75t超高功率交流电弧炉技术改造工程可行性研究报告.docx
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75t超高功率交流电弧炉技术改造工程可行性研究报告
75t超高功率交流电弧炉技术改造工程
可行性研究报告
第一章总论1
1.1、项目名称及建设单位1
1.2、企业概况1
1.3、编制依据1
1.4、项目建设的必要性2
1.5、项目概况2
1.6、设计原则及范围3
1.7、产品大纲4
1.8、金属平衡5
1.9、主要原辅材料及动力供应6
1.10、主要综合技术经济指标8
第二章炼钢10
2.1、概述10
2.2、炼钢生产能力计算10
2.3、工艺流程11
2.4、工艺操作简述12
2.5、主要原辅材料供应14
2.6、车间组成及工艺布置16
2.7、主要工艺设备选型16
2.8、主要技术经济指标及原材料、燃料及动力消耗指标18
第三章连铸20
3.1、概述20
3.2、连铸机机型的选择20
3.3、连铸车间组成及工艺布置23
3.4、连铸工艺流程及生产操作简述24
3.5、连铸生产能力26
3.6、连铸机主要技术经济指标及能源介质消耗27
第四章供配电及自动控制29
4.1、概述29
4.2、供电方案29
4.3、无功补偿及谐波电流的抑制31
4.4、配电线路敷设31
4.5、炼钢车间基础自动化32
第五章供排水设施35
5.1、概述35
5.2、给排水系统设计原则35
5.3、水源35
5.4、水量及用水要求36
5.5、给排水系统37
第六章热力燃气设施和除尘设施41
6.1、氧气、氩气、氮气供应41
6.2、燃气供应48
6.3、压缩空气供应48
6.4、电炉车间除尘49
6.5、余热回收锅炉54
第七章建筑结构56
7.1、建筑56
7.2、结构58
第八章总图运输62
8.1、概述62
8.2、总图布置62
8.3、工厂运输62
8.4、工厂绿化63
8.5、工厂消防63
第九章能源分析64
9.1、工序能耗64
9.2、工序能耗分析64
9.3、节能措施65
9.4、评估66
第十章环境保护与综合利用67
10.1、设计依据67
10.2、主要污染源与污染物67
10.3、治理措施67
10.4、废弃物综合利用69
10.5、环境影响分析69
第十一章劳动安全与工业卫生70
11.1、设计依据70
11.2、生产过程中不安全因素和职业危害因素分析70
11.3、安全技术措施71
11.4、工业卫生防范措施72
11.5、安全与工业卫生投资73
11.6、安全与工业卫生设计预期效果73
第十二章消防75
12.1、设计依据75
12.2、工程概况75
12.3、工程火灾因素分析75
12.4、设计采取的防范措施75
第十三章劳动定员78
13.1、工厂体制及组织机构78
13.2、生产班制及定员78
13.3、人员来源及培训80
第十四章投资估算81
14.1、概述81
14.2、编制依据81
14.3、有关说明81
14.4、投资估算81
第十五章技术经济83
15.1经济评价方法的选择83
15.2基础数据及计算条件83
15.3财务计算84
15.4盈利能力分析87
15.5偿债能力分析87
15.6盈亏平衡分析88
15.7敏感性分析88
15.8结论89
15.9附主要经济指标汇总表89
附图：
某某钢铁公司75t电炉技术改造工程总平面布置图
（09002KY-01）
第一章总论
1.1、项目名称及建设单位
（1）项目名称
75t超高功率交流电弧炉技术改造工程
（2）建设单位
某市某钢铁有限公司
1.2、企业概况
