氮气雾化铝粉及铝粉分级安全生产技改可行性研究报告.docx
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氮气雾化铝粉及铝粉分级安全生产技改可行性研究报告
氮气雾化铝粉及铝粉分级安全生产技改
可行性研究报告
1总论
1.1项目概况
1.1.1项目名称
氮气雾化铝粉及铝粉分级安全生产技改工程
1.1.2项目建设单位
项目主办单位:
某铝业高科技有限公司
企业法定代表人：
##
单位地址:
某县
联系电话:
##
邮政编码:
##
企业项目负责人：
##
1.1.3项目性质
本项目是将现有铝粉生产系统及分级系统进行安全技术改造,项目属改建工程.
1.1.4项目建设地点
该项目建设在某镇金天路本公司现有规划区域内,不需要重新征地,可节约部分建设费用.
1.2项目建设目标
铝粉生产属易燃易爆产品生产.该项目的建设,进一步贯彻<中华人民共和国安全生产法>,防止和减少生产安全事故,消除生产中的安全事故隐患,保障生命财产安全,以安全促增效,推动企业健康可持续的发展.
1.3项目建设内容与规模
⑴
⑵
⑶
⑷
⑸
⑹
1.4项目投资估算与资金筹措
1.4.1投资估算
本项目总投资2034.3万元.
其中:
工程费用为1551.5万元,占总投资的77.6%;
1.4.2资金筹措
本项目总投资2034.3万元,资金来源为银行贷款和企业自筹.其中:
申请银行贷方1100万元,项目建设单位自筹934.3万元.
1.5可行性研究报告编制依据与范围
1.5.1可行性研究报告编制依据
⑴公司提供的有关本项目的各种技术资料、项目方案、基本情况等相关资料。
⑵国家和##省有关法律、法规，技术规范、规定等。
⑶<<重大危险源辨识>>GB18218-2000
⑷某铝业高科技有限公司与我公司签订的《某铝业高科技有限公司氮气雾化铝粉及铝粉分级安全生产技改工程》咨询合同
1.5.2可行性研究报告编制范围
本报告通过对公司的设备运行安全现状及车间\仓库现状进行评价,具体包括电气系统安全数据,车间与仓库\储油罐等消防设施配置情况,事故应急救援预案及安全管理制度标准等.在此基础上进行本项目可行性分析,编制单位对该项目建设的背景和必要性\建设规模\工艺方案\装备选择\建设条件\环境保护\项目实施进度及建设投资进行了可行性分析并提出意见.
1.6项目建设单位基本情况
某铝业高科技有限公司位于某镇金天路,主要从事金属粉体材料及铝系列科技产品开发\生产和经营
投资的意义和必要性
1.1.3.1投资的意义
a）可以利用金天铝业先进的铝粉生产技术，确保行业技术和规模优势。
金天铝业现4000吨/年铝粉生产线是总结3000吨/年铝粉生产线的生产技术进行优化设计建成的，投产后在提高4#粉得率，设备可靠性方面效果明显。
经过几年的生产运行，在生产技术方面又积累了相应的经验，因此，再新建一条4000吨/年生产线，既可以扩大金天铝业的生产规模，又可以进一步优化铝粉生产技术，确保金天铝业始终保持行业技术和规模优势。
b）增加产能，扩大出口创汇，提高公司经济效益。
新建4000吨/年生产线投产后，可以增加铝粉产量4000吨/年，增加年销售收入8000万元、年利润总额709.95万元。
在满足国内需求的同时，又可以扩大出口创汇，提高公司的经济效益。
c）促进产业升级。
微细球形铝粉已基本成为成熟的产业，常规产品已形成了供求平衡。
太阳能电子浆料铝粉的开发应用，以及铝粉在新型陶瓷材料的应用，使生产技术含量提高，产品附加值提高，促进了微细球形铝粉产业的升级。
d）增强企业竞争力
公司通过不断的努力，微细球形铝粉占据国内龙头地位，市场份额领先，处于一种产销两旺喜人局面。
再次新建一条4000吨/年铝粉生产线，可进一步保持和巩固现有的优势，增强企业竞争力。
