30万吨年矿渣超细粉生产线建设工程.docx
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30万吨年矿渣超细粉生产线建设工程
1总论
1.1项目名称
30万吨/年矿渣超细粉生产线建设工程。
1.2编制单位
1.3项目的背景
高炉水淬矿渣(水渣)是炼铁高炉中以熔融态流出的铁渣经水淬急冷处理而成,水淬好的矿渣为微晶状态,活性好,含有80~90%的玻璃相,其主要组份为C2AS、CAS2、CS、C2S等活性矿物。
具有“潜在水硬性”的矿渣是生产水泥最好的混合材。
资料表明,我国50%以上矿渣用作生产水泥的混合材。
矿渣作为混合材可生产普通硅酸盐水泥(P·O)和矿渣硅酸盐水泥(P·S)。
国家标准规定:
P·O中矿渣掺量不能超过15%,而P·S中矿渣掺量可为20%~70%。
因此,P·S对最大限度地利用矿渣和降低水泥生产成本更有意义。
但是,传统P·S的生产方法是将水泥熟料和矿渣在粉磨设备(主要为球磨机)内混合粉磨而成,因熟料和矿渣两者易磨性差别较大,所得水泥中矿渣平均粒度偏大,细粉含量低,其潜在活性得不到有效发挥,影响了水泥的早期强度等性能,也制约着矿渣掺量的提高。
研究表明:
超细粉磨的矿渣微粉不仅显著地改变水泥和混凝土的性能,而且大幅度地提高了水泥中矿渣的掺量。
以前从废物利用及节能环保角度将矿渣作为“经济组分”掺入水泥中,如今,随着对其材性的深入研究,超细粉磨的矿渣具有更大的水硬活性和优越的施工性能,而将其发展成为“功能组分”加以利用。
矿渣细粉改性的深入研究为其在水泥和混凝土中的应用开辟了新的途径,而高效低耗的矿渣超细粉磨技术的不断进展又为其实际应用提供了可能。
矿渣作为炼铁工业的副产品,价格低廉,而超细粉磨的矿渣微粉,不论是作为中间产品和熟料一起生产矿渣水泥,还是作为最终产品,其市场前景广阔。
本项目不仅具有很好的经济效益和社会效益,还具有显著的生态效益。
据测算,超细粉磨的矿渣细粉每替代1吨水泥熟料,约减少原煤消耗180kg,减排CO2约1吨。
由此可见,矿渣粉磨项目非常有益于温室气体的减排,符合清洁发展机制(CDM)项目的要求,有机会获得发达国家给予实现减排所需资金和技术的援助。
近些年来,我国众多钢铁企业纷纷建设矿渣超细粉磨生产线,如上海宝钢、江苏沙钢、山西太钢、四川川威、山西长钢、湖北武钢等多家二十余条生产线相继投产。
1.4产品品种及生产规模
1.4.1产品品种
矿渣细粉。
(比表面积450m2/kg)
1.4.2生产规模
年产30万吨,全部散装。
1.5编制依据
(1)可行性研究编制委托书。
(2)建设单位提供的市场调研报告。
(3)建设单位提供的各种基础资料。
(4)主机设备公司提供的技术资料。
1.6可行性研究范围
(1)可行性研究范围以原料(矿渣、石灰石和粉煤灰)、燃煤进厂至矿渣细粉出厂为界,其中包括原料储存及输送、配料站、矿渣粉磨、矿渣粉储存及散装等生产设施,以及电气室、空压站、水泵房、综合办公楼(含中控室和化验室)、机修及备品备件库等辅助生产设施。
(2)不包括职工生活区。
(3)不包括厂外工程。
1.7设计原则及指导思想
(1)贯彻执行国家及地方基本建设工程的规定、方针和政策。
(2)坚持生产可靠、技术先进、节约投资、提高经济效益的原则。
(3)优化工艺方案,降低投资;选用先进节能的机电设备,降低能耗和运行费用;在保证生产规模的基础上,充分考虑市场需求的变化,以提高本项目的经济指标,使企业效益最大化。
(4)环保、节能、计量、劳动安全和工业卫生等方面执行国家部委颁发的相关政策和标准,保证工厂安全文明生产。
(5)采用先进适用的自动化控制技术,减少劳动定员,提高劳动生产率。