某某钢铁有限公司位于某市顾山镇工业园区西区，是由某市合金钢铸造有限公司与澳大利亚扬扬公司共同经办的中外合资企业。
企业现有四台15吨中频炉，主要以加工铸造及销售普碳合金钢产品为主，占地面积22350.6平方米，现有员工300人，其中各类工程技术人员50名。
公司拥有110KV变电所及电力设施1座，300吨位船泊码头1座，10-15吨行车16台，连铸设备1套，年生产能力30万吨。
2007年实现工业总产值78893万元，工业增加值12910万元，与2006年相比分别增长86.05％、72.64％。
1.3、编制依据
（1）某市某钢铁有限公司关于75吨超高功率交流电弧炉技术改造工程可行性研究报告的委托书；
（2）2007年9月21日下发的《国家发展改革委办公厅关于请组织实施循环经济高技术产业重大专项的通知》（发改办高技（2007）2289号）；
（3）国务院2000年7月27日颁布的国家计委、经贸委七号令《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术指导目录（2000年修订）》；
（4）2005年12月2日中华人民共和国国家发展改革委员会第40号令《产业结构调整指导目录（2005年本）》；
（5）科学技术部编制《2007年科技型中小企业技术创新基金若干重点项目指南》；
1.4、项目建设的必要性
1.4.1车间没有烟尘处理设施，每年向大气中排放大量烟尘，造成周边环境的污染，不符合环境保护要求。
1.4.2设备能源消耗高，造成能源浪费。
1.4.3炼钢技术落后，工艺简单，产品质量差，影响市场竞争力。
1.4.4设备不符合国家钢铁产业政策和有关规定，按照国家“上大压小，淘汰落后”的方针，该炼钢设备属淘汰之列。
1.5、项目概况
项目建设从电炉到连铸的短流程炼钢生产线，计划年产电炉钢连铸方坯30万吨。
电炉钢种为高强度结构钢坯、低合金钢坯、高压锅炉管坯。
连铸坯规格为方坯：
150×150mm,220×220mm；圆管坯：
DN150mm-DN230mm，坯长定尺4.5～9m。
工厂建设在某市顾山镇，原材料和产品的运输以公路为主。
全厂除电炉炼钢、精炼、连铸和公辅设施外，还建设有与之配套的废钢加工生产线和棒材轧制生产线，以及全厂行政办公设施。
工厂总图布置要求一次设计，分步实施。
电炉精炼炉和连铸，选择工艺设备要求先进、可靠、高效、实用、经济，为了提高生产线的装备水平，关键设备可选用国外先进装备，其它选用国内技术成熟，操作稳定的产品。
电炉冶炼原料采用全废钢冶炼，废钢主要来源为外购，部分为本厂返回废钢。
1.6、设计原则及范围
（1）设计原则
①遵循“先进、成熟、优秀、经济”的原则，立足于国内，炼钢车间采用目前经生产考验、成熟可靠、节能低耗的EAF—LF－VD－CC短流程生产工艺，达到提高生产率、降低生产成本，获取较好的经济效益。
在技术装备上以先进实用为原则，并可以满足生产所需产品的要求。
②节能降耗是国家的一贯政策方针，也是保证产品具有竞争力的有效途径，设计中给予充分考虑。
③在满足先进适用、可靠耐用的前提下，采用国产设备，以降低投资和加快建设进度。
④设计中要充分考虑所处地理位置状况，合理考虑总图布置，使生产工艺流程合理顺畅，充分利用可以利用的相关设施和生产辅助设施。
⑤设计遵循环保治理“三同时”原则，对环境保护、节能、安全与工业卫生、消防等均严格按国家标准及有关规范执行，对“三废”排放按国家规定排放标准考虑。
（2）设计范围
炼钢车间：
电炉—连铸主厂房；车间设75tEAF炉一座，75tLF炉一座，75tVD真空精炼炉一座，四机四流方圆两用合金钢连铸机一台；与之配套的设备基础、平台、辅房、供配电、给排水、车间内部管线、非标设备等；