1.1.3.2投资的必要性
随着太阳能市场的兴起，太阳能资源开发利用的潜力非常巨大，作为光伏产业链的一环，为微细球形铝粉带来了巨大的市场机遇。
金天铝业的铝粉在新型陶瓷材料应用推广，成为公司销售市场又一个新的增长点，加之客户对“金天”品牌再一次认可，实行订单转向，带来了很大的市场，为此，只有抓住难得的市场机遇，积极发展自己，保持行业的技术和规模优势。
因此，有必要再次新建一条4000吨/年铝粉生产线。
1.1.4可行性研究报告编制的依据和原则
1.1.4.1编制依据
a）公司提供的基本情况、相关文件、设计基础资料。
b）国家有关法律、法规，技术规范、规定等。
c）某铝业高科技有限公司与我公司签订的《某铝业高科技有限公司新建4000吨/年微细球形铝粉生产线及铝粉分级工程》咨询合同。
1.1.4.2编制原则
a）本可行性研究报告编制内容和深度参照中国石油和化学工业协会[中石化协产发（2006）76号]文发布的《化工投资项目可行性研究报告编制办法》进行。
b）本报告严格执行国家有关经济建设的方针政策、标准和规范。
c）认真贯彻国家有关经济建设的方针政策，立足国内成熟可靠的先进技术，在保证工程质量的前提下节省工程建设投资。
d）适当地提高机械化、自动化水平，结合现有国内生产工艺和公用工程设施，综合提高全公司的控制水平，便于操作管理。
e）在尽可能节省投资、降低工程造价的前提下，使厂内装置做到美观大方、协调、合理。
1.1.5研究范围
本报告依据国家有关政策法规、规程和规范，对项目建设的必要性、建设规模、建厂条件、工艺技术与建设方案、组织管理、投资估算、经济效益等方面进行研究。
项目涉及专业有工艺、电气、自控、土建、环保、消防、概算与技术经济。
1.2研究结论
1.2.1研究的简要结论
a）产品具有广阔的市场。
b）产品方案及生产规模适宜。
c）工艺技术方案可行。
d）原料、辅助材料及燃料的供应有保障。
e）建厂条件成熟。
f）公用工程等可满足扩建的需要。
g）环境保护等能保证。
h）扩建新的生产装置对公司的发展壮大是十分必要的。
i）扩建新的生产装置具有很好的经济效益。
j）扩建新的生产装置具有很好的社会效益。
1.2.2主要技术经济指标
主要技术经济指标详见表1-1
序号
项目名称
单位
数量
备注
1
生产规模
微细球形铝粉
t/a
4000
2
产品方案
2.1
产品粒度21-23
t/a
2440
2.2
产品粒度7-9
t/a
1356
2.3
产品粒度4-6
t/a
100
2.4
产品粒度1-3
t/a
104
3
年操作日
d
300
4
主要原料、燃料用量
4.1
铝锭
t/a
4120
4.2
燃油
t/a
800
5
公用动力消耗量
5.1
供水（新鲜水）
最大用水量
m3/h
28
平均用水量
m3/h
21.6
5.2
供电
设备容量
kW
960
年耗电量
×104kWh
800
6
三废排放量
6.1
废水
m3/h
21.6
6.2
废气
m3/h
-
6.3
废渣
kg/h
27.6
7
运输量
7.1
运入量
t/a
5210
7.2
运出量
t/a
4471
8
全厂定员
人
42
9
项目总资金
万元
3057.25
9.1
固定资产投资
万元
1595.89
9.1.1
建设投资
万元
1581.04
9.1.2
建设期利息
万元
14.85
9.2
流动资金
万元
1461.36
其中铺底流动资金
万元
438.41
10
年销售收入
万元
8000
正常年
11
成本和费用
11.1
年总成本费用
万元
6897.62
11.2
年经营成本
万元
6714.16
12
年均利润总额
万元
709.95
13
财务评价指标
13.1
总投资收益率
%
25.2
13.2
投资利税率
