综合利用焦炉气生产35万吨年镁及其合金技术改造项目可行性研究报告.docx

1、综合利用焦炉气生产35万吨年镁及其合金技术改造项目可行性研究报告目 录1.总论.1 2.市场分析.63.方案选择及工艺流程.74.燃气.155.通风除尘.176.电气传动及自动化.197.自动化仪表.208.土建.219.通讯.2210.总图布置.2211.环境保护.2412.安全与工业卫生.2613.建筑工程防火.2914.节能.3015.项目建设进度.3316.投资估算.3417.技术经济.36附件1、总论 1.1项目名称 *市*镁制品有限公司综合利用焦炉气生产3.5万吨/年镁及其合金技术改造1.2建设单位 *市*镁业制品有限公司1.3建设单位 *市*县*村1.4概述 X省*投资有限公司是

2、集原煤开采、 炼焦、化工、金属镁冶 、城市煤气外供为一体的生产集约型和能源综合利用的民营企业。多年来。*投资有限公司坚持贯彻“节能、降耗、减污、增效”的工作方针、坚持“以人为本，诚信共赢”的经营理念和“求真务实，超越自我”的企业精神，大力推进“炼焦化工镁合金”一条龙生产发展链条，取得了良好的经济和社会效益。*市*镁制品有限公司是*投资有限公司的控股子公司，现有职工400人，其中技术人员50人。该公司现有年产1万吨金属镁生产线，整个生产线工艺装备落后，利用率低，能耗达6.0694吨标煤/吨镁，经济效益差，不符合目前节能减排的国家产业政策，是急需进行产业升级和改造的项目。1.5项目建设的必要性1.

3、5.1*市实现绿色转型的需要 目前，*市正在进行“十二五”规划编制，提出以“绿色转型”为主线，着力调整经济结构，保护资源环境，更好地推进工业化、城镇化和农业现代化，最终实现*市经济社会的全面协调和可持续发展。这就要敲各自与那型企业，污染物排放两大的企业，充分利用先进技术，尽心设备设备和工艺的升级改造，节约资源，减少污染物排放，发展循环经济，实现低碳经济和企业的绿色转型。1.5.2企业自身调整结构的需要 *公司现有年产1万吨金属镁生产线，整个生产线工艺装备落后，利用率底，能耗达6.0694吨标准煤/吨镁，经济效益差，产品竞争力不强，是急需进心产业升级和改造的项目。同时该项目的投产将有利于控股公司

4、富余焦炉煤气的综合利用，提高能源利用率，实现控股公司富余焦炉煤气的综合利于，提高能源利用率，实现控股公司煤炭、炼焦、化工、发电金属镁产业一体化，形成一瞧特有的镁合金深加工循环经济新模式。1.6项目建设条件1.6.1符合政府产业政策 金属镁产业是国家和X省政府鼓励和重点扶持的产业，并获得*市政府的大力支持。白云石煅烧窑的改造、还原炉的改造、金属镁冶炼等生产工序的节能减排已作为X省的重点科技攻关项目，列入省市政府的节能环保议事日程。这些政策的实施对于促进*市建设最具竞争力的镁产业基地，带动地方经济的发展，将我省镁资源优势转化为经济优势具有积极的现实意义。1.6.2项目用地该项目建设用地位于*县*集

5、团工业园区内，地势开阔、平整，无需另外征用土地。1.6.3交通运输*县交通以公路为主，*至*、*至*两干线穿越县境。县境内公路总里程1175公里。该项目建设地点紧邻307国道，距*高速公路3公里，交通十分便利。1.6.4原料资源1.6.4.1白云石资源白云石是交通镁冶炼工序的主要原料。X省有丰富的白云石资源，其储量和产量居全国首位。按1吨金属镁消耗11吨白云石计，该项目年产3.5万吨金属镁则年需白云石38.5万吨，从*县采购供应。白云石成分见1-1 白云石成分 表1-1化学成分 %酌减CaOMgOSiO2Fe2O3Al2O3Na2O+Ka2O4548303319210.50.50.50.151

