br2)等化合物提取上述元素作為產品。
根據本項目的特點,綜合比較國內外海水淡化技術,我們采取 "低溫多效蒸餾濃縮脫鹽+多效蒸發結晶分離 "方案淡化海水,其工作流程為
海水經預處理後進入低溫多效海水淡化裝置,經過多效濃縮分離過程,被分離成 經過預處理後的海水進入低溫多效海水淡化裝置,經過多效濃縮分離過程,被分離成淡化純水和10%濃縮海水。
淡化後的濃海水經過多效蒸發濃縮工藝,濃縮至 22% 的濃度,得到淡水。
在濃縮過程中,二水硫酸鈣析出,凈化後分離成石膏產品,用於建築材料或其他用途。
22%的濃縮母液與已分離出的硫酸鎂回收的高、低溫鹽混合後,經多效蒸發析出並結晶的氯化鈉鹽漿經脫水、幹燥即為成品精制鹽。鹽母液綜合利用生產鹽化工產品。
首先,利用蒸發法生產氯化鉀。即以氯化苦鹵和氯化鎂為主的濃鹵混合鹵。混鹵蒸發到128~130℃之間析出高溫鹽,主要成分為氯化鈉和壹水硫酸鎂。
高溫鹽分兩步分離,得到氯化鈉和硫酸鎂。母液蒸發澄清清液冷卻至30-35℃光鹵石結晶析出。加水分解制得粗氯化鉀,粗氯化鉀提純制得精氯化鉀。
氯化鉀提取後,濃鹵中的溴含量增加,主要以溴化鎂和溴化鈉的形式存在,用氯氣氧化和水蒸氣蒸餾的方法提取溴。制溴過程包括預熱、氧化、蒸餾、溴氣冷凝、溴水分離和蒸餾。
溴提取後的制溴廢液經過鹽水預熱、蒸發濃縮、保溫沈澱、冷卻結晶等工序生成結晶氯化鎂。
鎂母液被回收到工藝中,或通過蒸發來生產鹵素片。
工藝中獲得的各種鎂化合物可作為產品使用,或進壹步加工成高純度氧化鎂和其他鎂精細化學品。
該工藝路線中的低溫多效蒸餾裝置采用秦皇島鑫源水業有限公司開發的新型低溫多效蒸餾裝置、秦皇島鑫源水業有限公司開發的具有自主知識產權的新型低溫多效海水淡化裝置獲得國家發明專利,該裝置的特點是:采用抽屜式結構,制造組裝、維護保養方便;采用歐冠板式蒸發器,可實現海水高倍濃縮,濃縮倍率達7倍;采用板式蒸發器,模塊化;采用板式蒸發器,模塊化;采用板式蒸發器,濃縮倍率達7倍。板式蒸發器,模塊化設計,便於大規模批量生產;裝置結構簡單,制造工藝性好,國內現有制造手段均可實現;裝置配套機電設備全部國產化;噸水裝置制造成本比國外公司降低30~40%。制鹽系統工藝路線中的技術和裝備已在國內外廣泛應用。已投產的天津長蘆漢沽鹽化工廠,采用蒸發結晶分離裝置年產海鹽15萬噸。
海水淡化和制鹽工程的熱源來自煤化工工程副產的預熱蒸汽,兩個工程相鄰長距離布置,有利於低壓蒸汽輸送,減少損耗。
該項目總規模將達到年產淡水3.1億立方米,年產鹽化工產品1120萬噸,具體為年產精鹽800萬噸;年產氯化鉀20萬噸;年產硫酸鎂50萬噸;年產溴素2萬噸;年產氯化鎂200萬噸,並可生產壹定量的其他海水化工資源產品。
為配合煤化工余熱蒸汽,該項目建設規模達到總規模的70%,投資65億元。
項目生產的淡水就地用於煤化工、鹽化工等工業用水、草原生態、農業和荒漠化治理以及人民生活用水;精制鹽用於本地區兩堿化工下遊、渤海灣地區和東北、華北兩堿化工用鹽等。其中氯化鉀、溴素是鹽化工行業的短線產品,可緩解國內市場需求;硫酸鎂、氯化鎂等鹽化工產品可直接銷往國內外市場,或加工生產後銷往國內外市場,或加工生產鉀鎂肥、氫氧化鎂、氧化鎂和金屬鎂等下遊產品。
寶雞錫海水運項目
