21世纪新型焦炉用节能环保耐火材料可行性报告Word格式文档下载.docx

21世纪新型焦炉用节能环保耐火材料可行性报告Word格式文档下载.docx

《21世纪新型焦炉用节能环保耐火材料可行性报告Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《21世纪新型焦炉用节能环保耐火材料可行性报告Word格式文档下载.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

3.3项目现有工作基础与产学研合作情况17

4项目的研究内容，课题设置方案，课题考核指标及承担单位选择方式25

4.1项目研究内容25

4.2项目的研究课题设置26

5项目总体目标，实施年限，年度计划安排与阶段目标，具体考核指标26

5.1项目总体考核目标26

5.2项目实施年限、年度计划安排与阶段性目标27

6项目实施的关键核心技术、创新性和先进性28

6.1项目实施的技术难点与关键核心技术28

6.2项目技术创新点28

6.3项目技术先进性30

6.4项目实施行业共性技术贡献30

6.5项目实施的公益技术贡献32

6.6项目的研究路线32

7该领域知识产权、技术标准现状和预期分析35

7.1项目相关技术及产品国内外知识产权状况35

7.2本项目实施期内预期获得知识产权与技术标准分析35

8项目总投资预算，资金筹措方案及自筹资金落实情况35

8.1项目经费预算35

8.2资金筹措方案37

8.3自筹资金落实情况37

9项目预期成果的产业化前景、竞争优势及经济、社会效益分析38

9.1项目预期成果的产业化前景38

9.2项目产品的市场竞争优势39

9.3项目实施的经济和社会效益分析40

10项目管理机制422

12有关附件444

1项目摘要

1.1项目的意义和必要性

随着钢铁工业的进步，焦炭生产和加工行业的发展也很迅速，随着焦炉炉型的大型化、环保化和国家减排工作的要求，国内外的生产加工企业也日益增多，焦炉的台数也大幅度增加。

然而，高炉炼铁炼钢技术却面临着优质炼焦煤短缺、环境保护日益严格、钢铁工业对冶金焦的数量和质量的严格要求等问题，面临这样的紧迫形势，务必要加快促进开发新的技术，研发新的产品来适应这种发展需要。

预制件是根据热工设备结构特点，由专业施工人员在预制车间将不定形耐火材料经浇注、成型、养护、烘烤和热处理后预先制成一定规格尺寸形状，并直接投入使用的耐火材料构件。

构件运到施工现场可直接进行安装使用，可实现机械吊装，省时省力，砌筑速度快，短时甚至无需烘烤即可使用，大大缩短施工周期，提高窑炉的作业率。

预制件具有强度适中、施工方便，外型尺寸准确等特点，广泛应用于电炉顶、高炉出铁沟、加热炉顶梁、窑控门拱顶、燃油装置的烧咀等复杂部位，比较难施工等工矿条件下的专用形状的耐火材料。

预制件分为粘土质、高铝质、刚玉质、莫来石质、碳化硅质等材质。

也可根据使用部位的重要性来决定使用的材质。

本项目建成后所生产的产品主要为焦炉窑门用负压成型预制件，并兼可生产其他各种型号的预制件产品。

随着我国能源环保可持续性发展战略的实施以及国家对环境的保护及节能的日益重视，实现焦炭产业的可持续发展已经关系到资源、环境与经济发展以及关系到国家能源战略和能源安全问题。

根据《河南省中长期科学和技术发展规划纲要》中提到的“坚持节能优先,降低能耗”指导思想，开发高效节能的技术研究。

我公司研制的大型焦炉用环保节能复合陶瓷制品，可以解决由于耐火材料使用损耗（积碳和磨损）导致焦炉寿命短以及各种烟气排放造成污染严重等问题，所以，本项目产品必将在环保和经济领域发挥巨大潜能，是新型环保型焦炉用耐火材料的发展方向，该项目的实施将是新型环保焦炉实现节能、长寿的重大突破，对我国炼焦行业及所用耐火材料的技术进步和发展具有深远的现实意义。