6、.6.4.2硅铁资源硅铁是金属镁冶炼工序的还原剂。按1吨金属镁消耗1.05吨硅铁计，该项目年产3.5万吨金属镁则需硅铁3.675万吨，从甘肃、内蒙等地采购。硅铁化学成分要求：硅含量75%，自由硅含量50%，杂质含量符合国家标准。1.6.4.3萤石粉供应镁还原反应是一个多相化学反应，反应的速度除物料活性度外，还与物料间的相互扩散有关。在物料中添加难熔的萤石粉有利于物料间的相互扩散，有利于还原过程的进行，提高镁的出产率。按1吨金属镁消耗0.2吨萤石粉计，该项目年产3.5万吨金属镁则年需硅铁0.7万吨，从市场采购。萤石的化学成分要求：CaF290%1.6.5燃料供应该项目所用燃料为净化焦炉煤气，热值

7、为3789KCal/Nm3，消耗量12000Nm3/h,年需量1.2亿立方米，由控股公司统一供给。1.6.6电力供应该项目装机容量7000kW，由控股公司3.5万伏变电站供给。 1.6.7其它能源介质该项目所需的其他能源介质有水、压缩空气、蒸汽、氮气等，均由控股公司统一解决。1.7生产规模按11吨白云石生产1吨金属镁和2吨白云石生产1吨煅白计算，年产3.5万吨金属镁的生产线年需白云石38.5万吨，年生产煅白19.25万吨，年产镁合金3.5万吨。1.8煅白质量灼减度0.5% 活性度30 1.9主要设计原则 1）以镁合金行业先进技术为先导，以节能减排为中心、采用先进、成熟、可靠的工艺技术、提高综合

8、效益。 2）总图布置流畅、合理，充分利用当地有力条件，缩短建设周期，节约建设投资。 3）严格执行国家、地方的有关环保、安全与工业卫生、消防、节能方面的规定和要求，做到清洁生产，实现可持续发展。 1.10项目主要内容 1）白云石煅烧系统：包括白云石料场、上料系统、煅烧窑、废气除尘系统等 2）制球系统：包括破碎机、球磨机、配料系统、压球机和除尘系统等 3）煅白还原系统：包括还原炉、真空系统、冷却水系统等 4)精炼及镁合金系统：包括精炼炉、镁锭连铸系统等1.11劳动定员本项目全部定员750人，其中生产工人670人，管理人员80人。1.12项目建设工期从初步设计开始到建成投产，工程建设工期约需24个月

9、。1.14投资估算项目总投资估算为30438万元，其中建设投资23200.28万元，建设期利息238万元，流动资金7000万元。1.15经济效益该项目实施后年销售收入63000万元，年总成本费用52689万元，税后财务内部收益30.72%，投资回收期为4.38年，投资利润率为21.4%。1.16结论1）该项目利用新型、节能、环保工艺技术，对现有工艺进行改造，是综合利用发展项目，年产镁合金3.5万吨，可节约标煤6.125万吨，具有显著的节能减排效果，符合国家产业政策。2）该项目具有的多项新技术，在国内镁合金已有应用，实践证明这些技术具有指标先进、运行平稳等特点，是国内镁行业技术改造的先进适用技术

10、。3）该项目实施后，年产镁合金3.5万吨，创造利税2502万吨，利润10007万吨，具有显著的经济效益。4）经过技术经济分析，该项目有较好的盈利能力，投资风险较小，从财务上分析是可行的，建议尽快实施。2市场分析金属镁是世界21世纪最有发展潜力的“绿色工程新型材料”，金属镁作为目前密度最小的金属结构材料之一，广泛用于交通（包括汽车、火车、飞机、摩托车、自行车等工业）、电子、军工、冶金等领域。金属镁附产品二氧化碳回收后用于医药、化工原料，还愿渣可用于建材行业（水泥原料等）或农用肥料。中国是世界最大的镁出口国，20012007年中国镁产品出口中年增幅为15.04%，平均每年出口40万吨左右。随着节能

11、减排为世界各国的共识，交通轻量化将会给镁材料和煤产业带来更多机遇，在未来10年内，国外对镁的需求将突破100万吨。2007年中国国内镁消费量突破26.3万吨，从20012007年，平均年增长量为39.6%，成为世界镁消费大国。随着国内十年大产业结构调整，镁行业价格理性回归，在未来的十年内，国内镁消费量将突破120150万吨。因此金属镁，尤其是镁合金具有很好的市场前景。3、方案选择及工艺流程3.1白云石煅烧窑白云石煅烧窑是用来将白云石煅烧成煅白。该项目年需煅白19.25万吨，按年工作时间335天计，日产煅白需要575吨。为方便生产组织，决定建设两座由南京中圣园机电有限公司设计的日产300吨煅白环