%
35.93
13.3
投资回收期（含建设期）
年
3.75
13.4
财务内部收益率
%
39.09
税前
%
32.64
税后
13.5
财务净现值（i=12%）
万元
2983.01
税前
万元
2322.42
税后
13.6
资本金内部收益率
%
73.76
14
长期借贷偿还期
年
2.55
2市场预测
2.1微细球形铝粉应用领域
微细球形铝粉产业化的初始目标为军工，但推广应用而立足于金属颜料、耐火材料市场领域，由于其独特的性能，在国内很快取代非球形铝粉，在金属颜料、耐火材料市场领域得到广泛应用。
公司自成立以来，一直致力于微细球形铝粉的研发、生产和应用推广，从应用于普通金属颜料、耐火材料等领域，现已开拓发展应用到高档金属颜料、新型陶瓷材料、军工、航天、化工、新型建材、冶金、散热材料以及太阳能电池等领域。
占有国内铝粉市场30%份额，特别是国内太阳能光伏电池铝粉市场占有90%以上份额，新型陶瓷铝粉市场占有100%份额。
2008年金融危机，铝粉行业进行了一次大的洗牌，但金天铝业稳步发展，不仅拓展了应用领域，而且国内外客户也充分认识到“金天”品牌的作用，将订单转向金天铝业。
2.2微细球形铝粉在太阳能光伏产业应用前景
目前人类的能源消费结构中，石油、煤炭、天然气、铀等矿物资源，占到了人类能源供给量的80%以上。
传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出。
全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。
这之中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。
丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、人类能够自由利用的能源。
太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012千瓦小时，相当于世界上能耗的40倍。
为减少温室气体排放，各国政府都加快核能及可再生资源的发展，一些国家制订了《可再生能源法》，我国2006年1月通过了《可再生能源法》，是政府正面表态强力支持太阳能等新能源的最好表。
随着环境气候问题的倍受关注，各国政府尤其是发达国家日益重视太阳能行业的发展，在政策的大力支持下，光伏产业赢来了行业发展的高峰期。
最近10年太阳电池及组件生产的年平均增长率达到33%，最近5年的年平均增长率达到43%。
2008年全球太阳能光伏电池年产量3500MW，未来15年全球生产规模将保持年均20%以上的增长。
到2010年，全球太阳能电池产量将增长4倍。
资料显示，欧盟希望在2010年安装3GW的太阳能光伏发电装置，2030年增加到200GW左右；美国预计2020年太阳能光伏发电累计安装达到36GW；日本计划到2010年安装太阳能光伏发电近5GW。
根据2007年8月中国推出的《可再生能源中长期发展规划》，到2020年，我国力争使太阳能发电装机容量达到1.8GW（百万千瓦），2009年5月国家发改委能源研究所所长助理王仲颖在CNEC第三届国际太阳能光伏大会上透露，“180万千瓦”的规划数字可能变为1000万千瓦，甚至是2000万千瓦。
若按1000万千瓦计算，扩容的幅度就超过了4倍。
微细球形铝粉生产的晶体硅太阳能电池铝浆是用于硅太阳能电池的背电材料，主要是提高光电转化率。
1GW太阳能电池产能需要背场铝浆480-600吨（即铝粉360-480吨）。
到2030年欧盟需要背场铝浆9.6-12万吨（即铝粉7.2-9.6万吨）。
到2020年美国需要背场铝浆17280-21600吨（即铝粉12960-17280吨）。