节能减排是全面贯彻落实科学发展观、促进经济又好又快发展的基本要求。

我国当前面临着经济社会快速发展和人口增长与资源环境约束的突出矛盾。

节能减排就是要从源头预防污染产生，最有效地减少资源消耗，减少废弃物的排放，从而真正解决当代中国的发展困境。

经济发展要走低消耗、低排放、高效益、高产出的新型工业化道路，努力实现经济发展和保护环境“双赢”的目标的发展理念已经逐步被人们所认同。

随着我国能源环保可持续性发展战略的实施，实现焦炭产业的可持续发展已经关系到资源、环境与经济发展以及关系到国家能源战略和能源安全问题。

因此，国外发达国家的环保型大型焦炉必定是我们国家焦炉发展的方向，作为环保型大型焦炉用炉门预制件将来在国内必将有广阔的市场。

1.2项目实施研究课题设置

1.大型节能环保焦炉挂釉炉门砖的研制

2.高导热硅砖的研制

1.3项目实施的创新点和关键核心技术、先进性

1.3.1项目产品的创新点

（1）利用计算机模拟计算制品粒度组成，得到更加合理的颗粒级配，更致密的制品。

（2）通过对材料基质、浇注全组分流变特性的分析研究，确定合适的原料种类及添加率。

（3）研究原料ZETA电位及浇注PH值范围，选取最佳分散性环境。

（4）研究在制品表面釉料配方，选取与制品结构性能相近釉料。

（5）通过掺杂添加物增加硅质耐火材料导热性能。

（5）研究制品在大型焦炉使用中节能环保性能。

1.3.2项目产品关键核心技术

（1）制品源材料的选择，通过对大型焦炉运行环境的研究，定制特定的源材料组合方式。

（2）材料结构研究，通过计算机模拟计算，临界粒度确定，使项目制品在气孔率、体积密度等性能优于传统产品。

（3）制品一次烧成挂釉技术，通过制品半成品上釉，釉料与制品同时一次烧成，结合性能好，釉面平整光滑。

（4）在不影响传统硅砖制品的性能前提下，提高制品导热性能。

1.3.3项目产品的先进性

（1）釉料组合方式，釉料具有耐磨度高，抗渗透侵蚀性能优异。

（2）通过计算机模拟及基质研究，制品结构致密，强度极高。

（3）釉料与坯体一次烧成，复合好，具有相互穿插结构。

（4）釉面均匀，开裂度低。

（5）提高焦炉硅砖导热系数，可以降低焦炉炭化室厚度，提高焦炉热效率。

1.4项目实施总体目标

1.申报发明专利3-4项；

其中挂釉硅砖1项，挂釉炉门砖1-2项，高导热硅砖1项；

2.经专家鉴定，产品性能达到国内国际先进水平；

3.发表项目相关文章2-3篇；

1.5项目经费预算与资金筹措

该项目研发总投资3000万元，截止目前已投入560万元，项目后续实施需新增投资2440万元，其中，单位自筹1440万元，申请专项资金1000万元。

1.6拟承担单位中钢集团耐火材料有限公司概况

中钢集团耐火材料有限公司（简称中钢耐火），是中国中钢集团公司所属的生产企业,中国耐火材料行业协会的会长单位，是国内规模最大、品种最全的国有耐火材料生产厂家；

是入选中国520家重点企业的唯一耐火材料企业；

是国家统计局最新排定的中国大型企业之一。

中钢耐火现占地面积111.49万平方米，拥有总资产10多亿元。

设有11个机关部室、3个专业部门、7个生产分厂、6个辅助单位；

拥有正式职工3467人，其中各类专业技术人员和技术工人2000多人。

中钢耐火在国内耐火材料行业中占有明显的技术优势，公司设有新产品研发技术中心，拥有各类专业技术人员近500人。

公司走产学研相结合的新产品开发捷径，与北京科技大学、中南大学、东北大学、武汉科技大学、西安建筑科技大学、鞍山科技大学等院校建立了密切的科技合作关系，形成雄厚的新产品、新技术研发能力，每年开发的新产品、新技术达20多项，已有90多项新产品、新技术获国家及省部级科技进步奖和优秀新产品奖，项目前期研究进展情况良好。

2项目实施的必要性和意义

2.1项目实施的必要性

2.1.1项目的实施符合国家可持续发展政策

河南省拥有丰富的硅石原料，也是国内焦炉用耐火材料主要产地，洛阳市是河南省焦炉用耐火材料生产大市，但却不是焦炉用耐火材料生产的强市，焦炉用耐火产品主要为普通硅砖，属于劳动密集型产业；