寶雞錫海水運項目是內蒙古自治區錫林郭勒盟引進海水淡化循環經濟產業項目的基礎工程。規劃從遼寧省葫蘆島市興城東臺子裏東岸取水,采用有壓埋管和無壓隧洞輸水相結合的方式,經遼寧省葫蘆島市、朝陽市、內蒙古赤峰市至錫林浩特市,中間不分水。線路全長618.46㎞,設計輸水規模3.65億m?/年,設計流量12.8m?/s,輸水全年不間斷。
工程分壹期建設,完成投資159億元。壹期運行規模達到設計規模的70%,二期運行時負荷達到100%。
輸水線路跨越遼寧、內蒙古兩省(自治區)。穿越8次鐵路、29次公路、20次河流。
工程主要布置泵站9座,無壓隧洞11座,有壓埋管21條,與鐵路、高速公路、國道、省道、河流交叉57處。為提高工程的供水保證率,工程建有壹座在線調蓄水池。
九座泵站,內蒙古四座,遼寧省五座。設計總揚程1170米,總裝機容量28.08萬千瓦,每座泵站單機揚程130米,單座泵站配機6臺,其中備用2臺,單機設計流量3.2米?/s,單臺機組裝機容量為5200KW,每座泵站裝機容量為31200KW。
11座隧洞均為無壓輸水隧洞,縱坡為1/5000,隧洞總長304.73km。這些隧道總長304.73公裏,超過10公裏的隧道有7座,其中9#隧道43.384公裏,最長的11#隧道142.4公裏。
1#~20#承壓埋地管道為夾砂玻璃鋼管道,全長313.73公裏,內徑3.2米,承壓0.6~2.0兆帕。在調節水庫和海水淡化之間布置了21#承壓埋地管道,也是雙管布置的夾砂玻璃鋼管道,雙管布置,內徑3.2m,承壓0.6MPa以下。
調節水庫地理位置在錫林浩特市西北約18km處,距受水點約1.5km,根據地形條件,布置在錫林河南岸塔海依垣和小山滾列格圍成的小盆地之間。它的總庫容為 1700 萬米,調節庫容為 1500 萬米,在泵站或管道發生事故時,可滿足連續 15 天的用水需求。每年最多可滿足 35 天的非連續事故停水需求。調節水庫由東側埋管供水,設計進口流量為 12.8 米/秒,西側兩山之間的出口流量為 11.57 米/秒。調節水庫的進口和出口均由閘門控制。
沿線建有 125 個水池,用於檢修時取水,檢修方便快捷。檢修結束後,退水池中的水將放回原來的管道或隧道。設計取水量為 747.37 萬米。
輸水管線按區域可分為四段:葫蘆島市轄區段、朝陽市轄區段、赤峰市轄區段、錫林浩特市轄區段。
九座泵站廠房主要由取水系統、主輔廠房、控制樓、出水系統、變電站及其附屬建築物組成。
取水系統采用壹機壹管入流,通過連接壓力式前池和直徑1.4米的取水支管向6臺水泵供水。出水系統采用壹機壹管,6 根直徑 1.2 米的出水支管匯入直徑 3.2 米的出水總管,向下壹個泵站供水。
無壓輸水隧洞11座,其中3#、9#、10#、11#四座長隧洞主要采用TBM隧洞掘進機施工,為圓形斷面,內徑4.3米,其余7座隧洞采用鉆爆法施工,為城門洞型,洞底凈寬4.0 m,凈高4.9 m。
長隧道采用TBM法施工,與鉆爆法相比,TBM法施工具有安全、快速(壹般)、高效(壹般)的特點。與鉆爆法相比,TBM施工具有安全、快速(日均進尺20-40m)、優質高效、支護費用低、臨建工程量小等優點,同時可以減少施工占地面積,有利於環境保護。
輸水管道主要采用承插式纖維纏繞夾砂玻璃鋼管道,管道設計壓力為2.0~0.6MPa。管頂平均埋深約 2m。輸水管道跨河、溝(渠),輸水管道設計采用倒虹吸管形式。倒虹吸管頂蓋距河床底部最小厚度為2.0m。