与炼钢、轧钢生产相配套的厂内变电所、水处理站、空压站、供电、给排水、除尘设施、环保设施及总图运输。
另外，对工程项目进行投资估算。
1.7、产品大纲
生产规模：
本项目生产规模为年产30万吨合金钢方圆连铸坯，加工成年产30万吨合金钢材。
炼钢车间建设75tEAF炉一座，75tLF精炼炉一座，75tVD真空精炼炉一座，四机四流方圆两用合金钢连铸机一台。
生产钢种：
石油套管钢，代表钢种J55、K55、N80、Q125等；
高合金钢，代表钢种50CrMov、40Cr、20CrMnTi等；
低合金钢管坯，代表钢种20MnSi、20g等；
本项目产品方案见表1-1。
产品方案表1-1
序号
钢种名称
代表钢号
年产铸坯量104t
比例（%）
1
低合金钢坯
27SiMn,Q345
8.4
28
2
高/中/低压锅炉管坯
20G,15CrMoG
P91,1Cr5Mo
10#,20#,A,B,C
6
20
3
化肥厂高压管管坯
20G,15MnV,12Cr1MoV
2.4
8
4
高强度结构钢坯
10#～45#,40Mn2
35Cr,35CrMoA
12
40
5
造船用管管坯
320,410
1.2
4
合计
30
100
产品规格：
断面方坯：
150×150mm,220×220mm；圆管坯：
DN150mm—DN230mm.管坯，定尺长4.5～9m。
产品主要供应本厂轧钢厂生产。
1.8、金属平衡
项目的年生产规模
钢水31.45×104t/a
连铸坯29.9×104t/a
全厂金属平衡图单位：
104t/a
废钢
35
铁合金
0.94
75t电炉
36.7
钢水
31.45
75t精炼炉
31.45
81920
大包钢水
31.45
99%1.0%
中间罐钢水
31.14
钢包注余损失
0.31
0.87%97%0.7%1.43%
切头、切尾
0.45
氧化铁皮
0.22
中间罐注余溢流损失
0.27
铸坯
30.2
99%1%
合格铸坯
29.9
废品
0.5
1.9、主要原辅材料及动力供应
1.9.1、主要原辅材料供应
（1）外购废钢
炼钢厂年需废钢35×104t/a，由市场购入。
对入炉废钢的质量要求如下：
体积密度：
≥0.7t/m3
规格：
长度≤1.5m，断面≤0.5×0.5m2，单重：
≤1t
元素含量：
S≤0.04%，P≤0.06%，Pb≤0.005%，Cu≤0.20%
（2）返回废钢
炼钢厂年返回废钢1.26×104t/a。
部分废钢挑选处理后入炉。
（3）铁合金
年需各类铁合金0.94×104t由国内市场供应。
（4）电极
年需电极约1573t由进口或国内供应解决。
1.9.2、动力供应
（1）供水
钢厂工业总用水量为4500m3/h，将在厂区自建水源泵站供水，工业净水重复利用率为96.52%，生活用水平均为15m3/h，工业和生活用水补充新水量为173m3/h。
（2）供电
经计算炼钢厂电炉、钢包炉负荷79983KVA，其它动力负荷13040KVA，全厂总计算负荷93023KVA，本工程将新建1座110KV总降压变电所，由附近区域变电站引两路200KV电源，总降变电所内设三台主变，1台35KV直供电炉、钢包炉，另2台主变供炼钢全厂动力用电和轧钢厂部分用电，总降变电所内包括动态功率因子补偿装置及相应的高低压开关等电器设备。
炼钢厂保安电源利用某原有10KV保安电源。
（3）氧气、氩气
炼钢厂冶炼用氧3570Nm3/h，车间用氧410Nm3/h，共计3980Nm3/h耗用氩气30Nm3/h，钢厂将新建1座4000Nm3/h制氧站满足全厂用氧、氩的需要。
（4）压缩空气
