(整理)年产120万吨链的篦机-回转窑氧化球团矿工程项目可行性研究报告.doc

. . 天津钢管新矿业有限责任公司 年产 120 万吨链篦机-回转窑氧化球团矿工程 工程可行性研究报告 . . 目 录 1. 总论 .5 1.1 项目名称 .5 1.2 公司概况 .5 1.3 球团生产现状 .7 1.4 链篦机回转窑工艺优于竖炉工艺 .12 1.5 市场前景分析 .14 1.6 资源分析 .14 1.7 设计依据 .14 1.8 设计原则 .15 1.9 建设规模 .15 1.10 工程建设周期 .15 2 球团工艺 .14 2.1 原料、燃料及辅助原料 .14 2.2 生产规模及产品方案 .15 2.3 物料平衡和热平衡(假定) .16 2.4 工艺流程及车间组成 .16 2.5 主要工艺技术特点和装备水平 .28 2.6 工艺主要设备表 .30 3 总图运输 .31 3.1 地理位置及交通 .31 3.2 自然条件 .31 3.3 总平面布置 .31 3.4 竖向布置 .31 3.5 运输 .31 3.6 绿化 .32 4 采暖、通风和除尘 .32 4.1 设计依据 .32 4.2 气象参数 .32 4.3 设计范围 .33 4.4 设计内容 .33 4.5 除尘 .33 . . 4.6 粉尘处理 .34 4.7 噪音控制 .35 5 给排水 .35 5.1 设计范围及设计依据 .35 5.2 给水 .35 5.3 排水 .38 6 电气 .38 6.1 概述 .38 6.2 说明 .38 6.3 供配电 .38 6.4 电力传动及控制 .40 6.5 设备及电缆选型 .40 6.6 照明及防雷接地 .40 7 通信 .41 7.1 通信种类 .41 7.2 通信线路 .42 8 仪表自动化 .43 8.1 设计依据 .43 8.2 设计内容 .43 8.3 设计原则 .43 8.4 控制方式 .43 8.5 设计范围 .43 8.6 生产过程的主要检测和控制项目 .44 9 生产过程自动化及其控制 .49 10 供压气 .52 10.1 概述 .52 10.2 压气管道 .52 11 机修设施及化验室 .53 11.1 设计原则 .53 11.2 机修设施 .53 11.3 仓库设施 .53 11.4 化验室 .54 . . 12 热力 .55 12.1 燃料 .55 12.2 热力及管道 .55 13 土建 .55 13.1 设计依据 .55 13.2 自然条件 .56 13.3 主要计算数据 .56 13.4 地质条件 .57 13.5 其他 .57 13.6 建筑结构形式的选择 .57 13.7 建筑防火 .57 14 节能 .58 14.1 设计依据 .58 14.2 工程概述 .58 14.3 能源种类 .58 14.4 工序能耗计算（球团工艺） .58 14.5 节能措施 .58 15 生态环境影响分析 .59 15.1 设计依据 .59 15.2 拟建工程概况 .59 15.3 主要污染源、污染物及其治理措施 .60 15.4 厂区绿化 .62 15.5 环境管理与环境监测 .62 15.6 环保投资 .63 15.7 环境影响简要分析 .63 16 安全与工业卫生 .63 16.1 设计依据和标准 .63 16.2 工程概况 .63 16.3 生产过程主要危险、有害因素及防范措施 .63 16.4 安全卫生防护措施的预期效果 .65 17 消 防 .65 17.1 设计依据 .65 . . 17.2 工程火灾因素分析 .65 17.3 防范措施 .65 17.4 防火及消防措施效果预测与评价 .66 18 概 算 .67 18.1 工程概况 .67 18.2 投资范围如下： .67 18.3 投资范围不包括的项目 .67 18.4 静态投资分析 .67 18.5 按费用划分（静态投资划分见表 19-1） .67 18.6 编制依据 .68 18.7 工程环境保护投资 .68 18.8 工程消防投资 .68 19 技术经济 .68 19.1 评价原则 .68 19.2 资金筹措及使用 .68 19.3 实施进度 .68 19.4 劳动定员 .69 19.5 销售收入 .69 19.6 成本及费用 .69 19.7 销售税金及附加（一期） .70 19.8 损益计算（一期） .70 19.9 盈利能力分析 .70 19.10 综合评价 .70 19.11 主要技术经济指标 .70 附：120 万吨链蓖机-回转窑球团矿工程总平面图 1. 