輸水管道過河,首先要砌築攔河壩和開挖引水渠,壩堤完成後,抽出兩堤中間的水泥,然後進行淤泥清理,河床清淤後用開挖好的土方回填河床,夯實,達到砌築基底標高,最後完成砌築工作。對於已經幹涸的河道,可以采用開挖法施工。
管道穿越公路、鐵路時。為保證運輸暢通,可采用頂管法施工。針對頂管長度和地下質量的不同,采用相應的頂管工藝。
管底壹般只采用砂基礎墊層,厚度為20cm。但對於平面轉彎、鋼管、穿越地質條件較差及跨河、溝段的管道,建議采用漿砌石或混凝土剛性座墊。
夾砂玻璃鋼管道每段長 12 米,重約 10 噸。在為本工程建造的玻璃鋼管廠生產,用 15t 載重汽車運至工作面,用 20t~30t 汽車吊吊裝。管道安裝前應夯實基礎和墊層,管道安裝後分層回填土方,每層最大回填厚度不超過 300mm,並用輕型機械壓實。
褐煤露天煤礦工程
東壹號露天煤礦位於勝利煤田中部,西鄰西林河,東西走向5.0-6.5km,南北走向6.5-7.8km,面積41.76km2。礦區可利用地質資源量 31.6 億噸。根據礦區特點和區域氣候,礦區主要剝離開采工藝為單鬥-自移式破碎機-皮帶輸送機-半需求開采工藝。
露天礦建設以煤化工裝置的使用為基礎,壹次規劃,分期建設,滾動發展。根據煤化工裝置用煤需求,壹期露天礦建設規模為2000萬噸/年,投資75.6億元;二期建設規模達到5000萬噸/年。
選煤廠
選煤廠洗選工藝采用國際先進的塊煤重介溜槽分選、末煤兩產品重介旋流器分選、粗煤泥離心機脫水、細煤泥篩分沈降離心機+快開式板框壓濾機聯合脫水工藝。
全廠工藝系統簡單、靈活、可靠性高,可實現末煤全部入洗和部分入洗,系統可根據產品煤的要求靈活轉換。系統采用國際先進的重介質分選工藝,分選精度高,可根據精煤灰分實時在線調節控制分選比重。煤泥水系統濃縮機采用壹用壹備,確保選煤廠煤泥水全部在廠內循環使用,洗選水達到國家壹級閉路循環,煤泥水不外排,滿足選煤廠及周邊環境的環保要求。
原煤通過選煤工藝,選出褐煤精礦、矸石和煤,矸石和煤分離脫水後用於矸石電廠發電,精礦經專用設備破碎褐煤水亞鍵後,可進行褐煤低溫脫水。脫水後的褐煤精煤灰熔點低,保留了褐煤原有的可燃揮發份,是最優良的氣化用煤,可制成水煤漿用於德士古氣化爐氣化原料煤;也可制成褐煤精煤用於高溫煤粉爐氣化原料煤;該工藝用於大規模褐煤提質,達到商品煤標準,適合長途運輸。
該項目壹期工程規模為年產褐煤原煤2500萬噸,投資14.8億元;二期工程建成後,總規模將達到年產褐煤原煤5000萬噸。
矸石電廠
鍋爐選用670噸/小時循環流化床鍋爐,蒸汽壓力9.8MPa,溫度540℃,燃料為矸石和煤炭,蒸汽發電機組選用凝汽式發電機組,單機發電量30萬kw,蒸汽冷凝水返回除鹽水經混床除鹽處理後返回鍋爐房作鍋爐給水。煤矸石總規模60萬kw,其中壹期建設規模30萬kw,投資45億元。
錫林郭勒盟海水淡化循環經濟產業化項目六大工程的產品和原料環環相扣,形成如下循環經濟產業鏈:
首先,每天從褐煤露天礦開采出6.06萬噸褐煤,送入選煤廠。選煤廠每天選出 5.16 萬噸精洗褐煤,送往煤化工廠,作為生產褐煤氣的原料。同時,剩余的 2.41 萬噸洗中煤和矸石被送往矸石發電廠發電。
煤化工廠生產:日產煤氣 1370 萬標準立方米、農用合成氨 235 噸、硫磺 139 噸、洗選褐煤灰渣 6800 噸。生產過程中產生的11.14萬噸余熱蒸汽輸往海水淡化鹽廠,作為海水淡化鹽生產的熱能動力。