全厂压缩空气总耗量为55Nm3/min，在炼钢厂区内建空压机站一座，站内安装EP200型低噪音螺杆压缩机组4台（3用1备），每台压缩机容积流量为20Nm3/min。
1.9.3、物料储运
（1）原料库
钢厂建室内废钢堆场一座，用于废钢的转运和堆存。
铁合金库、电极库、粉料库、耐火材料库、白云石和萤石库棚等仓储设施均考虑利用，不足时另行解决。
本设计预计建一个配料跨，90米长，35米宽，行车轨面标高13米。
合计3150m2，除堆放废钢外，再堆部分返回废钢和耐火材料。
（2）成品连铸坯堆场
成品连铸坯堆场面积为105米长30米宽，面积为3150m2。
成品连铸坯主要直接送至轧钢车间，因此堆放时间不会很长，按照市场经济组织生产。
成品连铸坯堆场除堆放连铸坯外，可存放一些连铸中间包，结晶器检修等。
（3）运输
根据当地情况，厂外运输委托社会运输力量，不专设运输系统。
1.10、主要综合技术经济指标
序号
指标名称
单位
指标
备注
1
生产规模：
钢水
104t/a
31.45
连铸坯
104t/a
29.9
成坯率97%
2
原材料及动力消耗
废钢
104t/a
35
铁合金
104t/a
0.94
石灰
104t/a
1.62
萤石
t/a
1573
耐火材料
t/a
11008
电极
t/a
1573
水（总用水量）
M3/h
4500
循环使用
补充新水
M3/h
173
电
108kWh
2.51
压缩空气
Nm3/min
55
天然气
万m3/a
240
氧
Nm3/h
4000
3
设备总重
T
～6500
4
占地面积
m2
19395
5
运输量
104t/a
130
其中厂外运入
104t/a
65.9
厂外运出
104t/a
61.1
6
绿化用地率
%
≥20
7
全厂劳动定员
人
350
8
经济效益
固定资产投资
万元
32950
年销售收入
万元
114000
总成本
万元
106050
年所得税
万元
1916
所得税后利润
万元
5747
全部投资收益率（税后）
%
15.75
投资回收期
年
7.49
建设期
结论与评价：
上述测算结果显示，本项目建设具有较好的经济效益，抗风险能力较强，将4台设备落后、产量低、消耗大、污染严重的中频炉改造建设成技术装备先进、自动化程度高、消耗低不污染环境的短流程生产线，为轧钢厂提供稳定的方圆铸坯。
本项目固定资产投资32950万元，建成年产30万吨合金钢连铸坯的先进工厂，每年给国家上缴各种税金1606万元，效益显著。
建议尽快立项建设。
第二章炼钢
2.1、概述
炼钢工程包括以配料跨，电炉精炼跨—连铸跨—出坯跨组成的主厂房和辅助设施。
炼钢连铸系统设75t超高功率高阻抗交流电弧炉一座，75tLF炉外精炼装置1座，75tVD真空精炼炉1座，R10.5m四机四流管坯连铸机1台。
75t电炉拟引进外国先进的进口设备，LF炉、VD炉及连铸机选用国产优质产品。
车间生产规模为钢水31.45×104t/a，连铸坯29.9×104t/a。
生产主要钢种为石油套管钢、高合金钢、低合金钢管坯，并提供上述钢种的方坯和管坯，供轧钢厂轧制。
连铸坯断面方坯：
150×150mm,220×220mm；圆管坯：
∮150mm～∮230mm，定尺长4.5～9m。
2.2、炼钢生产能力计算
2.2.1电炉年生产能力计算
本项目拟采用超高功率高阻抗交流偏心底出钢电炉，充分利用电能热量，吹氧及烧嘴供热，降低冶炼时间，具有明显的节电和高强度冶炼效果。
电炉平均炉产钢水量75t
电炉（初炼炉）冶炼周期90min
其中：
通电熔化52min
升温9min
出钢及出钢口维修6min
补炉、调换电极8min
加废钢10min
测温取样5min
车间昼夜出钢炉数16炉
