大型水电铸锻件技术改造项目可行性研究报告.docx
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大型水电铸锻件技术改造项目可行性研究报告
附件：
（1）附表：
主要新增工艺设备明细表及概算
（2）新购大型设备论证报告
（3）附图：
中国第一重型机械集团公司厂区总平面布置图
1
总论
1.1项目名称
项目名称：
大型水电铸锻件技术改造项目
1.2项目承办单位及负责人
承办单位：
中国第一重型机械集团公司
法定代表人：
吴生富
项目负责人：
马克
1.3报告编制单位及项目负责人
报告编制单位：
中国中元兴华工程公司
工程咨询资格证书编号：
工咨甲2031401001
项目负责人：
卢旗
经济负责人：
于连会
1.4编制依据
（1）中国第一重型机械集团公司2006年3月编制的《中国第一重型机械集团公司发展大型水电铸锻件的技术改造和科技攻关计划》
（2）《中国第一重型机械集团公司“十一五”发展规划》；
（3）中国中元兴华工程公司与中国第一重型机械集团公司签订的该工程项目的技术咨询合同。
1.5项目提出的背景及建设的必要性
项目提出的背景
“十六大”确立了全面建设小康社会的目标，国内生产总值到2020年比2000年翻两番，综合国力和国际竞争力明显增强，基本实现工业化，建成完善的社会主义市场经济体制和更具活力、更加开放的经济体系。
电力工业为满足国民经济发展的需要，发电设备的装机容量就要以5%－6%的速度逐年增长，2005年底，我国发电设备装机容量已有5亿千瓦，其中：
水电设备装机容量达1.1亿千瓦，占发电总装机容量的22％左右，占现有技术可开发量的28.98％。
到2010年，发电设备装机容量将达到6.8亿千瓦，水电装机容量将达到1.52亿千瓦，占发电装机容量的22.4％，占现有技术可开发量的40％；到2020年，发电设备装机容量将达到9.6亿千瓦，水电装机容量达到2.60亿千瓦，占发电装机容量的27.1％，占现有技术可开发量的68.8％。
接近经济发达国家水平。
我国“十一五”期间电力发展的基本方针是：
深化体制改革，加强电网建设，大力开发水电，优化发展煤电，积极发展核电，适当发展天然气发电，加快新能源开发，重视生态环境保护，提高能源效率。
水电作为可再生、无污染、运行费用低、可再生的清洁能源，便于进行电力调峰，有利于提高资源利用率和经济社会的综合效益。
据全国水力资源复查工作小组发布的水力资源复查结果显示，我国水力资源理论蕴藏量年电量为60829亿千瓦时，平均功率为69440万千瓦；技术可开发装机容量54164万千瓦，年发电量24740亿千瓦时；经济可开发装机容量40180万千瓦，年发电量17534亿千瓦时。
无论是水能资源蕴藏量，还是可能开发的水能资源，我国都居世界第一位。
但是，与发达国家相比，我国的水力资源开发利用程度并不高。
因此，在一个相当长的时期内，我国水力资源开发潜力巨大。
依照电力行业"十一五"计划，水电开发的重点是开发黄河上游、长江中上游及其支流、红水河、澜沧江中下游和乌江等流域。
这其中将要开工的一些项目有拉西瓦、金安桥、观音岩、虎跳峡、景洪、长洲、双江口等水电站。
新增水电装机容量中将主要以大型混流式、高水头、冲击式水电机组和大容量抽水蓄能机组为主要发展机型。
2006年3月闭幕的十届全国人大四次会议通过了我国国民经济和社会发展第十一个五年规划和2020年远景目标。
明确了推动中国经济发展的六大政策导向是：
立足扩大内需；立足优化产业结构；立足节能环保；立足自主创新；立足深化改革开放；立足以人为本。
自主创新是提升科技水平和经济竞争力的关键，也是调整产业结构、转变增长方式的中心环节。
党中央把增强自主创新能力作为国家战略，致力于建设创新型国家。