(6)根据企业和市场发展的需求,设计时考虑后期扩建生产线用地、产品的多样性及产品升级的余地。
(7)充分利用公司现有的生产设施,如机修、供热、供水和消防等,以减少投资,提高企业的经济效益。
1.8建设条件
1.8.1原、燃材料
(1)矿渣
本工程年需高炉水淬矿渣为35万吨(湿基),取自水渣池。
目前年水渣量约80万吨,可满足本工程需要。
(2)石灰石
本工程年需石灰石约6000吨。
(3)燃料
本项目矿渣烘干热源采用燃煤热风炉。
1.8.2厂址选择
拟建厂址位于。
1.8.3供电
1.8.4供水
供水采用分质供水,由公司机动厂供给。
生活用水和部分生产用水采用公司供给的自来水,水质符合生活用水要求。
大部分生产用水补充水采用公司I类生产水,水质符合生产用水的要求。
消防用水采用生产用水。
1.8.5交通运输
1.8.6地震
根据《建筑抗震设计规范》,本地区抗震设防烈度为七度。
1.8.7气象资料
(1)气温:
年平均温度13.5℃,
最高温度42.8℃,
最低温度-14.8℃。
(2)降雨量:
年平均降水量653mm
(3)冻土深度:
冻土深度600mm
(4)风
常年主导风向北风
平均风速2.4m/s
最大风速40m/s
年平均风压96.35kPa
(5)积雪
冬季积雪厚度160mm
1.8.8抗震设防
抗震设防烈度为度,设计基本地震加速度值为0.15g,按度设防。
1.8.9工程地质
1.8.10地下水位
地下水属上层潜水,水位埋深约18.2m,含水层厚度26-30m,对混凝土无侵蚀性。
1.9主要技术经济指标
主要技术经济指标见表1-1。
表1-1主要技术经济指标表
序号
指标名称
单位
数量
1
生产规模和产品品种
矿渣细粉(450m2/kg)
万t/a
30
2
用电指标
装机容量
kW
3730
其中:
高压(6kV)
kW
2430
低压(380V)
kW
1300
计算负荷
kW
2580
年耗电量
104kWh
1590
3
用水指标
总用水量
m3/d
1926
其中:
生产水量
m3/d
1870
生活水量
m3/d
56
补充(新鲜)水量
m3/d
244
其中:
生产水量
m3/d
104
生活水量
m3/d
140
4
总图指标
占地面积
ha
5.77
建(构)筑物及堆场占地面积
ha
1.02
道路及广场占地面积
ha
0.57
场地利用系数
%
27.6
绿化面积
ha
1.15
5
单位产品指标
矿渣电耗
kWh/t
53
吨产品基建投资
元/t-产品
170.32
产品成本
元/t-产品
86.69
6
劳动定员
生产人员
人
64
管理和其他人员
人
12
合计
人
76
7
劳动生产率
生产人员
t/人·年
4688
全员
t/人·年
3947
8
投资总额
建设资金
万元
5109.59
铺底流动资金
万元
56.42
9
建设投资构成
建筑工程
万元
1301
设备工程
万元
2642
安装工程
万元
454
其它
万元
712.59
总计
万元
5109.59
10
企业经济指标
年平均销售收入
万元
4179
年平均销售税金及附加
万元
380.78
年平均总成本费用
万元
2587.74
年平均利润总额
万元
1210.48
11
税后财务评价指标
财务内部收益率
%
25.4
全投资回收期
年
4.59
财务净现值
万元
5309.08
投资利润率
%
22.85
投资利税率
%
30.04
贷款偿还期
年
3.51
注:
[1]全投资回收期、贷款偿还期均含建设期12个月。
1.10结论
(1)本项目符合我国的可持续发展战略、山西省经济发展规划和环境综合治理的总体要求,具有很好的社会、生态和环境效益。