总论 1.1 项目名称 天津钢管新矿业有限责任公司年产120万吨链篦机-回转窑球团矿工程。 . . 1.2 公司概况 天津钢管集团有限公司（以下简称“天管集团”）位于天津市滨海 新区，占地4平方公里。西距市区23公里，东距塘沽港15公里，南濒海 河，北依京山铁路、天津滨海国际机场和京津塘高速公路，是国家特大 型企业，是天津市最大的工业企业。 天管集团是目前国内规模最大的石油套管生产基地，俗称天津“大 无缝”。该项目是国家“八五”重点工程。1989年破土动工，1992年热 试成功，1996年正式投产。原设计为年产钢坯60万吨，无缝钢管50万吨， 其中石油套管35万吨。主要产品还有高中压锅炉管、高压气瓶管、液压 支架管、管线管等专用管材。围绕无缝钢管产品结构发展成为了炼铁、 炼钢、轧钢的综合企业。 “十五”期间，公司以科学发展观为统领，抢抓机遇，加快发展， 铸就了辉煌。 实现了建设“大无缝”的初衷。随着“大无缝”的崛起和国内同行 业的发展，全国石油套管进口量已由 1993 年的 90%下降到目前的不足 2 0%，国产化率达到 85%以上，同时降低了国内各油田石油管材的采购成 本，实现了“以产顶进”的目标。目前，公司石油套管国内市场占有率 保持在 50，提高了全国无缝钢管生产的集中度；产品出口到 70 多个 国家和地区，跻身中国企业进出口 500 强。为我国 2003 年成为油井管 净出口国做出了贡献。 形成了自主创新能力。不断消化吸收引进技术，持续进行技术改造 ，保持了技术装备的领先水平。与国外联合研发关键技术，新建了世界 第一套 PQF 机组，无缝钢管总量、核心装备技术进入世界钢管集团四强 。具备了冶金成套设备的制造能力和“走出去”的水平。2005 年 3 月 ，与德国西马克米尔公司联合中标白俄罗斯钢管项目，实现了由技术 引进型向技术输出型企业的转变。 多项产品填补国内空白。建立了国家级技术中心，建设了先进的钢 管加工试验线。产品由原设计的 3 个钢级发展到 25 个钢级、235 个品 . . 种、上千个规格，其中 62 项填补国内空白，获得国家专利 33 项，形成 了具有自主知识产权的 TP 产品系列。 实物质量达到世界先进水平。石油套管成为“中国名牌产品”，无 缝钢管成为“国家免检产品”和“中国名牌出口商品”。2002 年获“ 国家质量管理卓越企业”称号。新工艺新技术研究成果，获国家科技进 步二等奖两项，省部级科技进步奖 18 项。 生产能力和经济效益大幅提升。2005 年，钢坯生产能力达到 220 万吨，无缝钢管生产能力达到 150 万吨，成为世界最大的无缝钢管生产 企业；实现销售收入 204.8 亿元。经济效益综合指数位居全国重点钢铁 企业前列。跻身中国企业 500 强和中国制造业 500 强。 企业管理水平不断提升。推行以创世界一流企业为目标的管理再造 ，2003 年获“第九届国家级企业管理现代化创新成果一等奖”。加强 信息化建设，推进 ERP 管理，跻身中国企业信息化 500 强。连续五年获 天津市“双优”企业称号。2004 年获全国“五一”劳动奖状。 为了提高炼铁强度，降低炼铁成本，天管集团提出对炉料结构调整 优化，提高入炉铁料品位和熟料比，实现高碱度烧结矿配高品位氧化球 团矿的精料方针。 为了降低生产直接还原铁的成本，消除进口原料的不稳定因素，稳 定回转窑直接还原铁的产量，保证炼钢的产量和质量，天管集团提出 DRI的高品位氧化球团的国产化。 目前天管集团尚无球团矿生产能力，收购的竖炉球团和土球团，无 论是质量还是数量都不能满足高炉生产需求。