车间有效作业天数（作业率71.8%）262天
年产钢水量16×75×262=314500t
2.2.2LF和VD精炼炉产量计算
由于LF和VD精炼炉的生产与电炉冶炼作业相对应，出钢周期为～60min，可在LF工位进行合金化和保温操作，从而跟电炉的～90min周期相匹配。
LF和VD炉容量与电炉的相近配，LF或VD炉平均出钢量为75t，因此，1座LF和VD精炼炉的年产量约为314500吨。
LF和VD炉的能力尚有一定的潜力。
2.3、工艺流程
耐材
废钢
造渣剂
铁合金
氩/氮气
VD
氩气及蒸汽
圆坯连铸机
烟尘及炉渣
75t电炉
电极
氧气
造渣剂
铁合金
耐材
75tLF
钢包
烟尘及炉渣
硅铁
石灰
耐材
2.4、工艺操作简述
（1）加料操作
废钢：
废钢配料在废钢配料跨内进行，配料时间用电磁盘将废钢装入料篮，料篮放在电动平车上，可根据装料的需要来回移动，以缩短装料时间。
料装完经计量后，由废钢料篮车将废钢料篮运到炉子跨，用160t桥式吊车，将料篮内还原铁加入到电炉里。
空料篮返回废钢配料跨。
（2）铁合金和散状料加料操作
炼钢所需的铁合金，须符合块度的要求，分别存放于铁合金仓库及车间料仓待用。
外部运来的散状料由自卸车倒入地下转运仓，然后通过皮带机运入炉前加料系统的料仓内，电炉配一套加料系统，LF炉也配一套加料系统。
（3）电炉冶炼操作
装料时，每炉装2～3次废钢。
装料首先由起重机将料罐吊至电炉附近上方，待电炉炉盖提升并旋开之后，吊车迅速将料罐吊至电炉上方，并将底部打开，将原料装入炉内，然后炉盖旋回。
通电熔化时，合上电源开关，电极自动下降并起弧，与此同时氧燃烧嘴点火。
开始的2分钟内，采用低压短弧操作，电极穿井后即换为长弧操作。
在料基本熔清后，关闭氧燃烧嘴，同时打开碳氧枪，造泡沫渣，加快熔化并保护炉衬和水冷炉壁。
一般情况只需加1次料，若需要加第2罐料，则在加料前，关闭碳氧枪、炉子断电，待第2罐料加入后，继续通电熔化，同时点燃氧燃烧嘴加速熔化。
在炉料基本熔清后，关闭烧嘴，打开碳氧枪造泡沫渣。
碳氧枪的喷吹时间视炉渣发泡情况而定。
当炉内铁料全部熔清后，立即开始升温初炼，主要是吹氧加造渣剂脱碳和脱磷。
待钢水温度和成份符合要求后，即可出钢。
钢水包在使用前需烘烤到1000～1200℃，然后将水口灌满填充料，钢水包放到车上，开到炉下出钢位置，待电炉倾动到出钢角度时，打开偏心出钢口出钢，并通过电炉炉后加料系统向钢包加入铁合金。
钢包车上设有称量装置，当钢水达到要求重量时，发信号给电炉，使其倾动返回零位，实现留钢留渣操作。
装有钢水的钢水包车开到LF工位进行电弧加热，调整钢水成分和温度，用160t吊车将钢水包送到连铸机大包回转台上浇注。
LF工位配有一台喂丝机，需要时可用其向钢液内喂入硅钙丝，钙丝和铝丝。
需要真空处理的合金结构钢，管壁>20mm的钢种和需进行热处理的钢种的钢水，由LF作业区吊至VD处理位置，合上VD盖，进行真空脱气。
脱气完毕，经破坏真空后，钢水在大气下进行测温、取样、喂丝。
（4）出渣操作
本次设计出渣采用热泼渣工艺，液态泡沫渣从电弧炉出渣口直接流到炉前地面上，地面铺有硅砂垫底,砂上覆盖大块铸铁板。
出渣后,适当喷水加速冷却和粉化。
配备了两台装载机，当泡沫渣冷却到表面呈现黑色时，开动铲车铲入渣层中，将每铲渣稍作抖动,藉以破碎块渣，然后再装上汽车运送到渣场。
2.5、主要原辅材料供应
2.5.1废钢
废钢单耗为1113kg/t钢，炼钢年需废钢35×104t，主要为外购废钢。
对入炉废钢的质量要求如下：
体积密度：
≥0.7t/m3
规格：
长度≤1.5m，断面≤0.5×0.5m2，单重：
≤1t
元素含量：