(2)本项目是钢铁工业拓展矿渣大规模处理利用的新途径,符合公司的经营战略,结合现有资源,推动循环经济,促进清洁生产,提高整体效益并增强市场竞争力,保持公司持续发展的强劲势头。
(3)本项目实施后,最大可处理并利用炼铁废渣30万吨,减少了矿渣的占地面积,降低了矿渣的治理费用,保护了区域生态环境。
(4)本项目选用的矿渣粉磨工艺和设备技术经济指标先进、生产可靠,所生产的矿渣超细粉可以显著地改变水泥和混凝土的性能,并能提高水泥中矿渣的掺量,有广阔的市场前景和极强的竞争力。
(5)本项目可减少CO2排放约30万吨,在保护环境的同时,对防止全球气候变暖做出贡献。
因此,本项目符合申请清洁发展机制(CDM)项目的相关要求,有机会获得发达国家给予实现减排所需资金和技术的援助。
(7)本项目所需的矿渣、石灰石和燃煤等原燃料就地供应充足,供水、供电等外部条件优越,铁路和公路交通方便。
因此,项目的建设条件非常有利。
(8)本项目投资收益良好,经济效益显著。
工程建设总投资5109.59万元(不含厂外工程)。
工程投产后,税后财务内部收益率为25.4%,投资利润率为22.85%,投资利税率为30.04%,贷款偿还期为3.51年(含建设期1年),税后全投资回收期为4.59年,年平均利润总额1210.48万元。
综上所述,30万吨/年矿渣超细粉生产线的建设适合时宜,其利废效果显著、产品销售前景看好、建设条件具备、管理科学规范,且技术经济可行,具有良好的社会效益、生态效益和经济效益。
因此,建议上级领导部门尽早审批,从政策和资金上给予支持。
2市场预测
水淬高炉矿渣粉的用途:
一是作为功能材料或微细粉体掺合料,用于商品混凝土(以下简称商混)的搅拌,可改善混凝土的性能,并可降低商品的成本;二是作为水泥的混合材,配制矿渣水泥或复合水泥。
本项目矿渣主要用于配商混,它的销售市场定于太原市、晋中地区、吕梁地区以及介休市,其中太原市的商混量大,且发展很快,晋中地区、吕梁地区的商混虽起步晚,但随着社会进步、国家商混的一些强制性政策,这些地区的商混量也将逐年增大。
2.2全国水泥状况
2.2.1现状及存在的问题
近几年来,我国经济发展一直保持着较快的发展速度,固定资产投资也一直保持较高的增幅,为水泥行业提供了较大发展空间。
2000年全国水泥产量为5.97亿t,2001年全国水泥产量为6.27亿t,2002年全国水泥产量为7.05亿t;2003年全国水泥产量达8.63亿t、其中新型干法水泥产量约2.45亿t、占全国水泥总量的28.4%。
5686家企业获得了国家质量监督检验检疫总局颁发的6193张水泥生产许可证书;2003年年产60万t以上企业201家,产量24318万t,产量比重从2000年的18.9%提高到28.19%。
2004年,全国水泥产量为9.4亿吨,2005年,全国水泥产量为11.7万吨。
与此同时,水泥行业结构调整力度不断加大。
2002年建成投产52条日产700t以上的新型干法水泥生产线,其中有5条为日产5000t新型干法水泥生产线;到2002年年底,全国已建成投产的新型干法水泥熟料生产线有222条(不含台湾省25条、香港特别行政区1条),其年熟料生产能力达1.15亿t。
2002年全国生产水泥7.05亿t,大中型企业生产3.31亿t,平均生产规模47万t;小型企业生产3.74亿t,平均生产规模9万t;规模以下水泥企业达4600户以上,占企业总数的80%以上。
2003年全国在建新型干法生产线超过240条,总投资达到566亿元,总能力为2.28亿t。
其中,日产4000t规模以上的超过50%。
新型干法水泥生产能力占水泥总产量的比重达到25%。
