焦炉干熄焦工程可行性研究报告.docx

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焦炉干熄焦工程可行性研究报告

本溪北营钢铁（集团）有限公司焦化厂

一区2×65孔、二区4×72孔焦炉干熄焦工程可行性研究报告

北台钢铁集团经济技术研究院

二00七年四月

1.概述...............................................1

1.1项目名称.....................................1

1.2项目主办单位及负责人.........................1

1.3项目概况.....................................1

2.项目提出背景......................................2

2.1企业现状.....................................2

2.2项目的由来...................................3

2.3项目建设的必要性.............................4

2.4项目建设的有利条件...........................6

3.原料产品及建设规模................................7

3.1原料.........................................7

3.2产品.........................................7

3.3建设规模.....................................7

4.厂址及建厂条件....................................8

4.1厂区自然条件.................................8

4.2设计的主要数据..............................10

4.3建厂条件....................................10

5.生产装置工艺流程与设备选择........................11

5.1干熄焦工艺...................................11

5.2干熄焦锅炉系统...............................18

5.3运焦系统....................................26

6.公用及辅助设施...................................27

6.1总图运输....................................27

6.2热力介质....................................28

6.3电力及电信..................................29

6.4仪表自动化..................................32

6.5给水排水....................................34

6.6通风除尘....................................35

6.7工业建筑及公辅设施..........................38

6.8仓库及检化验................................39

7.环境保护.........................................40

7.1编制依据及采用标准.........................40

7.2建设地区环境现状............................41

7.3工程概述....................................41

7.4工程污染源、污染物及其控制方案..............42

7.5绿化........................................44

7.6环境管理及监测..............................44

7.7环保投资估算................................44

7.8工程环保措施的效果分析......................45

8.劳动安全卫生......................................46

8.1编制依据及采用标准..........................46

8.2建设地区存在的主要危险因素及主要防范措施...47

8.3对劳动条件的初步分析与评价.................54

8.4存在的问题及建议.............................54

9.消防..........................................56

9.1编制依据...................................56

9.2采用标准、规范............................56

9.3建设地区的消防现状及本项目的消防站.........56

9.4火灾危险特征及可能性分析...................56

9.5消防设计的初步方案.......................57

9.6防火及消防措施效果预测.....................59

10.节能......................................60

10.1编制依据.............................60

10.2能耗分析.............................60

10.3节能措施及节能效果...................61

11.投资估算.......................................62

11.1工程内容及规模........................62

11.2编制依据..............................62

11.3编制结果...............................62

11.4投资组成................................62

12.职工定员......................................64

12.1编制依据及范围........................64

12.2组织机构及管理体制....................64

12.3职工定员.............................64

12.4人员培训.........................64

13.项目实施计划及资金来源与使用..............66

13.1项目事实计划.......................66

13.2资金来源与使用.....................66

14.财务计算及评价........................67

14.1计算条件.........................67

14.2干熄焦的延伸效益..................69

14.3财务计算...........................70

14.4不确定性分析........................72

14.5财务评价结论.......................73

1.概述

1.1项目名称

北营公司焦化厂一区2×65、二区4×72孔焦炉干熄焦工程

1.2项目负责单位及负责人

项目负责单位：

本溪北营钢铁（集团）有限公司

项目负责人：

宫安东

1.3项目概况

1.3.1规模及依据

北营钢铁（集团）有限公司焦化厂（以下简称“北营焦化”）一区现有2×65孔、炭化室高4.3m的JNK43-80焦炉，二区现有4×72孔、炭化室高4.3m的JNK43-98F型焦炉。

六座焦炉小时产焦310t，年产焦炭271.4万t，干熄焦装置的强化操作系数1.1，因此确定干熄焦装置的工程处理能力一区1×110t/h、二区2×125t/h，原湿熄焦系统作为备用熄焦系统。