大力开发具有自主知识产权的关键技术和核心技术，努力提高原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新的能力，提升国家经济竞争力作为可持续发展的基本国策。
水电大型铸锻件国产化项目，就是贯彻党中央自主创新国策在装备制造业的体现。
装备制造业要坚持以信息化带动工业化，广泛应用高技术和先进适用技术改造提升制造业，形成更多拥有自主知识产权的知名品牌，发挥制造业对经济发展的重要支撑作用。
1.5.1项目建设必要性
依照电力工业"十一五"计划，水电开发的重点是开发黄河上游、长江中上游及其干支流、红水河、澜沧江中下游和乌江等流域。
新增水电装机容量中将主要以大型混流式、高水头、冲击式水电机组和大容量抽水蓄能机组为主要发展机型。
目前我国在建和拟建的单机700MW级大型水电站有十几座。
这些电站的特点是水头高，单机容量大，采用混流式机组。
长江三峡水电站共26台700MW大型机组，国家对左岸14台机组作为依托工程，以市场换技术，采取技贸结合，技术转让的方式，合作设计、合作制造。
通过这14台机组的研制，国内的设计制造水平有了长足的进步，已开始步入国际先进行列。
而作为大型机组重要的配套大型铸锻件，由于种种原因，没有同时引进制造技术。
大型铸锻件的制造工艺、专业化生产能力、铸锻件质量及供货周期等方面与国外差距较大。
作为国内大型铸锻件主要生产企业的中国一重和二重，在三峡左岸14台机组中，只承担了1个上冠、1个下环和2个叶片的试制任务；右岸12台机组，东电、哈电和阿尔斯通各中标4台，所需的大型铸锻件仍然大部分进口。
在向国外订购铸锻件的过程中，遇到了交货期推迟、价格上涨等不利情况。
大型铸锻件依靠进口，国产件能力、质量难以满足需求已成为重大装备制造业发展的瓶颈，并受制于人。
这与我国装备制造业发展极步相称，大型关键铸锻件国产化已迫在眉睫。
中国一重经过“九五”、“十五”期间的科技攻关和技术改造，大型铸锻件的技术水平和装备水平有了很大进步。
已经为130/90吨精炼炉配备了简易氧枪；新建了带简易氧枪的40吨精炼炉，具备了采用VOD（真空氧脱碳）工艺冶炼超低碳不锈钢的基本条件，2003年试制成功1个三峡700MW水轮机叶片，经专家鉴定，完全符合三峡机组的技术要求，已经用于左岸机组。
但中国一重在不锈钢冶炼、铸造、机械加工、检测等方面还存在一些薄弱环节，如：
40吨精炼炉炉前变压器容量偏小；铸钢大型工部仍使用落后的粘土砂、水玻璃砂造型，难以保证质量；缺少对叶片三维空间曲面的检测和五坐标联动数控加工的装备和软件等。
综上所述，通过对中国一重现有炼钢、铸造、粗加工等关键生产环节技术改造，增添部分大型关键设备，就能提升大型铸锻件专业化制造水平，满足大型水电设备国产化要求，满足国家重大技术装备产业化的要求。
所以，本次技术改造是必要的。
1.5.2企业发展目标
通过技术创新、技术改造、管理创新、产品结构调整、战略布局调整、兼并重组，将中国一重建设成为技术先进、结构合理、机制灵活、具有自主知识产权、有较强国际竞争力的大型企业集团。
2006年实现产值60亿元，2008年实现产值100亿元。
企业在热加工的总体规划目标：
技术水平达到日本制钢所的水平，制造能力达到韩国斗山重工的能力。
即：
年产钢水25～30万吨，年产锻件12～14万吨，年产铸件3～4万吨，制造等级一次提供钢水700吨（已具备）、最大铸件500吨（已具备）、最大钢锭600吨（尚需改造）。
1.5.3
1.5.4
1.5.5
1.5.6
1.5.7
1.5.8
1.5.9
1.5.10
1.5.11
1.5.12
1.5.13
1.5.14
1.5.15
1.5.16
1.5.17
1.5.18
1.5.19项目建设目标及内容