2004年新建成投产新型干法水泥生产线约130条,新增熟料生产能力1亿多吨,新型干法水泥产量约占全国水泥总产量的35%;全国范围内新建立窑及其他落后工艺的现象已经得到有效遏制。
2.2.2宏观经济环境
今后5到10年,中央将继续保持积极的财政政策和稳键的货币政策,加快基础设施的建设,水泥行业将继续拥有极好的发展机遇。
“十五”期间,按GDP年均增长7%计,平均每年全社会固定资产投资在4万亿元左右,国民经济与社会发展对建材产品的需求将保持稳定增长的势态,2002年全社会固定资产投资43202亿元,比上年增长16.1%;2003年固定资产投资55118亿元,同比增长26.7%,达到了1993年以来同期的最高水平;2004年固定资产投资70073亿元,同比增长25.8%。
当前我国经济发展正处于新一轮经济景气周期的上升阶段,表现在以改善住、行条件为特征的新消费结构升级开始启动;由消费升级带动的汽车、房地产和电子通信等高成长产业成为产业升级和经济增长的主要动力;企业的市场竞争力和自主发展能力增强;城市化进程明显加快;民间投资正在迅速启动,市场化的投融资活动相当活跃,市场导向下的产业聚集效应日趋明显。
这种由市场主导、以消费升级和企业自主投资为特点的新一轮经济快速增长,将具有较强的可持续性。
建材工业是与基础设施建设、住行消费升级及加快城市化进程密切相关的产业,在国民经济快速增长的拉动下,围绕西部大开发、振兴东北、中部地区崛起等老工业基地和北京2008年奥运会、上海2010年世博会等重大项目的开工建设,建材产品的市场需求将稳步增长。
2.2.3产业政策及发展机遇
建材工业“十五”规划提出继续以产业结构调整为中心,坚持发展先进生产力和淘汰落后工艺相结合,发展新型干法水泥生产,实现发展新型干法水泥生产能力翻番;引导企业按照可持续发展的要求,采用新型干法技术实施改造,加快淘汰立窑工艺。
2003年12月国办发〖2003〗103号文进一步明确:
“国家支持加快发展新型干法水泥,重点支持在有资源的地方建设日产4000t及以上规模新型干法熟料基地项目,鼓励地方和企业以淘汰落后生产能力的方式,发展新型干法水泥。
各地要根据水泥工业发展的实际情况,制定加快淘汰现有立窑及其他落后工艺水泥的目标和进度,并严格禁止新建和扩建机立窑、干法中空窑、立波尔窑、湿法窑水泥项目。
”
据有关部门预测,2030年前我国水泥工业窑型结构变化预测结果(按水泥产量%数计)见表2-1。
表2-12030年前我国水泥工业窑型结构变化预测
年份
大中型预分解窑
先进立窑
机立窑
普通立窑
其他各种回转窑
2002
15.1
16.4
48.2
7.8
12.5
2010
40~45
35~40
~10
0
5~10
2015
70~75
15~20
<5
0
<5
2020
>90*
<10
0
0
<3
2030
>95*
<3
0
0
<2
注*除预分解窑外,可能还有更新的熟料烧成系统问世。
2.3山西省经济社会状况及发展规划
“十一五”期间经济总量快速增长。
2005年全省地区生产总值完成4100亿元,按可比价格计算,五年年均递增13%,高于预期目标,也高于全国平均水平,综合经济实力不断增强。
财政总收入由194.6亿元增加到747亿元,五年翻了近两番。
“十一五”时期,山西省经济社会发展的主要目标包括:
全省地区生产总值年均增长10%左右,力争更快一些。
到2010年人均地区生产总值达到全国中等水平以上,年均增长9.6%,尽力缩小与全国平均水平的差距。
全社会固定资产投资年均增长20%。
社会消费品零售总额年均增长13%。
外贸进出口总额年均增长12%。
外来直接投资增长率(境外、省外)达到20%,其中来自境外直接投资增长率达到25%。
工业增加值年均增长14%。