到2010年日本需要背场铝浆2400-3000吨（即铝粉1800-2400吨）。
到2020年中国需要背场铝浆4800-6000吨（即铝粉3600-4800吨）。
目前国内仅儒兴公司向金天公司每月订购用于生产硅太阳能背电铝浆的微细球形铝粉约100吨，每年需求约1000吨以上。
国内外对微细球形铝粉生产的硅太阳能电池背电铝浆优越的性能已形成共识，对用于生产硅太阳能电池背电铝浆的微细球形铝粉需求量将迅速增长，每年增长速度达50%及以上，预计2010年，每月需求用于生产硅太阳能背电铝浆的微细球形铝粉约150吨，每年需求约1800吨以上，预计2011年以后，每年需求量约3000吨。
从以上可以看出，太阳能电池铝浆市场发展将很迅速，未来市场将持续保持增长，并且有很高的增长率。
金天公司是国内首先掌握用于太阳能电池背电铝浆生产的微细球形铝粉生产技术的厂家，因此市场前景非常广阔。
2.3国内金属颜料、耐火材料、陶瓷材料领域的市场前景
金属颜料、耐火材料、陶瓷材料领域是金天公司稳定发展的市场。
现已发展到高档金属颜料领域，如水性金属建筑涂料（鸟巢钢架构涂装工程）、高档油墨等；高档耐火材料领域；新型陶瓷材料领域。
每月需求约300吨以上，年需求量约3600吨以上，每年增长幅度10%。
2.4国际市场前景
金天公司微细球形铝粉出口，自2001年起一直有较稳定的市场，多年来产品质量控制得到国外客户的赞赏。
虽然，2008年受金融危机的影响，出口量减少，但客户对“金天”品牌的认识得到加强。
2009年下半年出口数量得以恢复，并且出口数量增长。
细微细球形铝粉出口量预计每年约300吨。
现全球有非球形铝粉20万吨用于耐火材料，由于球形铝粉在耐火材料的应用，其性能优越性得到充分证实。
用于耐火材料的非球形铝粉90%将被球形铝粉代替，市场潜在需求量有18万吨，每年出口需求量约5000-6000吨。
3生产规模及产品方案
3.1生产规模
金天公司于2000年建成的生产装置设计规模为2000t/a。
投产时实际生产能力可以达到2000t/a及以上。
但铝粉的产量与其粒度比例有关，如原装置按设计时要求3#粉的比例为整个铝粉产量的20％时，可以超过2000t/a的生产能力。
但由于市场要求的变化，后来生产时，3#粉的生产比例为70％时，生产能力下降为原来的三分之二，为1800t/a左右。
金天公司通过生产中的摸索，找到了装置中的瓶颈部位，于2003年初进行了“二改三”的技术改造，生产规模按照3#粉的生产比例为70％时，仍达到3000t/a的生产规模。
2004年公司抓住市场机遇，扩建装置设计生产能力按3#粉比例为72.2％时仍能达到4000t/a的产量，该线的建设完成，为公司提高微细铝粉的产量，满足市场竞争处于优势地位提供了保证。
2004年完成的4000吨/年铝粉生产线，是在总结3000吨/年铝粉生产线的生产技术后进行优化设计建成的，投产后提高了4#粉得率，设备可靠性方面效果明显。
经过几年的生产运行，在生产技术方面又积累了相应的经验，因此，再新建一条4000吨/年生产线，既可以扩大金天铝业的生产规模，又可以进一步优化铝粉生产技术，确保金天铝业始终保持行业技术和规模优势。
3.2产品方案
3.2.1微细球形铝粉规格
根据市场需求可以进行不同粒度规格的生产，其粒径根据需要可以在X501～50µm调节，各种规格的产量可以根据需求作出相应调整。
微细球形铝粉产品按粒度分为如下规格见表3-1（有色金属行业标准《氮气雾化铝粉》YS/T620-2007）
表3-1微细球形铝粉产品规格分类
名称代号和牌号
中位径X50（µm）
名称代号和牌号
中位径X50（µm）
FLPN0#
≥32
FLPN3#
12±1
FLPN1#
29±3
10±1
FLPN2#
25±1