本项目建设主要针对700MW大型水轮机组所需大型铸锻件国产化技术改造，涉及炼钢分厂、铸钢分厂、粗加工工部。
项目改造主要利用原有厂房，新增建筑面积39702，新增主要工艺设备18台套。
其中：
⑴炼钢分厂
新增主要工艺设备5台（套）。
⑵铸钢分厂
新增主要工艺设备11台（套）。
⑶粗加工工部
新增主要工艺设备2台。
1.6编制（研究）工作的范围
本次可行性研究的范围是：
根据中国一重“十一五”发展规划，，针对炼钢、铸钢、粗加工等方面的现状及存在问题，通过增添部分大型关键设备，调整现有工艺，满足700MW为代表的大型水电铸锻件生产要求，提升大型铸锻件制造水平、专业化生产能力的技术改造方案，进行项目可行性研究。
1.7主要结论
（1）该项目符合国家重点技术改造项目的要求，符合国家电力工业产业技术发展及对重大技术装备的产业政策，符合国家振兴东北老工业基地发展战略。
（2）本项目实施后，可以实现700MW大型水电机组国产化目标，扭转水电大型铸锻件长期依赖进口的被动局面。
对降低大型水电站工程投资，提升大型水电站自我设计制造水平，社会效益、经济效益明显。
（3）通过本次技术改造，将充分发挥中国一重的综合优势，提高企业重大技术装备的制造能力和产品质量，特别是提升大型铸锻件专业制造能力和产品质量，增强企业的国际竞争力。
（4）项目规划年增产大型铸锻件6636t。
（5）项目新增固定资产投资13378万元，其中企业自筹1378万元（由设备折旧解决）；申请银行贷款8000万元；申请国家补助4000万元。
本项目经测算需流动资金8178.2万元，其中申请银行短期贷款5724.7万元，企业自筹2453.5万元。
数据及指标见表1－1。
表1－1数据及指标表
序号
项目名称
单位
无项目（达产年）
有项目总量（达产年）
增量
备注
一
主要数据
1
年产量
1.1
700MW水电铸锻件
t
0.0
3636
3636
1.2
其它优质铸件
t
25000
28000
3000
2
销售收入
万元
276427.00
297175.00
20748.0
3
利润总额
万元
7433.60
8356.9
923.3
4
利税总额
万元
27076.50
29047.50
1971.0
5
固定资产原值
万元
376996.00
390374.00
13378.00
6
流动资金
万元
103238.00
111416.20
8178.20
二
主要经济指标
1
平均投资利润率
%
3.14
6.23
2
平均投资利税率
%
9.05
11.09
3
内部收益率（所得税后）
%
6.49
8.39
Ic=4%
4
财务净现值（所得税后）
万元
64825.00
6843.00
5
投资回收期（所得税后）
年
12.10
11.22
6
贷款偿还期
年
4.10
7
资产负债率
%
84.73
8
流动比率
%
94.30
9
速动比率
%
48.34
经敏感性分析和盈亏平衡分析来看，项目有一定的抗风险能力，该项目是可行的。
（6）大型铸锻件具有研发生产周期长、投资大、风险高、经济效益低的特点。
水电大型铸锻件能否国产化，对摆脱国外制约，实现大型水电机组国产化，具有特别重要的意义。
对降低水电站建设费用、抑止引进设备价格等方面具有举足轻重的作用。
本项目是以专业化生产大型铸锻件为目标，技改方案合理，技改措施切实可行，社会效益、经济效益良好。
但本项目涉及面广，社会影响大，且700MW大型水电铸锻件国内仅仅处在研发试制阶段，尚无正式生产制造的业绩，建议国家相关部门在资金、政策以及依托工程方面给予必要的扶持。