与此相对应，球团矿的需 求缺口仍然很大，特别是高质量的球团矿更是供不应求。高质量球团矿 的需求在未来将有较大的市场空间本。 1.3 球团生产现状 1.3.1 球团生产在国、内外的发展趋势 氧化球团是国内外高炉炼铁实现先进的炉料结构和精料，达到降低 生铁生产成本的一项最基本和最重要的技术措施。也是生产直接还原铁 . . 的原料来源。 1）国外先进高炉炼铁炉料结构的发展趋势 自上世纪九十年代，随着世界钢铁产量的饱和和钢铁市场的不景气 到来，西欧和日本对钢铁生产采取了不同的对策。在高炉炼铁方面，欧 盟的技术进步最大，达到了一个新的水平，居于世界的前列。其中以霍 戈文荷兰艾莫伊登厂为代表，实现了高炉炼铁的高产量、高喷煤、低焦 比以及高炉龄。1997年焦比就达234kg/t；利用系数2.8t/ m3d（最高 3.1t/m3d）和13年以上的炉龄的综合性指标。其主要原因是炉料结构 的先进性和实行了精料方针，即50%球团矿与50%烧结矿，而且球团矿和 烧结矿必须都是优质的。 欧盟高炉炼铁、球团矿的用量在1996年都达到了20%70%。瑞典的 SSAB厂，为实现“精品战略”，高炉几乎使用100%的球团矿，高炉利用 系数达到3.5t/m3d；综合燃料比457kg/t；渣量146kg/t，是世界高炉 炼铁的又一先进典型。 由于球团矿用量的增加和入炉综合铁品位的提高，高炉炼铁的渣量 明显下降，产量大幅提高，而焦比和综合燃料都处于很低的状态，德国 不莱梅194kg/t（烧结矿51%，球团矿49%）；加拿大的霍戈斯科为 194kg/t（几乎100%球团）。降低渣量是当今高炉炼铁大幅改善冶炼指 标的最重要的技术措施。另外日本神户十多年来坚持用70%的球团矿进 行冶炼，而不用烧结矿（烧结机，环保差），也取得了满意的效果。 2）国内的发展状况 我国中、小高炉，生产指标相对比较先进，特别是利用系数高达 4.0t/m3d以上。最明显的原因就是使用了相对较多的球团矿。即使是 质量并不高的竖炉球团矿，也起了较好的作用。像济钢、杭钢（球团矿 用量为60%）和三明等高炉生产指标的先进，其原因主要是由于球团矿 用量较高的作用。 早年冶金部推广的“济钢经验”指出：济钢高炉先进经验就是不吃 生料，多吃球团矿（20%以上）。其它的例子如：马钢四铁厂球团矿的 用量由1.61%增加到20.1%，高炉利用系数均由2.0t/m3d，提高到 . . 2.461t/ m3d；焦比从415kg/t降低到348kg/t；喷煤比从120kg/t增加 到134kg/t。武钢5号大型高炉，曾进行加大球团矿用量的冶炼探索，当 球团矿配比由19%增加到23%时，生产实践证明高炉利用系数由 2.245t/m3d提高到2.437t/m3d；焦比由379.6kg/t降低到368kg/t， 均刷新了历史记录。 3）先进炉料结构的发展趋势 根据以上情况北京科技大学孔令坛教授提出：就我国高炉炼铁在全 国范围内的情况看，未来我国高炉的炉料结构的发展趋势应是： 减少烧结矿用量（下降到60%70%） 增加球团矿的用量（上升到2030%以上） 少吃和不吃块矿（5%） 总之，我国越来越多的炼铁工作者都对使用球团矿和增加球团矿在 炉料中的比例有了一个飞跃性的认识。把球团矿称为“顺气丸”，是高 炉炼铁精料的最基本和最重要的技术措施。因而球团矿的需求将越来越 大，球团厂的建设在我国正蓬勃快速发展，以满足不断改进炉料结构对 球团矿的用量。 4）生产直接还原铁的最佳原料 天津钢管公司直接还原铁厂由于采用球团矿为原料，不但产品质量 好，而且作业率和产量大幅提升。 1.3.2 依据国情国家产业政策倡导发展球团 1) 高炉炼铁的需求 2005年我国钢产量达6.4亿吨，预计2006年将增长达6.8亿吨，如此 则需要铁料8.9亿吨，若按球团矿的用量20计算，需球团矿约1.8亿吨 以上。目前球团生产工艺的主要有三种：竖炉、带式焙烧机、链篦机 回转窑。高炉球团矿入炉量在西欧总体达到20-70。国内高炉球团入 炉比例为很低，国产球团矿总量2006年预计到1亿吨左右。