12、形套筒窑，窑型为SP-ASK-300TPD。3.1.1环形套筒窑煅烧原理环形套筒窑采用并流和逆流相结合的煅烧方式，由内外套筒组成，白云石的煅烧是在内外筒的环形通道内进行的。其煅烧工艺如下：白云石由料车提升至窑顶，经一密封系统自动进入窑膛内。该密封系统使用来避免装料时外界的空气渗入窑膛内而影响窑的负压操作。白云石通过窑顶的旋转布料器到达环形通道。环形通道由砌筑有耐火材料的外壳和同心布置的上、下内筒组成。白云石在窑膛预热带被燃烧废气预热后进入煅烧带。煅烧带布置有上、下两层烧嘴，沿圆周均布安装在窑壳上，且上、下两层错开，每层有六个燃烧室。上、下两层燃烧室将煅烧带分割成逆流运行的上部煅烧带和并流运行的

13、下部煅烧带。幷流带下部为冷却带。在冷却带煅烧好的煅白将自身的热量传递给空气，此处为逆流。煅白冷却空气由废气引风机抽上去，而煅白则在冷却带的底部通过液压推杆及出灰盘排出，卸除的煅白进入到环形套筒底部的储仓内，再经振动给料机定时卸出。环形套筒窑整个系统的生产过程全自动控制主要由HMI监进系统、生产以太网、PLC程序控制系统和要提系统组成。监控与窑操作有关的所有检测系统和设备运行，如各种温度、压力、流量、重量和料位的检测和必要的显示、记录，以及供风系统、煤气系统、上料系统、装料系统等，保证窑及其各系统、各设备能够非常安全地正常运行。3.0.2环形套筒窑的特点1）节能：环形套筒窑热效率高达70%以上，

14、整体工序能耗155kg标煤/t煅白，较现有回转窑210kg/t,节能26.5%；较国内先进回转窑184kg标煤/t,节能15%左右。2）低颗粒污染物：设备在密闭情况下负压进行，窑内物料相对稳定，没有相互冲击，不易破碎，形成粉尘较少，排出废气含尘量较少，减轻系统除的设备压力，易于CO2气体回收。3）自动化程度高，劳动生产率高。4）窑体机械运动部件较回转窑少，维护检修工作量低，费用低。5）占地面积小，一座窑仅占地3540m2。6）采用逆流和并流相结合煅烧工艺，与现有回转窑相比，在工艺技术和经济上具有优势。3.1.3环形套筒窑技术经济指标环形套筒窑技术经济指标（一座）序号指标名称单位数值备注1煅白1

15、.1生产量t/a1000001.2日产量t/d3001.3煅白活性度%301.4煅白灼减度%0.52单位产品热耗KJ/kg整体综合能耗155kg标煤/t煅白（依据焦炉煤气低发热值3789KCal/Nm3计算）3单位产品电耗kWh/t4年工作天天3.2制球设备基础制球系统主要是将煅白、硅铁、萤石等原料进行破碎、细磨，并按一定配比混合后压制成球。主要设备有破碎机、磨粉机、送料机、自动配料机、压球机等。磨粉系统拟采用半地下加装置隔音装置，配料系统拟采用国内微机自动控制下料压球装置。3.3还原炉将煅白、硅铁、萤石混合压制成球团后，装入还原罐，在还原炉内被间接加热，使煅白中的MgO发生还原反应生成粗镁。

16、还原炉配套系统有真空系统、冷却水系统和出渣系统。该项目拟采用X龙镁伟业科技有限公司自行研制的，具有知识产权的，高效、节能、环保的LM-型模块化立式还原炉。每座还原炉年产金属镁1200吨，共配套建设30座还原炉。该还原炉的还原罐为立式吊装，上部装料和下部出渣均实现了机械化；加热系统采用蓄热燃烧技术，利用高温废气预热空气，以降低废气排放温度，提高了能源节约率。主要特点有：1）节能效果好：采用蓄热式燃烧技术和良好的炉墙隔热，煤气消耗2600m3/t粗镁，比传统还原炉节能60%左右。2）生产效率高：还原灌装、出料实现了分离和机械化，有利于减轻劳动强度，提高生产率，缩短还原周期（可缩短至9小时），单罐日