生产普通硅砖技术含量低、需要人力多、消耗资源多、环境污染大、附加值低，近年来，私营小企业如雨后春笋，企业之间恶性竞争，使普通硅砖市场混乱，资源开采浪费严重，环境污染加剧，不符合国家可持续发展政策。

该项目产品属于新型环保耐火材料，产品技术含量高，采用纳米技术，产品生产低污染、低能耗、消耗矿质资源少，产品附加值高；

该项目产品的研发成功，对洛阳市其他焦炉耐火材料厂家转型提供引导作用，提高洛阳市焦炉耐火材料在河南省乃至国内外影响力，符合国家政策。

2.1.2项目的实施有助于我国炼焦行业的发展、打破国际垄断

《河南省中长期科学与技术发展规划纲要》中提出“扶持一批创新型企业，实施一批重大科技项目，在若干重要领域研发掌握一批核心技术和产品，拥有一批自主知识产权，造就一批国内外有竞争力的企业，…”

我国是世界上最大的产焦国，11年焦炭产量为3.86亿吨，全球产量约为5.8亿吨，目前在日本新日铁化学株式会社的焦炉炉门、煤气上升管、装入钵和装入钵炉盖全部采用了减压成型预制件，目前我们每年供给新日化的焦炉用预制件产值约为40万美元，约占新日化焦炉预制件总量的14，其它则有日本国内的黑崎窑业和特殊炉材供给。

从现在市场的发展情况看，新型环保大型焦炉用减压成型挂釉预制件市场广大，2010年～2011年曾经先后有台湾中钢、俄罗斯马钢、美钢联和奥钢联等发达国家钢铁企业向我公司咨询该产品的生产及供应情况。

该项目产品的成功研发并得到推广，不但有助于我国炼焦行业的发展，还能为国家节约大量外汇；

产品打入国际市场之后，可以为国家创汇纳税。

2.1.3项目实施内容符合《到2020年中国冶金科学和技术发展指南》，系《河南省中长期科学与技术发展规划纲要》的重点支持方向

该项目实施内容符合《到2020年中国冶金科学和技术发展指南》中提出的“大力发展长寿、功能化、节能、绿色型耐火材料”的耐火材料政策。

《洛阳市中长期科学与技术发展规划纲要》中第四章中“工业高新技术及产业化”中提到的“根据国内外材料设计与先进制备技术向高强度、长寿命、多功能、低能耗的发展趋势，…加强名优玻璃材料、新型耐火材料、有机化工原料、功能高分子材料和精细化工材料的开发；

”“坚持可持续发展的理念，应对能源资源短缺、环境承载力限制等严峻挑战，以替代、节约、修复、再利用和循环等特点和功能为方向…”第五章第一节实施重大科技项目中提到“洛阳在新材料开发上有自己的科技优势、产业优势和资源优势，因此，以高强度、长寿命、多功能、低成本、低能耗为方向，重点围绕新型功能性耐火材料…”，均鼓励支持新型耐火材料的研发。

该项目的实施符合国家节能减排产业政策，契合洛阳市情，符合洛阳市科技需求重点方向，将对大型节能环保焦炉运行提供基本保障，对洛阳乃至河南省焦炉用耐火材料健康、稳定、和谐、快速发展起到切实的推动作用。

2.2项目实施的现实意义

2.2.1项目实施将是我国焦炉节能环保的重大突破

随着我国能源环保可持续性发展战略的实施，实现焦炭产业的可持续发展已经关系到资源、环境与经济发展以及国家能源战略和能源安全的问题。

目前国内外在焦炉炉门以及烟道（上升管以及桥管）和加煤孔和配套炉盖普遍使用的是粘土砖、保温砖以及堇青石砖砌体和耐热耐磨的特种合金钢板（砖套和炉盖），这种砖砌体和耐热耐磨的特种合金钢板在使用中普遍存在几方面的缺点：

1.保温效果差，热量损失严重；

2.水份和酸性气体和碳素以及焦油侵蚀强，使用寿命短（一般为1—2年），耐火材料损耗严重，费用高；

3.整体性差，密封不严，极度污染空气;