高质量氧化 球团矿对于高炉增产降耗作用显著。 在20002005年冶金科技发展指南中提出了实现“十五”炼铁 . . 科技发展目标的措施和对策，其中指出“要从选矿、烧结、球团、炼焦 各方面采用措施，提高高炉精料水平，特别是要进一步提高入炉品位， 在大量喷煤、降低焦比的情况下，高炉料柱透气恶化，为了保证炉况顺 行，必须大幅度提高入炉品位，降低渣量，要大力发展球团生产，建立 商品球团生产基地，提高熟料中球团的配比。球团配比要从目前不足10%提 高到2030。为此要提高铁精矿的品位和细度。要大力发展球团生产， 建立商品球团生产基地，提高熟料中球团的配比”。 2) 直接还原的需求 近年来，随着世界钢铁工业的技术进步和环境保护的迫切要求，直 接还原铁生产越来越被人们所认知。其在国际和国内市场的身价倍增， 并且国际市场还严格控制其出口。不仅如此，就连生产直接还原铁的原 料球团矿都十分紧俏。在20世纪80年代中期，全球直接还原产量已 突破了1000万吨， 90年代初期突破了2000万吨，到2000年已突破了 4000万吨，达到4378万吨。近几年，一些以短流程生产为主的钢厂开始 涉及高级钢种的生产，这对金属炉料的纯净度要求更加严格，使直接还 原铁的需求量进一步增加。据统计，目前我国直接还原铁的生产能力仅 为60万吨，而实际生产量仅有3540万吨。天津钢管还原铁厂因受进口 球团矿的影响，2006年产量仅为22万吨，较2005年减产6万吨。而我国 进口直接还原铁也呈明显递减趋势，原因是国外普遍控制直接还原铁的 出口。 2000年7月27日经国务院批准，自2000年9月1日起执行的当前国 家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录氧化球团生产列为钢铁发展 项目的第3项。 1.3.3 对生产氧化球团矿的要求 从现代大型高炉的实践出发，球团矿的强度应按>2500N/个球为合 格标准，有时甚至要求更高。从回转窑直接还原的实践出发，球团矿的 转鼓指数在95%以上，另外为了更好的体现球团矿优越的冶金性能，在 此必须强调球团强度的均匀性。强度的偏低和不均匀对高炉炼铁肯定会 带来很大的不利。 . . 目前我国球团矿的粒度一般控制在 8-16mm,根据对造球和焙烧过程 系统的试验和研究得出：最佳的球团粒级为 11-12mm。为了充分发挥球 形规则、粒度均匀对高炉料层结构带来的优越性，成品球团矿的粒级范 围要缩小，总体粒度也要缩小。在北美所见球团矿的生产，总体上体现 了“小而匀”。 由于我国目前大部分球团厂用于球团生产的铁精粉粒度较粗，一般 0.074mm粒级在70-80左右，粗粒级多，对生球质量极为不利，而且 粗颗粒多粘附在表面，这些粗颗粒在运动中非常容易掉落。同时由于膨 润土的质量问题，在升温中可能产生爆裂而产生粉粒，焙烧球团层内的 含粉率升高，造成成品球团矿粉率高。含粉率高易在焙烧过程中产生结 块、结圈现象。为了防止这一现象的产生，往往在操作中采取降低焙烧 温度来实现。这样势必使球团焙烧达不到应有的最高焙烧温度，而导致 成品球矿强度的下降。同时还由于粉末含量多的原因而影响焙烧球在冷 却机和进一步氧化。粉末是球团矿生产的“大敌”，因而严格控制焙烧 球团层内的含粉率是强化生产和提高成品球团矿质量的一大关键，含粉 率应控制在1.5%之内。 1.3.4 竖炉球团向链篦机回转窑球团的转变 上世纪70年代，我国高碱度烧结矿兴起，球团矿作为酸性炉料与之 配合作为炼铁原料，才有了较快的发展。竖炉能用高炉煤气作燃料，故 而在各大钢铁厂发展起来，自1968年在济南钢铁厂第一座8m2竖炉建成 以来，至2004年已建成76座竖炉。直到上世纪末，首钢矿业公司在迁安 矿山将生产海绵铁的设备，改造成以煤粉为燃料的链篦机回转窑，年 产球团矿120万吨的成功实施，为我国发展链篦机回转窑球团工艺奠 定了基础，也为我国在矿山建设球团厂提供了样板。