渤海通過 "海水中轉工程 "每天向項目園區輸送70萬立方米海水。這部分海水進入 "海水淡化制鹽裝置 "後,利用 "煤化工裝置 "產出的11.14萬噸低壓蒸汽,每天可生產精鹽1.09萬噸;硫酸鈣959噸;氯化鉀384噸;硫酸鎂959噸;溴素54.8噸;以及氯化鎂3835噸。同時,生產脫鹽水 59.5 萬噸,除自用 2.1 萬噸、"煤化工 "3.6 萬噸、"煤矸石電廠 "6.1 萬噸、露天煤礦 0.1 萬噸、洗煤廠 0.7 萬噸外,其余 46.9 萬噸均用於生產脫鹽水。其余 46.9 萬噸脫鹽水作為商業用水出售。
在煤矸石發電廠,利用煤和煤矸石每天可發電 720 萬千瓦時。這部分電量提供給 "上、褐煤礦 "77 萬千瓦時;提供給 "洗煤廠 "78 萬千瓦時,提供給 "煤化工廠 "236 萬千瓦時;提供給 "褐煤礦 "260 萬千瓦時;提供給 "洗煤廠 "260 萬千瓦時;提供給 "煤化工廠 "260 萬千瓦時;提供給 "褐煤礦 "260 萬千瓦時;提供給 "洗煤廠 "260 萬千瓦時。其余 183.4 萬千瓦時的電量並入國家電網,用於 "海水運輸項目"。以上采用的日生產規模為各項目壹期工程的規模。
煤化工項目和海水淡化制鹽項目會產生大量低熱值水,項目擬建烘幹水塔消耗這部分熱量,但投資大,運行成本高,能源浪費大,沒有得到有效轉化的價值。
如果按照農業部規劃設計院設計的循環經濟模式,我們可以考慮將這些低熱水循環利用,利用其熱能發展集約化農牧業,如建設溫室大棚生產優質青貯飼料,為水產養殖業提供優質飼草;建設集約化大型噴灌種植飼草,年出欄20萬頭肉牛;建設沼氣發電站等、還可適當發展相應的屠宰和皮革加工業。通過壹系列多層次的循環利用,使這些低熱值優質水的能量得到充分利用,提高能源和資源的利用率。發展集約化農牧業,可以提高當地荒漠化土地的利用價值,增加農牧產品產量,提高人民生活水平。
工業園區布局
項目選址位於錫林浩特市北郊宏源工業園區,園區東西長5000m,南北寬4000m,在宏源工業園區內規劃布局海水淡化及鹽化工工程、煤化工工程,以及園區配套工程熱電站、矸石電廠、變電站和公共****、生活區等服務設施。海水輸送工程的終端水庫位於園區南面 1.5 公裏處。項目所用煤炭開采後由皮帶運至園區中部的洗煤廠和煤礦。洗選後的精洗煤由皮帶運至煤化工廠,中煤和矸石由皮帶運至矸石電廠發電。
宏源工業園附近鐵路、公路四通八達,交通條件十分便利。目前,集-通鐵路、錫-桑鐵路從園區通過,距勝利煤田附近約5公裏,兩條鐵路十分便捷,207國道和303國道穿城而過,南接張家口,東連克什克騰旗。建廠時具備大件、超大件鐵路、公路運輸條件。
項目總投資706.6億元,其中壹期投資474.6億元,二期投資232億元。包括建設期在內的靜態投資回收期為稅前8.02年,稅後9.11年。
內蒙古自治區錫林郭勒盟引海水淡化循環經濟產業項目,將為內蒙古地區可持續發展循環經濟開創壹片新天地,同時為海水利用開辟了全新領域,是海洋經濟模式的新突破,是海陸壹體化發展戰略的具體實踐。該項目從渤海調入大量海水,可以使海水流動起來,在壹定程度上凈化渤海。
該工程相當於10萬公頃鹽田的產鹽量,可以替代沿海大量鹽田,緩解沿海經濟發達地區土地緊張的局面。
該項目的提出,對於煤炭資源豐富而嚴重缺水的內蒙古、新疆乃至整個西部地區都具有極其深遠的意義
。