4.后期维保劳动强度大，需要人员多，人工费用极高。

5.砌体尺寸厚，占有焦炉工作空间大，空间利用率低。

6.干熘能率（成焦率）一般，燃料浪费严重。

因此，各相关领域都在积极探索延长焦炉寿命的方法，长寿、高产、环保大型焦炉将成为世界焦炉发展的方向。

为了适应焦炉的发展需要，我公司针对焦炉的关键部位，开发大型焦炉用环保节能复合陶瓷制品，解决焦炉易结碳、易侵蚀损耗和需保温的难题。

由于该产品具有寿命长、强度高、保温性好、耐磨性强、热线膨胀率低、热震稳定性和抗渗透侵蚀优异等特性，焦炉密封性和成焦率以及碳化室利用率大幅度提高，主要表现在：

1.没有焦炭烟尘的排放，没有焦油从整体预制件炉门砖处渗出，解决了一直以来的冒烟、冒尘和漏煤气问题，延长炉门框架使用寿命。

由于密封效果良好，可使炼焦中废物污染物充分再回收利用，借以降低成本，提高效益，减少污染。

2.减少维护和修理整体降低炉门厚度150mm—1700mm，机侧和焦侧整体节约300mm-350mm，在增大碳化室空间提高炼焦利用率的基础上，温度还低20～30℃，对炉内温度起到很好保温节能效果。

而在焦炉炭化室普通硅砖，热导率仅达1.8wmk,通过开发利用高导热硅砖,热导率高达2.4wmk以上，采取类似现有焦炉的燃烧结构。

高效生产采取导热性好的薄壁结构（由100mm厚改为70mm），可以有效提高焦炉热效率，保证预热煤的快速干馏。

因此，项目的实施，将是我国焦炉节能减排工作的一次重大突破，彻底打破大型节能型新焦炉炉门预制件只能依靠进口，炭化室只能使用普通硅砖的局面。

2.2.2项目实施对保护环境、节能降耗具有极其重要的现实意义

该项目的实施，解决了人力、投入成本、环保、制约焦炉发展的技术瓶颈问题等困难。

对我国钢铁冶炼行业—焦炭加工业用耐火材料的技术进步和发展起到了积极的促进作用。

极大改善了生产作业环境（砌筑非常简便，达到了可快速更换，维护时清扫结碳方便、简洁，省力省时），不仅燃料的使用量可以大幅度减少，而且由于保温效果好，缩短了干熘时间，成焦率的提升，支持了低质焦煤替代优质焦煤炼焦技术的发展。

经济效益和社会效益显著，环保节能效果突出。

2.2.3项目实施对河南省硅质耐火材料科技转型具有指导作用

根据《河南省中长期科学与技术发展规划纲要》指导思想中提到的“贯彻落实‘自主创新，重点跨越，支撑发展，引领未来’科技工作指导方针”。

“开展科技创新活动，突出重点，加强引导，协同集成，依靠科技进步和创新，大力发展高新技术产业和新兴产业，加快产业结构调整与升级，努力促进经济发展方式的转变，为洛阳经济社会实现全面、协调、可持续发展提供强大科技支撑。

”

该项目产品的研制成功并得到推广，将引领洛阳市、河南省周边乃至全国硅质耐材技术革新，从低端技术、低附加值产品结构调整为高技术含量，高附加值产品发展，为河南省耐材发展转型起到引领带头作用。

2.3市场需求分析

2.3.1国内市场需求规模和产品发展前景、在国内市场的竞争优势和占有率

根据目前的焦炉来计算，一座68门焦炉，进煤侧炉门和出焦侧炉门共需7～8块负压成型预制砖，每块预制砖重350～450公斤左右，一座焦炉需焦炉炉门砖约367吨，目前每吨售价15000元左右，每座新建焦炉炉门砖销售收入约550万元。

据不完全统计，目前国内拥有6m焦炉130座，7m和7.63m焦炉4座左右；

国际拥有6m焦炉280座，7m和7.63m焦炉40座左右。

按照上述估算，如果市场开拓顺利，预计市场份额应该在50-60亿左右。

同时焦炉在使用过程中根据运转周期需要不断的进行更换，仅该种产品市场空间相对来看还是比较大的。

项目实施以后，同时可生产一种系列的各种高档不定型预制件产品，从整体来看，市场发展空间相当可观。

该耐火预制件生产工艺目前在国内尚属空白，它的扩建将为我公司占领和扩大国内钢铁企业透气砖、座砖、大型无碳钢包预制砖、电路顶盖、中包挡渣堰冲击板、铁沟撇渣器、风口预制砖和炼钢精炼用高档预制件提供有力的保障，同时也能进一步带动其它不定型产品的市场。