第三产业增加值占地区生产总值比重达到40%以上。
地区财政总收入和一般预算收入年均增长15%。
居民消费价格总水平年上涨幅度控制2-3%以内。
粮食总产量稳定在90亿公斤以上。
2.4太原市经济社会状况及发展规划
“十五”时期,太原市国民经济继续保持快速增长。
据初步统计,2005年全市实现生产总值(GDP)895.49亿元,比2004年增长14.7%。
其中:
第一产业增加值19.99亿元,增长1.3%;第二产业增加值430.67亿元,增长17.0%;第三产业增加值444.83亿元,增长13.4%。
人均生产总值26175元,增长14.2%。
呈现出第一产业平稳发展、第二产业领先发展、第三产业较快发展的经济运行格局。
2005年,是“十一五”计划的最后一年。
“十五”时期的五年间,全市国民经济健康协调发展,主要经济指标持续快速递增。
表2-2“十五”时期主要经济指标完成情况
指标
2001
2002
2003
2004
2005
2005年比2000增加
2005年比2000增长(%)
年均增长
(%)
地区生产总值(亿元)
451.21
503.14
613.66
763.76
895.49
499.22
92.4
14.0
规模以上工业增加值(亿元)
99.52
120.48
167.15
230.11
292.11
201.60
145.1
19.6
固定资产投资(亿元)
122.71
147.60
204.45
347.67
438.51
333.74
318.6
33.2
社会消费品零售总额(亿元)
206.66
232.07
273.38
333.80
384.03
194.61
102.7
15.2
财政总收入(亿元)
64.22
72.51
91.62
120.17
163.05
106.69
189.3
23.7
据山西省“十一五”发展规划纲要,全省生产总值年均增长10%,全社会固定资产投资年均增长20%。
对于省会城市太原市,各项增长速度应高于全年平均值,本次预测太原市“十一五”期间全社会固定资产投资,仍按全省年均增长值计算。
其指标见下表
指标
2006
2007
2008
2009
2010
年约增长(%)
生产总值
985.04
1083.54
1191.90
1311.09
1442.20
10
固定资产投资
526.21
631.45
757.75
909.29
1091.15
20
2.5水泥市场预测
本项目水泥市场预测依据已有资料按投资规模水泥消耗定额进行市场预测。
2.5.1预测说明
随着我国经济社会的全面发展,固定资产的单位投资水泥消耗定额吨水泥/万元投资消耗逐步下降,已由“八五”期间的3吨/万元逐步降为1.21吨/万元。
万元投资消耗水泥量在发达地区仅为1.12吨,在大中城市经济中心消耗定额约为1吨。
在西部落后地区消耗定额偏高。
2.5.2太原水泥市场销售预测
(1)太原市在2006年至2010年的“十一五”期间,预期年均完成固定资产投资783.17亿元。
(2)太原市作为省会城市,社会经济较为发达,高新技术产业比重大,固定资产投资水泥消耗定额按1.0吨/万元计算,“十一五”期间年用水泥量约为783万吨。
2.5.3山西省及太原市水泥生产状况
2005年山西省水泥生产规模为2000万吨,实际产量为1700万吨。
太原市现有日产2500t/日熟料生产线一条,在建一条;1000t/日熟料新型干法生产线六条,高标号水泥生产能力达到300万吨。
太原市在2005年水泥用量410万吨,其中有30%的水泥由立窑及小型回转窑生产。
每年约有100万吨外地水泥进入太原市场,另有20余万吨高标号熟料进入太原市场。
在2005年内,河北省石家庄和邯郸地区就供应太原市水泥达到60余万吨,熟料15万吨。