1.3.2厂址

北营焦炉及配套设施厂址位于本溪市平山区北台镇，东距本溪市15km，西距辽阳市55km，铁路、公路运输方便，厂区地势平坦。

一区2×65孔焦炉干熄焦装置位于厂区东部；二区4×72孔焦炉干熄焦装置位于高家堡子；该工程用地在建设焦化厂时已做平整，无不良地质现象，可满足工程建设要求。

2、项目提出背景

2.1企业现状

本溪北营钢铁（集团）有限公司（以下简称北营公司）成立于2002年4月份，现注册资本15亿元，在岗员工2.3万人，生产单位15家，属大型钢铁企业。

公司主导产品为生铁、连铸方坯、板坯、矩型坯、螺纹钢、线材、中宽带钢、冶金焦炭、化工产品等。

经过多年来的发展，公司现具备了年产生铁750万吨、钢坯750万吨、钢材650万吨的生产能力。

2006年实现销售收入146.9亿元、利税16.7亿元，在国内钢铁企业排序中位列前20位。

北营公司在资源利用上，充分利用二次能源发展钢铁工业。

干熄焦项目的投产可大大缓解蒸汽紧张及蒸汽利用现状，一方面，干熄焦项目产生的蒸汽将满足钢铁生产对蒸汽的需求；另一方面，用多余的蒸汽进行发电，以实现资源有效利用，降低能源消耗及生产成本，提高产品市场竞争能力。

北营公司位于辽宁省本溪市平山区北台镇，厂区占地约30km2，南临辽溪铁路，背靠太子河，辽溪铁路、公路经过厂区，厂区距沈丹高速公路仅10km，距鲅鱼圈港口260km，距丹东大东港180km，地理位置和交通条件比较优越，厂区水源充足、供电可靠。

2.2项目的由来

北营钢铁（集团）有限公司作为一个大型钢铁联合企业，长期以来工厂生产产生的烟尘、废气（汽）等有害物质严重影响周围的环境，并危害居民的身心健康。

尤其是焦化厂湿熄焦产生的烟、汽中夹带着大量的酚、氰、硫化物等有害物质，污染非常严重。

目前冶金行业的工作重点是深挖企业内部潜力、节能降耗、减轻污染。

从降低能耗来实现增长的方式的转变已成为关系到冶金企业生死忧关的问题。

湿熄焦在污染环境的同时也造成了巨大的能源浪费。

而采用干熄焦可回收红焦显热，吨焦显热可产生3.9MPa的中压蒸汽0.54-0.6t。

充分利用这部分能量无疑会大大降低企业成本，使产品有更强的竞争力。

干法熄焦是在煤源不变的条件下较为有效的提高焦炭产量的一种方法。

采用干熄焦可使焦炭M40提高3～8%，M10改善0.3～0.8%。

与此同时也大大降低了焦炭的水份。

这不但满足了高炉对焦炭强度的要求，也保证了高炉能够连续、稳定的运行。

目前，干熄焦技术与设备国产化已列为国家重大引进、消化吸收一条龙项目，并相继出台了一系列的优惠政策，为在我国推广应用干熄焦技术创造了有利条件。

由此看来，从环境保护、节能降耗、提高焦炭质量、增强企业竞争力等方面，都迫切需要尽快建设干熄焦装置，同时建设干熄焦也符合国家的产业政策。

为此，北营公司进行了充分的调研，决定为一区2×65孔JNK43-80型焦炉及二区4×72孔JNK43-98F型焦炉配套建设干熄焦装置。

2.3项目建设的必要性

2.3.1干熄焦势在必行

钢铁工业在国民经济中是能耗大户，随着国家能源价格的调整，能源消耗已占钢铁生产成本的30%左右。

由于我国钢铁工业能耗较高，严重影响了我国钢铁工业的竞争力。

为此，深挖企业内部潜力、节能降耗已成为冶金全行业的工作重点。

在钢铁联合企业中，炼铁系统（包括铁、烧、焦）占总能耗的50%以上，污染也是最严重的。

因此，炼铁系统一直是冶金企业节能和环保的重点，而在炼铁系统中，较为显著的节能/环保技术措施就是干熄焦技术。

早在六十年代末期，前苏联就已规定新建焦化厂必须配备干熄焦装置。

我国近年来也开始行政干预，规定新建大型焦化厂需要采用干熄焦技术。

随着我国综合国力的提高和人民群众环保意识的加强，加上能源价格的逐步理顺，使得应用干熄焦技术所带来的效益更加明显。

因此，在我国采用干熄焦技术是大势所趋，势在必行。

2.3.2环保和节约能源的双重效益

干熄焦具有三大优点：

避免湿熄焦对环境的污染；提高焦炭质量；回收红焦显热。

炼焦车间采用湿熄焦，每熄1t红焦就要将0.5t含有大量酚、氰、硫化物及粉尘的蒸汽抛向天空，严重地污染了大气及周围的环境。

这部分污染占炼焦对环境污染的三分之一，且很难找到比较好的治理方法。

炼焦是钢铁企业环境污染最严重的工序，由于污染难以治理，环保在炼焦投资中所占比例越来越大，已使工业发达国家决定不再新建和改造焦炉，炼焦的环保问题已成为炼焦行业生死忧关的问题。