17、产量可达2.6次以上。3）还原罐寿命长：还原罐立式吊装，避免了高温荷载下的变形，使用周期达100天以上。4）改善操作环境：便于除尘装置布置，改善劳动环境。5）占地少：单位产能占地面积是传统横罐相同产能的30-40%。6)扩建灵活：还原炉为多个还原炉单元模块组成，相互搭接在一起。扩建时不必拆除原有模块，可以按照扩建规模灵活延伸炉体。LM-型模块化立式还原炉主要技术经济指标：序号指标名称单位数值备注1炉膛温度1220-13502平均温差103装罐方式立式4单罐装料量kg4005煤气消耗Nm/t粗镁2600煤气低发热值3789kCal/Nm6燃烧方式空煤气蓄热燃烧7排烟温度1508控制方式加热自动化

18、控制；真空、冷却温度监控；装出料及排渣机械化3.3精炼炉及镁合金生产精炼炉的作用是对生产出的粗镁再加热熔化，并加入溶剂进行提纯净化，形成纯度为99.95%以上的金属镁。镁合金的生产，就是在精炼好的镁业内加入需要的合金材料，使之合金化。该项目的粗镁精炼和镁合金系统拟采用*恒瑞镁技术开发有限公司研发的坩埚炉法精炼、合金一体化生产线。该生产线单套生产能力为6000吨/年，配套设备有2台23吨熔化炉、1台23吨熔剂炉、1台3吨合金化炉、1台3吨保温炉、1套连铸机和模拟人工浇铸系统、气体保护装置和除尘设施。共配套建设6条6000吨/年生产线。其主要特点有：1）粗镁精炼和镁合金生产一体化连续生产，省去一道

19、熔化镁的工序，从而减少镁的损失，节约能源。2）单套生产产能大，设备投资小，占地面积少。3）精炼炉采用蓄热式燃烧加热，煤气消耗300m3/t镁，折标煤0.171t/a镁，比现有精炼炉节能60%。4）采用保护性气体装置，取代硫磺粉覆盖，改善操作环境。5）可连续作业，并且生产过程全程实现自动化控制。6）装设环保除尘设备，烟尘达标排放。主要技术经济指标序号指标名称指标值备注1产量6000t/a2金属回收率96%3溶剂消耗110kg4额定温度7805煤气消耗量400m3/t6电消耗量460kWh/t7保护气消耗0.4kg/t8坩埚消耗70元/t白云石 3.4工艺流程硅铁 环形套筒窑 萤石 细碎 煅白 微

20、机自控配料细磨、压球 真空系统 蓄热式模块化立式还原炉 冷却循环水 还原渣 冷渣机冷却、筛分 粗镁 水泥添加料、建材原料、肥料 蓄热式煤气自控坩埚炉精炼、自控连铸机铸锭 溶剂精炼渣 保护气体 返溶剂厂家回用 精镁 蓄热式煤气自控坩埚炉、自控连铸机铸锭 铝、锌 熔剂 保护气体 镁合金 抛光、整理 镁合金成品锭 3.5主要设备3.5.1环形套筒窑主要设备1）白云石称量斗：容积2.1m,共2*1个2）料车卷扬机：提升能力40kN,t提升速度0-48m/min,功率55kW.共2*1套3）料车：容积2.1m，共2*1个4）滑轮：650，共2*3个5）窑顶装料系统：共2*1套6）出料装置：共2*1套7）

21、窑下振动给料机：给料量Q=50t/h 振动电动功率0.75kW*2,共2*1台8）罗茨型空气风机：共2*2台9）离心通风机：共2*2台10）高温引风机：共2*1台11）换热器：共2*1台12）烧嘴：2*12套13）废弃除尘器（含风机）：除尘面积1400。共2*1套14）液压系统：包括液压泵组、液压阀站、液压缸以及液压附件等。共2*1套3.5.2制球系统主要设备制球系统主要设备有破碎机、段白料仓、硅铁料仓、萤石料仓、自动控制配料机、细磨机、压球机、除尘器和提升机等。3.5.3还原炉主要设备还原炉主要设备有真空系统、冷却水循环系统、自动装料机、排渣机、液压取镁机和除尘器。3.5.4精炼炉、镁合金生