所以，加快大型节能环保焦炉用挂釉耐火材料及使用技术开发，并及时投放市场，由于我们研发产品在性能、价格、售后诸方面在国内市场具有明显优势，可很快占有市场，极具竞争力。

项目开发的高导热硅砖，应用于焦炉炭化室部位，相对于普通硅砖而言，导热率可提高30%以上，缩短了蓄热、放热时间，是未来新型焦炉发展方向。

2.3.2国际市场状况及该产品未来增长趋势、在国际市场的竞争能力、产品替代进口或出口可能性

该项目所开发的产品性能优越，是大型节能环保焦炉材料的一次飞越；

该产品属于高效、低污染、节能型耐火材料产品；

在世界发达工业国家，其工业革命起步较早，他们的冶金钢铁工业已发展成一个成熟而庞大的产业，每年不但生产出大量高品质多品种的钢铁产品，同时也消耗着大量的耐火材料。

由于生产耐火材料的原料是不可再生产资源，经过长期开采使用，其储量越来越少。

在有些国家则接近枯竭。

另外由于耐火材料的生产属劳动密集型生产方式，在劳动力越来越昂贵的许多发达国家几乎不再生产，而转向发展中国家购买。

目前我们已知的焦炉改造新建的大型节能环保焦炉项目和有询价意向的有巴西、韩国、美国、日本、印尼等，由于该项目所开发的产品具有性能优越，价格低廉，属于原始创新技术，拥有自主的知识产权，具有很好的市场竞争力和增长性。

凭借我公司硅质产品在国际市场的影响力，项目完成后可迅速推向国际市场，实现规模出口。

2.3.3市场风险分析及对策

随着我国炼焦工业的迅速发展和环保要求，土法炼焦被取缔，大型焦炉纷纷上马，国内焦炉由4.3米发展为6米，现正朝7.6米方向发展。

一座焦炉的硅砖需求由4000吨朝着1万吨、1.6万吨发展。

国内焦炉用耐火材料市场前景非常看好，预计在未来的5年内每年有230万吨左右的焦炉用耐火材料需求。

在西方一些发达国家通过开发先进的节能环保焦炉技术，可以将焦炉的排放废烟废气量降低，同时提高焦炉运行效率，节能、减排、降耗、提效将是未来几十年焦炉发展主要方向。

因此，大力开展大型节能环保焦炉技术的研究，这对用户来说具有十分重要的现实和长远意义。

国外企业对环保意识较强，对焦炉环保设施投入较多，项目产品属于节能、环保型产品，符合国外企业的需求。

随着目前运行焦炉达到使用年限，新建焦炉项目必定采用近年来新工艺新技术耐火材料，在未来的10-15年内，大型节能环保焦炉耐火材料需求量都呈上升趋势，所以，本项目开发产品不存在市场风险。

3国内外技术现状与现有工作基础

3.1国内技术现状

目前国内无该项目产品。

3.2国外技术现状

目前国外只有日本黑崎窑业生产同类产品，其技术指标与我公司前期工作研制样快指标对比如下：

我公司产品与日本黑琦公司产品性能比较

项目

黑琦公司产品

我公司前期产品

化学成分

SiO2%

35

35-37

Al2O3%

60

56-57

MgO%

2.5

3.6

耐压强度（MPa）

45

54-65

热线膨胀率%1000℃

0.55

0.26-0.45

从上表可以看出，我公司研制的大型节能环保焦炉炉门砖的性能指标比日本黑琦公司产品性能更为优异，其中硅含量高，耐压强度高，热线膨胀率低，该产品经检测，各项性能指标都达到国际领先水平，处于国际领先水平。