因此，治理湿熄焦的环境污染问题意义十分重大。

干法熄焦利用惰性气体，在密闭系统中将红焦熄灭，并配备良好的除尘设施，不污染环境。

同时由于干熄焦能够产生蒸汽，并可用于发电，可避免相同规模的锅炉对大气的污染，尤其减少了SO2、CO2向大气的排放。

干熄焦与湿熄焦相比，干熄焦提高了焦炭质量，国际上概略估算表明，采用干熄焦使M40提高3～8%，M10改善0.3～0.8%；提高了块度均匀性；降低了焦炭的反应性。

这对降低炼铁成本，提高生铁产量极为有利，尤其对采用喷煤技术的高炉效果更加。

国际上公认：

干熄焦焦炭可使高炉焦比降低2～3%；使其生产能力提高1%。

此外，如果利用干熄焦，保持原焦炭质量不变，则可以降低强粘结性的焦、肥煤配比，有利于保护资源，降低炼焦成本。

出炉红焦的显热约占焦炉能耗的35%～40%，这部分能量相当于炼焦能量的5%。

如果将这部分能量回收并充分利用，可以大大降低冶金产品成本，起到节能降耗的作用，采用干熄焦可回收约80%的红焦显热。

日本新日铁株式会社曾对企业内部包括干熄焦、高炉炉顶煤气差压发电等所有节能项目效果进行分析，结果干熄焦装置节能占总节能的50%。

2.3.3有利于缓解蒸汽紧张局面

根据北营公司蒸汽整体规划，当年产800万吨钢规划建成后，从焦炉、高炉、转炉三种煤气资源中大约拿出20%用于发展化工，而且钢铁系统的供热取消了燃煤锅炉，因此冬季蒸汽供应紧张，干熄焦装置将产生大量蒸汽，有利于缓解北营冬季生产蒸汽需求的不足。

2.4项目建设的有利条件

a）北营公司一区2×65及二区4×72焦炉设计时预留了干熄焦装置位置。

b）干熄焦装置布置厂区内部，不需拆迁，场地已平整。

厂区供水、电、汽及交通运输基础好，具有较好的外部条件。

c）宝钢三期干熄焦装置和济钢、武钢干熄焦装置的投产为干熄焦技术的国产化提供了宝贵经验，在他们的基础上，本项目立足于干熄焦“一条龙”项目中的消化吸收创新工程，进一步消化、吸收国外先进技术，提高干熄焦装置的国产化率，这样可以大幅度降低建设投资，同时也成为我国干熄焦装置的大型化创出新路。

d）北营公司综合实力雄厚，综合竞争力强。

近年来经济效益较好，具有较强的经济实力。

3、原料产品及建设规模

3.1原料

本装置处理的原料为北营焦化厂一区2×65、二区4×72孔焦炉炼焦产生的赤热焦炭，年处理总量为271.4万t，小时处理量310t，温度约1000℃。

3.2产品

蒸汽

一区59.18t/h（3.82MPa）

二区80t/h（0.5MPa）

电

二区134680×103kw.h/a

<205℃焦碳271.4万t/a

所有产品供北营公司内部使用。

3.3建设规模

根据一区、二区焦炉的生产能力，年产干全焦271.4万吨，小时产焦310t，考虑到干熄焦装置的强化操作系数1.1，强化操作时小时处理焦炭为341t，因此，一区配置公称处理能力为110t/h的干熄焦装置一套，二区配置公称处理能力为125t/h的干熄焦装置二套，并配2×12000KW发电机组，原湿熄焦系统作为备用。