（7）虽然在“九五”“十五”期间，中国一重根据水电大型铸锻件的特殊技术要求，已经开始了低碳不锈钢材料、冶炼技术、铸造工艺、加工工艺等方面进行研究，也取得阶段性成果，掌握了低碳不锈钢VOD冶炼技术，但在低碳不锈钢的化学成分匹配和控制、多包合浇工艺控制；叶片、下环热处理防变形研究；铸造工艺及铸造变形控制研究；叶片型线检测研究；叶片多轴数控加工技术等方面仍需组织企业、科研单位进行专题攻关。
专题攻关所需经费按国家有关规定和渠道另立项申请，不包括在本项目投资概算中。
专题攻关所需经费还需国家相关部门在资金、政策方面给予有力的支持。
2企业的基本情况和承办条件
2.1企业概况
中国一重是我国“一五”期间由原苏联援建的156项重点建设项目之一。
于1956年破土动工，1960年建成投产的一家重型装备制造企业，是国家首批57家大型试点企业集团之一，国家520户重点企业之一。
1999年，被国务院确定为涉及国家安全和国民经济命脉的39家特别重要国有骨干企业之一，是我国民族工业的支柱企业。
在建厂期间就设计制造了我国第一台1150mm初轧机、12500吨水压机。
两台“巨人”的诞生，开创了我国制造机械史上的新纪元。
中国一重先后装备了以鞍钢、本钢、宝钢、首钢、攀钢为代表的各大钢铁工业基地；以一汽、二汽为代表的各大汽车工业基地；以镇海、齐鲁、吉化、辽化、抚顺石化为代表的石油化工生产基地；以东北轻合金、渤海铝为代表的各大有色金属工业基地；以平朔、准葛尔、安家岭为代表的各大型煤炭设备生产基地；并为哈电、上电、东电配套铸锻件。
自二十世纪八十年代，中国一重通过联合设计、合作生产、引进技术等途径，先后成功制造出2050mm热连轧机、1900mm板坯连铸机、1780mm热冷连轧机、23立方米大型矿用挖掘机、汽车覆盖生产线中主要设备系列小松机械压力机、3000t立式弯板机、大型热壁加氢反应器和300MW核电压力容器等先进产品，填补国内工业技术空白300多项，开发研制新产品270项，使我国重型机械产品的制造达到国际八十年代末期、九十年代初期的先进水平。
近五十年来，中国一重为国民经济建设提供了150多万吨机械产品，企业形成了以重型冶金机械、轧制机械、锻压机械、矿山机械、石油化工设备、大型铸锻件、核电等8大类数百种规格的产品。
已形成从炼钢、铸造、锻造、焊接、热处理到机械加工、装配、检测等配套齐全的技术手段和生产能力。
中国一重拥有行业内实力最强的国家级企业技术中心和行业唯一的重型技术装备国家工程研究中心，分别座落在大连经济技术开发区和天津经济技术开发区。
中国一重民品已经获得ISO9001的质量体系认证，军品已经获得GJB/ISO9001的质量体系认证。
同时，还通过了英国劳埃德船级社（LR）、美国船级社（ABS）、挪威船级社（DNV）、中国船级社（CCS）四家船级社的认可；取得民用核承压设备制造资格许可证和200MW核低温供热堆制造资格许可证；通过了ASME（美国机械工程师学会）总部的联检，取得了关于容器制造的U和U2的钢印和证书。
企业现有生产设备5000余台，其中主要生产设备2165台。
在主要生产设备中，大型设备611台，关键设备148台，数控设备37台。
在热加工方面，拥有90/130钢包精炼炉，40t钢包精炼炉，15t中频感应炉，80t、40t、20t、5t电弧炉，300t真空铸锭设备，125MN自由锻造水压机、150MN自由锻造水压机（在建），配有200t-m锻造操作机的60MN自由锻造水压机，大型喷雾淬火装置，微机控制的22米井式热处理炉，差温热处理炉等。
在金属结构方面，拥有数控切割机、数控等离子水下切割机、热丝TIG焊机、窄间隙焊接成套设备、堆焊成套设备等焊接设备。
在冷加工方面，拥有φ225mm数控落地镗床、φ2000x14000mm数控轧辊磨床、φ130mm数控卧式加工中心、6000x18000mm五轴联动数控龙门铣镗床、2x6000x20000+φ6000数控龙门铣镗床、φ13000mm双柱可移动立车、φ16000mm数控立车等设备。