FLPN4#
8±1
22±1
6±1
20±1
4.5±0.5
18±1
3.5±0.5
FLPN3#
16±1
FLPN5#
2±1.0
14±1
3.2.2微细球形铝粉化学成份要求
铝粉产品的化学成份应达到表3-2的要求。
表3-2铝粉化学成份（％）
牌号
活性铝不小于（%）
杂质不大于（%）
有害元素不大于（mg/kg）
Fe
Cu
Si
Mg
Zn
H2o
锑
砷
钡
镉
铬
铅
汞
硒
FLPN0#
98.0
0.2
0.015
0.2
0.02
0.03
0.10
10
10
250
15
25
25
10
50
FLPN1#
FLPN2#
FLPN3#
FLPN4#
FLPN5#
97.0
3.2.3微细球形铝粉产品粒度及比例表
根据市场需求，扩建装置要求铝粉产品的粒径及比例如下表3-3。
表3-3铝粉产品的粒径及比例表
序号
牌号
粒度范围（µm）
得率（%）
产量（t）
1
FLPN2#
21-23
61
2440
2
FLPN3#
7-9
33.9
1356
3
FLPN4#
4-6
2.5
100
4
FLPN5#
1-3
2.6
104
4工艺技术方案
4.1工艺技术方案的选择
4.1.1工艺技术概况
新建4000吨/年微细球形铝粉装置在氮气保护下将雾化制粉、粉体冷却、粒度分级、气力输送、气体制备联为一体，形成封闭系统，并设有氧含量检测与报警系统。
雾化制粉采用高压氮气，氮气通过除去铝粉微粒后循环使用，控制制氮的氧含量，生产出高活性铝的微细球形铝粉。
装置各项技术经济指标均优于国内外现有技术。
4.1.2工艺技术方案的比较及选择理由
为确保新建4000吨/年生产线建设项目取得良好的生产效果，保证生产技术可行性，工艺技术方案的选择遵循以下原则：
a）工艺流程选择与现生产线基本一致
金天铝业已拥有3000吨/年、4000吨/年铝粉生产线两条，通过多年的生产表明，现工艺流程适应生产要求，在生产过程中不断优化改进，工艺技术逐步趋于完善和成熟，在目前同行业中处于领先的技术水平。
因此，新建4000吨/年生产线选择与现4000吨/年铝粉生产线工艺流程基本一致，以确保具有良好的生产效果。
以下为生产工艺流程图：
b）主要生产设备选型与现生产线一致
金天公司通过多年的生产运行，已熟练掌握现生产线设备的性能特点，并积累了丰富的设备维护维修经验。
并通过对现有生产设备运行对比和对同行业生产设备的了解，目前主要设备选用成熟的机型，如杭氧的氮气压缩机、苏州鸿运的制氮系统、Atlas空压机都是设备制造同行业的性能稳定，质量可靠的机型。
因此，主要生产设备选型与现生产线一致，可以保证员工维修技术及时适应新设备的维护维修要求，保证生产过程的稳定。
c）现行生产改进的工艺技术引用
在3000吨/年、4000吨/年生产线中，进行了以下多项主要技术改造：
1）对离心分级器结构进行了改造，现故障大大降低，有利于保证生产连续稳定。
2）氮气循环补气系统由一级减压方式改为二级减压的方式，减小了减压阀两端压差，保证氮气循环平稳运行，自改造投入至今，运行情况良好。
3）炉前增加应急补气装置。
原中压手动应急补气控制阀门安装在分级间内，为保证操作方便和安全可靠，目前在炉前增加了手动应急补气装置，自改造运行至今，运行良好。
4）平衡罐提温和管道保温。
为改善冬春季生产条件，模拟夏天生产条件，在4000吨/年铝粉生产线采取了平衡罐提温和相关管道保温的措施，到目前为此，效果良好。
因此，在新建4000吨/年铝粉生产线引用以上技术，保证生产的稳定，取得好的效果。
d）完善微细铝粉生产关健技术
微细铝粉生产关键技术即将熔融铝液雾化制成铝粉的技术。
本装置为横喷法，对冷却风量气体压力等参数要求更加严格，如何使用雾化器喷制出更细，产量适宜的微细球形铝粉，雾化制粉时的各种工艺参数选择至关重要。