4、厂址及建厂条件

4.1厂区自然条件

4.1.1建筑气候特征、气候区划

本工程场址位于辽宁省本溪市，本溪市属第1建筑气候区的ID区，该区冬季漫长严寒，夏季短促凉爽；气温年较差很大；冰冻期长，冻土深，积雪厚；太阳辐射量大，日照丰富；冬半年多大风。

该区建筑的基本要求应符合下列规定：

建筑物必须充分满足冬季防寒、保温、防冻等要求，夏季可不考虑防热；

总体规划、单体设计和构造处理应使建筑物满足冬季日照和防御寒风的要求，建筑物应采取减少外露面积，加强冬季密闭性，合理利用太阳能等节能措施；结构上应考虑气温年较差大及大风的不利影响；屋面构造应考虑积雪及冻融危害：

施工应考虑冬季漫长严寒的特点，采取相应的措施。

4.1.2气候参数

1）极端最高气温37.3℃

2）极端最低气温-37.9℃

3）年平均气温7.8℃

4）最热月平均气温24.3℃

5）最冷月平均气温-12.2℃

6）年平均大气压力995.2hPa

7）夏季平均大气压力985.5hPa

8）冬季平均大气压力1003.2hPa

9）年平均降水量793.7mm

10）日最大降水量228.6mm

11）最大积雪深度35.0cm

12）最热月月平均相对湿度75%

13）最冷月月平均相对湿度65％

14）全年平均风速2.8m/s

15）夏季平均风速2.4m/s

16）冬季平均风速2.6m/s

17）30年一遇最大风速25.3m/s

18）全年最多风向及其频率E，20％

19）夏季最多风向及其频率C，22%E，15%

20）冬季最多风向及其频率E，29％

21）最大冻土深度149cm

4.1.3工程地质及水文条件

根据辽宁地质海上工程勘察院2003年5月提供的《北台钢铁集团双四百工程岩土工程勘察报告》（详细勘察阶段），地层自上而下为：

粉质粘土（fk=150kPa）；

中砂（fk=120kPa）；

卵石（fk=330kPa）；

强风化砂岩（fk=210kPa）；

强风化云母变粒岩（fk=350kPa）；

中风化砂岩（fk=1200kPa）；

地下水埋深在4.80m—5.5m左右，对混凝土结构无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

4.2设计的主要数据

1）基本风压0.45kN／m2

2）基本雪压0.55kN／m2

3）冬季采暖室外计算温度-19℃

4）夏季通风室外计算温度28℃

5）冬季空调室外计算温度-23℃

6）夏季空调室外计算温度31.1℃

7）抗震设防烈度7度

8）设计基本地震加速度值0.10g

4.3建厂条件

整个干熄焦装置布置在本埠厂区内，具有十分优越的建厂条件。

干熄焦排焦系统与现有筛焦系统衔接方便，建设过程中不影响焦炉正常生产。

场地平整，且自然位置较好，便于外部工程如：

水、电、汽（气）的输送及场地排水、工厂运输的衔接和全厂生产的统一管理。

干熄焦自建变配电所所需两路独立10kV电源均引自北营新建的焦化中央变电所。

干熄焦工程用现有供水管网供水，就近接入。

排水排入现有排水系统。

干熄焦生产用氮气从北营现有氮气管网接出。

焦炉煤气由现有焦炉煤气管网接出。

生产、除尘和仪表用压缩空气由北台新建焦炉现有空压站解决。

5、生产装置工艺流程与设备选择

5.1干熄焦工艺

5.1.1概述

北营焦化厂一区、二区焦炉，年产焦炭271.4万t，小时焦炭产量310t。

为回收红焦的显热，降低能耗，减少污染，提高焦炭质量，北营公司决定在焦化厂一区、二区焦炉配套建干法熄焦装置，当干熄焦装置年修或出现故障时，使用现有的湿法熄焦系统。

5.1.2干熄焦工艺流程

装满红焦的焦罐车由电机车牵引至横移牵引装置处，再由横移牵引装置将焦罐台车牵引至提升架底部。