S≤0.04%，P≤0.06%，Pb≤0.005%，Cu≤0.20%
2.5.3铁合金
年需各类铁合金0.94×104t由国内市场供应。
2.5.4辅助原材料
（1）活性石灰
年耗量16197吨，外购。
质量要求：
入炉块度：
10～50mm
成份要求：
CaO≥90%，SiO2＜2%，MgO＜0.7%，S≤0.028%，CO2＜2%，活性度（25g）ml≥180。
（2）萤石
年耗量1573吨
入炉块度：
5～30mm
成份要求：
CaF≥80%，H2O＜0.5%，SiO2≤2%。
（3）电极
电炉使用超高功率电极，年需要量1573吨，由国内组织采购。
电极具备下列理电性能：
比电阻4～5×10-4Ωmm
抗弯强度20000～30000Kpa
耐压强度22540～41160Kpa
弹性模数100000～130000Kpa
线膨胀系数0.4～1.1×10-6/℃
比热0.05j/℃·g
导热系数2.5～3.35j/cm·s·℃
真比重2.21～2.25g/cm3
假比重1.69～1.79g/cm3
气孔率20～25%
固定碳99%
灰分0.2%
导电能力60kA
（6）耐火材料
本工程的耐火材料用于电炉、LF和VD精炼炉、初炼钢水钢包和连铸中包，主要有：
镁砂、镁碳砖、高铝砖、镁砖等，根据不同的使用部位，确定耐火材料的种类，年耗11008吨，全部外购。
2.6、车间组成及工艺布置
2.6.1车间组成
炼钢车间由冶炼跨、连铸跨、出坯跨、存坯跨、配料跨组成。
炼钢车间厂房详细参数见下表。
炼钢车间厂房参数表
序号
跨间名称
厂房尺寸
长×宽×轨高（m）
厂房面积
m2
吊车配备
台数×吨位
1
冶炼跨
225×27×24
6075
2×160/50t，1×75/20t
2
连铸跨
117×30×24
3510
1×50/10t
3
出坯跨
117×30×12
3510
2×20t/5
4
存坯跨
105×30×12
3150
2×20t/5
5
配料跨
90×35×13
3150
1×20t/5，1×16t/3.2
合计
19395
共10台
2.6.2工艺布置
工艺布置详见工艺平面布置图
2.7、主要工艺设备选型
2.7.175t超高功率炼钢电弧炉
电弧炉主要是用来熔化废钢、生铁及合金料、调节初炼钢水的化学成分、保证精炼炉所需的初炼钢水温度。
由于电弧炉冶炼高强度的需要及与精炼炉、连铸机的匹配，需采用短电弧、大电流操作。
因此设计选用超高功率交流电弧炉。
电弧炉部分采用引进设备，其余能够国产化的均采购国产设备。
电炉技术参数如下：
电炉类型：
交流，EBT出钢，全液压传动
电炉公称容量：
75t
变压器容量：
50MVA
一次侧电压：
35KV
二次侧电压：
550~410~27015级有载调压
炉壳直径：
Φ6100mm
电极直径：
Φ600mm
水冷炉盖、水冷炉壁
天然气-氧燃烧嘴（三个）
水冷碳-氧枪及喷碳系统（一个）
2.7.275tLF钢包精炼炉和75tVD真空精炼炉
①75tLF钢包精炼炉
公称容量75t
变压器额定容量10MVA
一次电压35KV
电极直径Φ350
电极分布圆直径～Φ650mm
钢包运输方式双钢包车
②75tVD精炼炉
公称容量75t
真空泵抽气能力250~300kg/h
工作真空度36pa
钢包运输方式钢包车
此外，还配备二台喂丝机，用于向钢液内喂入硅钙丝、铝丝或钙丝。
2.8、主要技术经济指标及原材料、燃料及动力消耗指标
2.8.1主要技术经济指标
炼钢系统主要技术经济指针
序号
指标名称
单位
数量
备注
一
电炉
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