中国一重（富拉尔基）厂区占地面积307.9万m2，现有全民职工11306人，其中各类专业技术人员2305人。
2005年拥有总资产746,900万元，固定资产原值307,845万元，固定资产净值156,226万元，2005年实现商品产值330,365万元，机器产品产量96907吨，销售收入276427万元。
公司近三年主要技术经济数据及指标见表2－1。
表2－1近三年主要技术经济数据及指标表
序号
项目名称
单位
数据及指标
备注
2005年
2004年
2003年
1
企业占地
hm2
307.9
307.9
307.9
2
职工人数
人
11306
11589
12176
其中：
技术管理人员
人
2305
2260
2749
3
总资产
万元
746,900
541,278
462,604
4
固定资产原值
万元
307,845
273,221
265,991
5
固定资产净值
万元
156,226
122,922
118,672
6
资产负债率
％
87.34
83.73
74.81
7
产品总产量
t
96,907
81,394
55,641
产品总产值
万元
330,365
221,140
167,058
其中：
冶炼设备
万元
13,399
9,522
10,865
轧制设备
万元
175,275
98,284
51,199
炼油设备
万元
39,491
30,711
12,655
8
销售收入
万元
276,427
169,091
141,497
9
利润总额
万元
8,640
1,350
439
2.2建设区域自然条件
齐齐哈尔（富拉尔基）气候情况：
极端最高温度39.9℃
极端最低温度-44.2℃
相对湿度冬季66%
夏季61%
室外平均风速冬季2.8m/s
夏季3.2m/s
最大风速风向冬季N
夏季N
年降雨量386.3mm
日最大降雨量128.7mm
最大积雪深度180mm
最大冻土深度225cm
地震设防烈度6度
厂区地面绝对标高151.50～152.50m
厂区地下水位-9.0～-10m
厂区属嫩江右岸冲积地，地势平坦，地层分布较为规律，上部为粘性土，层厚6～8m，其下即为以细中砂为主间夹不同粒径的砂层。
2.3企业承办本工程的优势和问题
2.3.1生产业绩
中国一重是从事重大技术装备研制、生产的国家特大型骨干企业，在装备制造业中占有重要地位，被周恩来总理称为“国宝”。
从二十世纪七十年代，中国一重就开始大型水电机组配套的大型铸锻件的研制，先后为小浪底电站、龙滩水电站、葛洲坝水电站、伊朗水电站等提供配套大型铸锻件，水电产品生产业绩见下表2－2，表2－3。
经过“十五“技术攻关，中国一重在超低碳不锈钢VOD冶炼工艺研究取得成功，基本掌握了低碳不锈钢的冶炼技术，能够冶炼出高质量、纯净、低成本的钢水，满足700MW大型水轮机铸锻件材料的要求。
制造方面，已基本掌握不锈钢材料的铸造技术，成功制造了100多件不锈钢产品。
并应用计算机三维温度场数值模拟和充型过程数值模拟软件，开展预测铸件内部缩孔及疏松的倾向的研究，对铸造工艺进行优化，并成功运用到三峡叶片的试制中，取得良好的效果。
中国一重已掌握真空冶炼、多包钢水真空合浇技术，2006年2月，中国一重历时19个小时钢水冶炼，通过三包钢水真空合浇，一次成功浇铸国内最大的冶炼钢锭，钢水总量312吨。
它是中国一重承制的国家重点工程秦山核电二期65万千瓦核反应堆压力容器核心锻件之一接管段所用钢锭。
中国一重拥有的125MN自由锻造水压机，配有200t-m锻造操作机的60MN自由锻造水压机等大型水压机，能生产1000t加氢反应器、2000t煤液化反应器压力容器所需大型锻件。
对水电主轴锻件，现有技术和装备已能够生产制造，不需要进行技术改造。
2.3.2研发能力