已在宝山钢铁公司、日本新日本制铁株式会社等企业批量使用。

项目研发的高导热硅砖在前期有日本煤炭综合利用中心会同钢铁联盟进行了前期研制，但是效果不理想，研制进程受阻而搁浅。

3.3项目现有工作基础与产学研合作情况

3.3.1中钢集团耐火材料有限公司基本情况

是入选中国520家重点企业的唯一耐火材料企业；

是国家统计局最新排定的中国大型企业之一；

河南省高新技术企业。

中钢耐火现占地面积111.49万平方米，拥有总资产10多亿元。

公司走产学研相结合的新产品开发捷径，与北京科技大学、中南大学、东北大学、武汉科技大学、西安建筑科技大学、鞍山科技大学等院校建立了密切的科技合作关系，形成雄厚的新产品、新技术研发能力，每年开发的新产品、新技术达20多项，已有90多项新产品、新技术获国家及省部级科技进步奖和优秀新产品奖。

中钢耐火拥有各种科研及生产设备4000多台（套），其中有从日本、意大利引进的自动压砖机，有中国最长的202.5米烧成隧道窑，有从德国引进的世界上控制系统最先进、容积最大的176立方米全自动梭式窑，有从日本、德国引进的各种先进科研检测设备。

中钢耐火主要为冶金、建材、有色、电力、机械、轻工、石化等行业生产各种硅质、镁质、高铝质、镁钙、氧化物及非氧化物定型、不定型耐火材料，产品有10大系列、126个标准、350个牌号、4万多个型号，每年配套生产各种耐火材料22万吨、陶瓷辊棒50多万支，是中国耐火材料行业品种最全、配套能力最强的企业。

中钢耐火硅砖获国家耐材质量最高奖--银质奖，一直处于国际领先水平，年出口量全国第一。

现研发并生产的氧化物及非氧化物高新复合陶瓷耐火材料，已大量用于国内外铝工业和钢铁工业。

3.3.2从事研究开发的人员力量、设备条件、产业基础、资金投入、内部管理等情况

为确保中钢耐火公司在产品研发上的领先地位，公司成立有技术委员会，主任由总经理薄钧担任，副主任由公司副总经理担任，成员是各单位技术负责人。

技术委员会负责对技术研究开发方向、重大技术问题进行咨询评估；

负责审议公司中长期科技发展规划、年度重大科技计划和对重大项目进行评估，为公司的稳步发展提供了可靠的保证。

根据国家产业化发展政策，行业发展方向以及公司自身的实际情况，又专门组建了几个专业组，来强力推进创新工作的顺利发展和实施。

“十一五”期间，中钢耐火公司不断加强技术创新体系建设，提高技术创新能力，进一步完善了科研开发、生产检测的硬件设备，为研发、生产提供切实的技术保障；

加强知识产权的申报及管理；

继续走产学研相结合的道路，利用高校优越的资源，为公司培养人才并进行科研项目的合作开发等等，取得了较大的成绩：

（1）为保障科研开发工作的顺利实施，公司不断加大科技投入，为公司科技创新提供资金支持。

每年提取不低于3%的销售收入作为科研开发及新产品市场推广经费的来源，此经费由公司资产财务部设立专有账户，进行专项管理，确保资金的合理使用。

（2）根据公司发展规划、市场需求以及耐火材料发展方向，研究开发技术含量高、附加值高、市场前景好的新产品43项，其产值率平均达到23.2%，为公司的可持续发展奠定了坚实的基础。

（3）实现重大科技成果转化及产业化项目13项，其销售收入达到总销售收入的70%以上。

其中，“燃气隔焰高温氮化新工艺制备高性能非氧化物耐火制品”，经专家鉴定,该项目技术水平达到国际领先。

已经在宝钢、武钢、阿赛络等国内外大型冶金企业的高炉冷却壁、高炉本体及中国铝业、美国铝业、海德鲁铝业等铝电解槽等领域广泛应用，并获得了非常好的使用效果和好评。

为中钢耐火公司创造了显著的经济效益与社会效益，为实现国家所倡导的节能降耗做出了较大贡献。

（4）在全球信息化飞速发展的今天，专利已不单单是鼓励创新的手段，还是企业产业市场竞争的有效工具。

只有以了解市场需求为前提，以大量的专利数量为基础，以全面的专利战略为核心，将企业的自主创新行为导入“正轨”，才能够使“创新力”真正转化为企业的“竞争力”。

2007年以来，为了激励广大职工和科技人员