2.5.4结论
经市场预测,太原市在2006~2010年,年约用水泥783万吨,太原市及周边地区生产能力有限,缺口约300万吨。
2.6太原地区矿渣粉需求量预测
通过对国家经济的走向的分析,以及地区市场的分析,山西省以及太原市对于水泥和混凝土的需求量将在未来相当长的时期内持续稳步增长。
根据2007年的混凝土和水泥用量估算,每m3混凝土需要0.2t矿渣微粉,则年需140万吨矿渣微粉,加上水泥中掺加的矿渣粉量,太原及周边地区年矿渣粉用量估计在240万吨以上。
2.7投资风险分析
通过综合分析,山西省以及太原市的矿渣需求量很大,目前每年需要的矿渣粉用量估计在240万吨。
而目前只有太原德龙矿渣超细粉一家生产矿渣超细粉,年产量为30万吨。
因此矿渣超细粉的缺口较大。
“十六大”确定的国家经济发展目标,到2020年我国要实现国民经济生产总值比2000年翻两番的目标,未来我国的年平均GDP增长要超过7%,所以我国整体发展前景良好,GDP主要靠投资带动,大规模投资建设导致对水泥的需求量大,也同时加大了对矿渣粉的需求。
山西省经济在全国属于欠发达地区,其基础设施配套情况相对较低,因此有较大的潜力,从统计数据可以看出,山西省GDP增长率和固定资产投资规模增长速度近几年来,始终保持比较高的水平。
因此,本项目对市场依赖的风险很小。
3技术方案
3.1生产工艺设计条件
3.1.1生产方法
矿渣粉磨采用立式辊磨。
3.1.2生产规模
年产30万吨商品矿渣细粉。
3.1.3产品方案
矿渣细粉比表面积为450m2/kg,全部散装。
3.2原燃料概述
3.2.1高炉矿渣
本工程年需高炉水淬35万吨,公司现年产量约80万吨。
水淬后的矿渣由公司水淬池经自卸汽车装车后运至本生产线矿渣堆场堆存,运距约500m。
矿渣的化学成分见表3-1。
表3-1矿渣的化学成分表%
SiO2
TFe2O3
TiO2
Al2O3
CaO
MgO
MnO
碱度
P2O5
S
CaS
34.57
0.44
1.5
13.75
41.13
6.59
0.59
1.14
0.006
0.90
2.42
由矿渣的化学成分可以看出,矿渣为酸性矿渣,有活性,可以满足生产要求。
同时,矿渣符合建筑主体材料相关要求,产、销和使用不受限制。
3.2.3燃料
本工程选用原煤作为热风炉燃料,原油作为热风炉点火使用。
燃煤的工业分析见表3-2和表3-3。
表3-2原煤的成分分析
CO2
CO
O2
CH4
H2
N2
低位热值
16
24
0.2
1.6
2.6
55
3234kJ/Nm3
表3-3原油的成分分析
H2
CH4
CO
CO2
N2
O2
CmHn
水蒸汽
低位热值
54~60
25
5~8
2~3
4~7
0.4~0.7
2~3
少量
17389kJ/Nm3
3.3生产工艺
3.3.1主要工艺方案的确定
(1)矿渣粉磨
矿渣作为高炉炼铁的废渣,当其比表面积达到430m2/kg以上时,具有优异的潜在水硬活性和优越的施工性能。
由于粒化高炉矿渣的致密度高、相对易磨性差,粉磨设备和工艺的选择至关重要。
目前,矿渣高细粉磨系统主要有四种,即球磨机系统、辊压机+球磨系统、辊压机终粉磨系统和辊式立磨系统。
本项目采用辊式立磨作为粉磨设备。
辊式立磨粉磨矿渣今年来发展较快。
该系统流程特别简单,烘干、粉磨、选粉的全部工艺过程均在磨中完成。
其粉磨效率高,单位电耗低,烘干能力强、密封性能好。
此外还具有可露天布置、流程简单紧凑等特点,因此非常适合矿渣水分高、难磨的要求。
纵观国内外的矿渣粉磨系统,随着水泥装备公
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