22、产线主要设备1）精炼炉：23吨，11001300，共6*3台2）熔剂炉：1吨，1000，共6*1台3）合金化炉：3吨，HRM-3000A型，额定功率256kW共6*1台4）保温炉/浇铸炉：HRM-3000B型，额定功率168kW共6*1台5）浇铸泵：6*2台6）搅拌机：6*2台7）连铸机：100模，6*1套8）控制系统：6*1套9）除尘器：6*1台4、燃气 该项目所用燃料为净化焦炉煤气，热值为3789KCal/Nm，消耗量12000Nm/h，年需量1.2亿立方米，有控股公司统一供给。焦炉煤气成分如下（体积百分数）:项目H2CH4COCmHnCO2N2O2H2O数据54.11024.0656.7

23、170.9332.0524.6650.7466.708焦炉煤气杂质含量：H2S：1mg/Nm3有机硫：150mg/Nm3萘：4mg/Nm3焦油+尘：1mg/Nm3NH3：50mg/Nm3B.T.X：4000mg/Nm3HCN：500mg/Nm34.1环形套筒窑用焦炉煤气 环形套筒窑的焦炉煤气消耗量为23150Nm3/h，压力要求15kPa。焦炉煤气供给的压力一般在58kPa之间，因此需要将焦炉煤气加压后才能供给窑使用。 本焦炉煤气加压方案采用离心式加压机，一台加压机供一座窑，另外再备用一台加压机，作为两座窑的共用。这样两座窑的生产和维护可单独进行，互不干扰。每座窑的焦炉煤气管道均设有安全切断装

24、置。4.2还原炉用焦炉煤气 每座还原炉煤气消耗量为390Nm3/h，30座还原炉共需焦炉煤气11700Nm3/h。焦炉煤气经管道送至还原炉区后，分别供给各还原炉使用。每座还原炉的焦炉煤气管道均设有安全切断装置。4.3精炼炉、镁合金生产线用焦炉煤气每条生产线煤气消耗量为300Nm3/h，6条生产线共需焦炉煤气1800Nm3/h。焦炉煤气经管道送至还原炉区后，分别供给各还原炉使用。每条生产线的焦炉煤气管道均设有安全切断装置。5、通风除尘5.1设计依据：工业炉窑大气污染物排放标准（GB9078-1996）采暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2003）5.2设计内容1）竖窑废气除尘系统2）制球

25、系统除尘系统3）精炼炉、镁合金生产线除尘系统4）公辅设施建筑物的采暖、通风、空调。5.2.1废气除尘系统 竖窑在生产过程中产生一定量含有粉尘的废气，废气必须进行净化。每座竖窑废气参数（正常生产情况下）：烟气量：30000Nm3/h烟气温度：200250含尘量：35g/Nm3废气除尘系统采用负压式，除尘器采用低压脉冲布袋除尘器，除尘器滤料采用诺梅克斯耐高温滤料。除尘器过滤面积为1400m2，除尘后的废气含尘浓度30mg/Nm3,符合国家允许排放标准。清灰及输灰控制采用PLC集中控制。5.2.2制球系统除尘系统在制球系统的破碎、配料、细磨等扬尘点均设有除尘罩，使工作岗位的粉尘浓度30mg/Nm3。

26、清灰及输灰控制采用PLC集中控制。5.2.3精炼炉、熔剂炉、连铸机的扬尘点均设有除尘罩，使工作岗位的粉尘浓度20mg/Nm3。清灰及输灰控制采用PLC集中控制。5.2.4公辅设施建筑物的采暖、通风、空调主控室、液压站设置采暖设施。主控室、配电室设置空调设施，以满足工艺操作及电气、仪表和计算机对室内环境的要求。煤气加压站、引风机室、液压站设通风设施，进风方式为自然进风，排风方式为机械排风，排风设备选用轴流风机。5.3动力介质压缩空气：用于除尘器布袋反吹和现场清扫，压力0.45MPa，消耗量约1550Nm3/h。由控股公司供给。蒸汽：用于除尘器的冬季保温，饱和蒸汽，压力0.30.4MPa，消耗量3t/h。由控股公司所属电厂供给。氮气：用于煤气管道吹扫，间断使用，压力0.30.4MPa，消耗量200Nm3/h。由控股公司供给。水：用于还原罐的冷却和高温引风机的冷却，压力0.35MPa，循环水量300m3/h，补充水量5m3/h,来自控股公司所属焦化