由提升机将焦罐提升并送到干熄炉炉顶，通过炉顶装入装置将焦炭装入干熄炉。

在干熄炉中焦炭与惰性气体直接进行热交换，焦炭冷却至205℃以下，经排焦装置卸到带式输送机上，然后送到筛焦系统。

冷却焦炭用的惰性气体由循环风机通过干熄炉底的供气装置鼓入干熄炉，与红焦进行换热，出干熄炉的热惰性气体温度约为900℃-980℃。

热的惰性气体经一次除尘器除尘后进入干熄焦锅炉换热，温度降至200℃以下。

冷惰性气体由锅炉出来进二次除尘器除尘，再由循环风机加压，经换热器冷却至150℃后进入干熄炉循环使用。

一、二次除尘器分离出的焦粉由专门的输送设备收集在贮槽内，等待外运。

干熄焦的装入、排焦、预存室放散及风机后放散等处的烟尘均进入干熄焦地面站除尘系统，进行除尘后放散。

干熄焦工艺流程见附图。

5.1.3干熄焦处理能力的选择

干熄焦装置与焦炉配套，焦炉年熄焦能力为271.4万t，小时焦炭产量为310t，配套建设1×110t/h+2×125t/h干熄焦装置。

5.1.4干熄焦主要工艺参数

焦炉配置JNK43-802×65孔焦炉

每孔炭化室出焦量15.2t

焦炉周转时间20.5h

焦炉循环检修时间3h

每孔焦炉操作时间7.29min

焦炉紧张操作系数1.07

小时焦炭产量212.8t

干熄站配置1×110t/h

干熄炉日历操作制度24h连续

干熄炉年工作天数340d

干熄站年工作制度连续工作340d，检修25d

焦炉JNK43-98F4×72孔焦炉

每孔炭化室出焦量约15.5t

焦炉周转时间20.5h

每孔焦炉操作时间7.5min

焦炉紧张操作系数1.07

小时焦炭产量212.8t

允许最长装焦间隔时间约1.5h

正常生产时焦炉检修制度3次/d1h/次

干熄站配置2套JNG86-1型干熄焦装置干熄炉

入干熄炉焦炭温度950-1050℃

干熄后焦炭平均温度≤205℃

干熄焦装置最大处理能力125t/h

干熄焦装置正常生产时装入的焦炭量108.2t

焦烧损率0.95%（设计值）

入干熄炉的吨焦气料比约1280m3/t焦

进干熄炉循环气体温度125-135℃

出干熄炉循环气体温度900-980℃

干熄时间约2h

日历操作制度24h连续

干熄站年工作制度连续工作340d，检修25d

5.1.5发电机组主要工艺参数

根据产生的蒸汽量，选择两台12000kW冷凝机组，夏季190天两台机组全冷凝发电13400Kw；冬季150天两台机组进汽64.9t/h，抽汽15t/h，发电11826kW。

5.1.6主要工艺设备选择

本项目设置三套干熄站装置，主要工艺设备选择如下：

5.1.6.1运载红焦设备

红焦输送系统将炭化室中推出的红热焦炭运送至干熄炉炉顶，并与装置配合，将焦碳装入干熄炉内。

设备主要包括电机车和焦罐车及对位装置，为缩短电机车的操作周期，一台电机车拖带二台焦罐车。

其中电机车是牵引机车，既能满足干熄焦的作业要求，又能满足湿法熄焦的作业要求。

具有运行速度快，调速性能好，对位准确且行车安全的特性。

为确保焦罐车在干熄站对位准确及操作安全，在干熄站的熄焦车轨道外设置了一套液压驱动对位装置。

当干熄焦装置年修或出现事故时，电机车牵引和草丛备用的湿熄焦塔湿发熄焦。

5.1.6.2提升机

运行于提升井架及干熄炉构架两侧轨道上的提升机，负责提升和搬运焦罐。

提升机按设定的提升和横移速度曲线图在提升井架下顺序完成合拢吊钩、吊起满焦罐、盖上焦罐盖等动作，并将它提升到井架顶部，然后横移将满焦罐搬运到干熄炉的炉口上方。

与此同时，设在干熄炉顶部的装入装置将干熄炉盖打开并把装入料斗对准炉口后，提升机将焦罐缓慢防下并自动打开焦罐底门，焦炭经料斗装图干熄炉内。

装焦动作完成后，提升机提起空焦罐并横移到提升井架处，将空焦罐放下，顺序完成脱开焦罐盖、将空焦罐至于运载车上、张开钓钩等动作