在现有4000吨/年铝粉线工艺控制参数基础上增设雾化室中部温度、雾化室二次风温度、离心分级器二次风温度、平衡罐内温度测量装置。
本装置各项工艺参数均有精确的测量装置，所测量的数据都能在中央控制室控制屏上显示出来，使工艺参数得到有效监控。
通过先进的技术手段和反复的试验，探索出雾化制粉的最佳工艺参数条件。
按此工艺参数条件喷制产品，其质量和细粉收率均能达到并超过了预定的指标。
e）完善铝锭熔融、铝液供应技术
本装置专门设计了一台可倾式燃油熔铝炉和一台可倾式并能前进后退的燃油保温炉，炉体耐火材料均使用高铝耐火保温材料，可保证不增加铝液的杂质含量，同时，高铝耐火保温材料与炉子金属体之间采用超高温陶瓷纤维隔热材料隔热，有效起到了保温作用。
燃烧器采用意大利产的BT系列柴油燃烧器，可自动点火、自动控温，柴油雾化效果好燃烧完全，热转化效率高，节省燃油。
熔化炉将铝锭熔化后倾倒入保温炉内，保温炉口紧贴雾化器，炉内铝液靠高压氮气的引射作用进入喷咀而雾化成极微细的铝液滴，缩短了铝液的输送距离，减少了热量损失。
保温炉炉膛与炉口设置过滤板，阻挡铝渣，防止铝渣堵塞雾化器。
炉门结构，采用高铝耐火材料填充后，外贴超高温陶瓷纤维隔热材料，炉门与炉体密封性能好，大大减小热量损失，防止炉门不被烧损。
保温炉与雾化器对接采用导向杆及定位螺栓，保证保温炉能顺利跟雾化器联接上，大大降低了劳动强度。
f）完善生产装置自动控制技术
根据铝粉生产装置及生产工艺特点，铝粉生产装置的总体控制采用中央控制室集中监控与就地测量相结合的方案，对重要参数引入中央控制室进行集中显示，记录和控制及报警，对比较复杂的操作全部采用自动化控制，一般参数就地进行测量。
1）生产装置气体循环用高压离心风机安装在平衡罐内来完成，为监视电机的运行情况，防止电机过热而引发事故，对电机轴承温度采用隔爆型端面热电阻进行测量，并作超限报警。
2）生产过程中分级的不同规格铝粉，采用输送装置输到二级集料罐进行包装，输送装置的控制是根据生产中各集料罐内产品比重的大小确定输送时间间隔，按一定时间间隔在中控室配电屏上控制进料气动蝶阀、出料气动蝶阀、流态电磁阀、脉冲电磁阀动作，来完成铝粉的盘上远距离输送控制。
输送装置还可以就地控制，来完成铝粉输送控制。
3）生产系统布袋除尘器的布袋清粉，采用脉冲反冲式。
根据滤袋两侧压差，通过脉冲控制仪按照预先设定的滤袋两侧允许压差值控制六组脉冲电磁阀动作来完成对滤袋自动喷吹清粉。
4）系统紧急充气控制采用测量气体平衡罐内压力通过二次仪表的上下限接点来控制充气电磁阀的开启，使气体平衡罐内压力基本维持在一定值附近。
5）系统氮气自动循环补气控制采用测量中压贮气罐内压力，通过二次仪表的上下限接点来控制补气电磁阀、循环电磁阀的开启来实现。
4.2工艺流程和消耗定额
4.2.1工艺流程简述
a）铝锭熔炼
检验合格后的铝锭用清水刷洗清除表面污物，自然凉干，送入可倾式燃油熔铝炉熔化，分批倒入可移动的燃油保温炉。
b）雾化制粉
铝液倒入保温炉后，铝液靠压力氮气的引射作用通过吸液管进入雾化室喷嘴，经超声速氮气粉碎成微细的铝液滴，再经过喷管进入一个提供了大量冷氮气的气室，使铝液滴冷却凝固成铝粉，然后向雾化室底部沉降。
c）粉体冷却
沉降于雾化室底部的铝粉，在高压离心风机的抽吸作用下，进入水平放置的套管换热器，然后再进入竖直放置的列管换热器，使混合气体的温度降至55℃以下.
d）粒度分级
经冷却后的混合流体进入离心式分级器，最粗的铝粉收集于该分级器下部的1#缓冲料罐后，再进入1#一级集料罐中。
其余的铝粉随气流进入旋风分级器，该分级器一次可分离出两种粒度的铝
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