此后，鞍钢工长岭 铁矿、武钢程潮铁矿相继建起了大型的链篦机回转窑球团厂，至2004 年，全国链篦机回转窑已迅速攀升至33套，还有一批链篦机回转窑正 在建设中。这批大中型球团厂工艺技术装备水平及产量较高，环保也较 好，质量也不错，有的球团厂球团矿TFe>65%,抗压强度达到2500N/球以 上。标志着我国链篦机回转窑球团厂的设计、设备制造和生产迈上了 一个新的台阶，已形成竖炉球团向链篦机回转窑球团法转换的势态。 . . 表 1-1 近 5 年来我国兴建的链篦机回转窑 生产能力 （万吨/年） 500240200120806040 数 量 （套） 1535986 竖炉球团的发展为我国高碱度烧结矿搭配酸性球团矿入炉的合理炉 料结构做出了贡献。但是竖炉一般只适应焙烧磁铁铁精矿，而且单机生 产能力小，劳动生产率低，膨润土添加量大，球团矿品位降低多，质量 不均匀，难以保证满足现代化和大型化的生产要求。 竖炉存在的问题与三个方面有关：竖炉断面上温度分布的均匀性， 竖炉焙烧的气流分布状况，竖炉的操作。 1) 竖炉断面上温度分布的均匀性是获得高质量球团矿的先决条件， 而温度分布均匀与否则直接受气流分布状况的影响。由于料柱对气流的 阻力作用，使燃烧气流从炉墙向料柱中心的穿透深度受到限制。 2) 气流分布状况是限制竖炉大型化发展的重要原因之一，国外竖炉 最大宽度限制在 2.5m 左右。竖炉宽度过大时，由于球团对气流产生阻 力所导致的边缘效应，使得竖炉中心气流较弱，炉子中心易形成“死料 柱” ，当下料速度过快时， “死料柱”成楔状向下伸入焙烧带，其上部则 发展成愈来愈厚的湿料层，进而产生死料，使焙烧过程难以进行。 3) 在竖炉操作过程中，对炉内气流性质的控制是一个不容忽视的重 要因素。料柱气流中 O2含量不得低于 24，即炉内应属氧化气氛， 否则铁氧化物将被还原生成 FeO, FeO 与 SiO2则生成低熔点的 2FeOSiO2 ,从而最终影响球团矿质量。 目前有的竖炉厂家为了延长竖炉大水梁的寿命，把大水梁移到竖炉 焙烧带以外，此种办法虽延长导风墙，但依然解决不了竖炉球团抗压强 度的问题。 1.4 链篦机回转窑工艺优于竖炉工艺 对原料及其性质波动的适应性 竖炉工艺仅适用于磁铁矿（配加赤铁矿量一般不超过 10%）的球团 生产。 . . 链篦机-回转窑工艺不但可用于磁铁矿、赤铁矿，我公司总包的西 昌年产 50 万吨球团工程赤铁矿比例达到 70%的生产线，是国内第一条 大配比红矿生产线。因为链篦机、回转窑、冷却机可分别在一定范围内 调整速度，使其热工制度能较好地适应原料性质波动引起的变化，而带式 焙烧工艺则是很难以做到的。 规模生产 竖炉单系列一般规模不能超过 50 万 t/a。 而链篦机-回转窑更适于中、大型球团厂的建设，目前最大的（单 系列）规模可达 500 万 t/a 以上。 球团矿的质量 竖炉由于其端面上温度的不均性和球团在炉内向下运动的快慢不同， 其焙烧质量的均匀性很差,大部分抗压强度不到 2000KN/个球，不适合 高炉的发展。 灵活可调的热工制度和球团在窑内不断的翻滚，这样的加热焙烧过 程，不但使成品球的焙烧质量好，而且特别均匀。抗压强度大于 2200KN/个球，有的达到 3500KN/个球。 可用煤作燃料，更适合我国的国情和降低球团矿的生产成本 竖炉目前只能用煤气和油作燃料；用煤作燃料，目前尚无成熟的工 业生产先例。 链篦机回转窑燃料不但可用煤气和重油，而且可用 100的使用 煤粉，也可混合使用两种燃料，高炉煤气、高焦混合煤气、转炉煤气和 发生炉煤气都可作为链篦机回转窑的燃料。 膨润土的用量 目前国内竖炉膨润土的配比在 2.66.2%; 链篦机-回转窑工艺膨润土的配比在一般在 2%左右，有的配到 1.01.5%，每配 1%的膨润土，成品球品位下降 0.55%. 球团矿的粒度 . . 目前我国球团矿的粒度一般控制在 8-16mm,根据对造球和焙烧过程 系统的试验和研究得出：最佳的球团粒级为 11-12mm。为了充分发挥球 形规则、粒度均匀对高炉料层结构带来的优越性。 竖炉成品球的粒度很不均匀，一般球团矿 10-16mm 平均才占在