中国一重拥有行业内实力最强的国家级企业技术中心和行业唯一的重型技术装备国家工程研究中心，自主创新的体系基本形成。
中国第一重型机械集团技术中心是1993年经国家批准组建的国家级企业技术中心。
技术中心下设技术管理部、一重集团大连设计研究院、冶金研究所、工艺研究所、焊接研究所。
现有各类工程技术和研发人员580人，其中高级以上职称340人，博士6人，享受政府津贴专家24人。
技术中心已形成“生产一代、试制一代、预研一代、构思一代”的技术创新体系，形成以市场为导向，科研、开发、设计、生产一体化的技术进步机制。
近年来在消化吸收国外先进技术的基础上，中国一重自主设计制造了拥有自主知识产权的多项产品，产品多次获得国家、省部级奖励和表彰。
如具有国际先进水平的鞍钢1780mm冷连轧机、1700mm热连轧机及平整机组的设计制造成功，填补了国内在大型冷连轧机制造领域的空白；成功研制国内首台千吨级热壁加氢反应器、世界上最大的煤液化加氢反应器（重达2060吨），使我国热壁加氢反应器的制造技术达到国际领先水平。
依靠自己的技术力量研制成功我国的第一套出口巴基斯坦的核电压力容器（300MW核压力容器），项目于1996年9月获得国家“八五”科技攻关重大科技成果奖。
以中国一重为主，联合其它五家股东单位，共同组建的重型技术装备国家工程研究中心，是重型机械行业唯一的国家工程研究中心。
以国家重大装备自主创新能力的提升和技术进步为宗旨，围绕国家重点工程建设和行业需求，通过引进、合作和自主研发，在大型板带轧制工艺及设备、重型容器（加氢、核电、煤液化）、电站铸锻件等专业领域持续提供工程化研究成果和具有市场前景的国内首台首套技术装备所需的相关技术，向行业提供关键共性技术，形成大型成套设备的系统集成能力和工程项目总承包能力。
2.3.3工艺装备水平
经过近五十年的建设，中国一重已形成从炼钢、铸造、锻造、焊接、热处理到机械加工、装配、检测等配套齐全的生产体系。
现有生产设备5000余台，其中主要生产设备2165台。
在主要生产设备中，大型设备611台，关键设备148台，数控设备37台。
在炼钢方面，拥有90/130t钢包精炼炉，40t钢包精炼VOD炉，10t电渣重熔炉、15t中频感应炉，80t、40t、20t、5t电弧炉；300t、250t真空铸锭室各1台、150t真空铸锭室2台、60t真空铸锭室2台。
可生产优质钢水16.5万吨（2005年），可一次冶炼钢水700吨；能够生产最大铸件500吨、经过两次真空处理的最大钢锭300吨，是我国最大的铸锻件生产基地。
在铸造方面，产品涉及铸钢、铸铁、有色金属铸造。
铸钢材料主要有碳素钢、合金钢、不锈钢、高锰钢等，已生产的最大铸钢件重量468t。
铸造生产能力2.5万吨/年（2005年）。
在锻造方面，125MN自由锻造水压机，配有200t-m锻造操作机的60MN自由锻造水压机，12.5MN水压机。
目前正在建设150MN宽跨距自由锻造水压机，配备500t-m锻造操作机（待建）。
锻造生产能力7.8万吨/年（2005年）。
在热处理方面，主要设备有台车式燃气炉、井式燃气炉、微机控制的22米井式热处理电炉，差温热处理炉、渗碳炉、齿轮淬火机床、大型喷雾淬火装置等。
能对单件重160t，外形尺寸<φ5200mm筒形容器、600MW汽轮机低压转子、发电机转子、120t支承辊等产品进行热处理。
在金属结构方面，拥有数控切割机、数控等离子水下切割机、窄间隙焊接成套设备、堆焊成套设备、焊接变位机及1200t焊接托辊等焊接设备。
在冷加工方面，拥有φ225mm数控落地镗床、φ2000x14000mm数控轧辊磨床、φ130mm数控卧式加工中心、6000x180
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