新建8m2竖炉球团工程可行性研究报告.docx

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新建8m2竖炉球团工程可行性研究报告

第一章总论

1.1项目名称、承办单位及负责人

项目名称：

山西省代县泰丰矿业有限公司新建8m2竖炉球团工程

项目承办单位：

山西省代县泰丰矿业有限公司

企业法人代表：

张寒冰

项目建设地址：

山西省代县新高乡赵村

1.2企业概况

山西省代县泰丰矿业有限公司是一家民营企业，主要经营铁矿石采选、铁精矿粉销售、球团、生铁、焦炭运输等。

按照国家提出的“尊重劳动、尊重知识、尊重人才、尊重创造”这一重大方针，公司凝聚了一个精简高效、专业配套的管理和技术团队，有地质、采矿、选矿、机械、测量、化验、财会、管理、法律等九个方面的专业技术人员25名，其中具有高级职称的技术人员9名，中级职称的技术人员16名。

公司依据各人的专业能力都委以重任，充分发挥各自的专业特点。

公司现拥有一座中型铁矿，储量为4766万吨，年采铁矿石160万吨，年选精矿粉50万吨，服务年限为28年左右，年收益可达8600万元。

目前公司拥有总资产2．52亿元人民币，年上缴税金4000万元。

公司本着诚信第一、用户至上的经营宗旨，在市场经济的大好形势下，不断开拓进取，发展壮大。

改革开放以来，我国的钢铁工业发展很快，是建国以来最好的历史发展时期。

根据我国的国情和现行产业政策，除了新建和改造了许多大中型骨干企业外，尚有相当一批立足稳健的地方中小钢铁企业也得到长足的发展，代县泰丰矿业有限公司也在其中。

这些企业对国民经济特别是地方工业的发展同样也起到重要的作用。

1.3建设8m2竖炉球团的有利条件

8m2竖炉球团在我国生产已有30年，目前国内已有30多座竖炉球团投入使用，杭钢、济钢、南钢、莱钢、唐钢以及本省的太钢公司峨口铁矿、长钢、临钢等厂都积累了竖炉球团生产的丰富经验。

竖炉球团具有粒度均匀、粉末少、抗压强度高、含铁品位高、氧化亚铁含量低、在高炉内易还原等优点，因此是高炉生产的优质原料，对提高高炉的产量、保证高炉的顺行起到重要作用。

山西省代县目前具有年产200万吨精矿粉的生产能力，铁精矿粉没有固定的销售渠道。

泰丰矿业有限公司选矿厂正在建设，预计2004年8月份投产，年产铁精矿粉50万吨。

另外在公司附近10公里范围内有5个选矿厂，年产铁精矿粉共80万吨。

泰丰矿业有限公司选矿厂和周围的选矿厂每年合计生产铁精矿粉130万吨，为生产球团矿创造了有利条件。

本项目的设计采用了先进而合理的工艺流程，选择了占地面积小的总图布置，并预留了二期、三期球团生产的位置。

1.4研究范围及内容

本研究包括一座8m2竖炉球团及配套设施，内容包括；①精矿粉仓库及配料室和上料系统；②膨润土仓库；③混料烘干室；④润磨室；⑤造球及生球筛分室；⑥返矿系统及转运站；⑦竖炉焙烧室及成球冷却；⑧中贮仓；⑨成品筛分室；⑩成品仓；

竖炉烟气除尘及岗位除尘系统；

鼓风机室；

煤气加压站；

循环水池及泵房；

煤气发生炉；

变配电及自动化仪表；

配套供水、供电、供气等外围工程；

车间办公室等。

生活福利设施如食堂、浴室、工人宿舍等由公司统一考虑，不包括在本研究范围内。

1.5建设8m2竖炉球团工程的重要意义

8m2竖炉球团工程建成后，可充分利用当地的铁矿资源，解决一部分附近农村的闲散劳力，使泰丰矿业有限公司的生产和经营迈上一个新的台阶，增加国家和当地的财政税收。

同时8m2竖炉球团投产后，可取代目前一些土球团的生产，使代县的环境污染得到有效的改善。

通过计算，一座8m2竖炉球团及配套设施总投资为5083万元，其中固定资产投资总计为4283万元，项目流动资金为800万元，资金来源为70%银行贷款，30%自筹资金。

根据国家现行财税制度和现行价格，根据国家《建设项目经济评价方法与参数》进行项目的评价。

经过计算，结果表明，8m2竖炉球团及配套工程投产后，项目全部投资财务内部收益率为62.1%，投资回收期为2.29年（含建设期），投资利润率为82.4%。

由此可见，本项目的各项财务指标很好，企业财务评价是可行的。

从国民经济的全局来看，项目的建设更是势在必行。

因此，该项目经济上是合理的，应该加快建设步伐，以适应调节结构优化工艺的产业政策和环保要求。

第二章市场需求及拟建规模

2.1市场需求

由于地域上的优势，改革开放以来，我省的钢铁业、煤炭业迅速发展，全省各地都建起了大批小高炉。

根据全国冶金工作会议精神，到目前为止，一大批工艺落后、装备水平差、产品质量低的小高炉都已淘汰，取而代之的是一大批100m3以上的中型高炉，这样对原料的要求就提高了。

而原来的一些土法生产的球团矿质量差，品位低，FeO高，很难满足高炉生产的要求。

8m2竖炉球团的工艺比土球团先进得多，设备装备水平高，环保设施完善，生产出来的球团矿粒度均匀，粉末少，抗压强度高，含铁品位高，FeO含量低，在高炉生产中易还原，因此是难得的高炉入炉原料。

生产出来的成品球团销路很好。

2.2拟建规模

建设项目的最优经济规模，就是经济合理的拟建项目的生产能力，通过认真的分析比较，根据当地的资源情况，认为新建8m2竖炉球团工程是最优经济规模，是十分合理的。

2.2.1工艺技术成熟

经过多方考察了解，目前国内8m2竖炉球团的生产指标比较好，经济指标也比较好，如杭钢、济钢等8m2竖炉已生产近30年，目前年产量都在38万吨以上，本省长钢、临钢的8m2竖炉投产较晚，目前年产量也在35万吨以上。

因此，建设8m2竖炉球团工程，可以借鉴采用同行业成熟可靠的新工艺、新技术、新材料，使拟建项目的技术经济指标迈上一个新的台阶。

2.2.2规模确定

生产规模分三期建设，一期上一座8m2竖炉，年产30万吨酸性球团矿，二期、三期再各上一座8m2竖炉，总的生产规模达到90～100万吨／年。

第三章建设8m2竖炉球团的原燃料条件

3.1含铁原料的供应

8m2竖炉球团每年生产30万吨酸性球团矿，通过计算，每年需精矿粉（干）32万吨，精矿粉（湿）35．37万吨。

代县泰丰矿业有限公司目前正在建设的选矿厂预计2004年8月份投产，投产后可年产50万吨精矿粉，精矿粉品位65%，可保证一座8m2竖炉的生产需要。

泰丰矿业有限公司选矿厂附近10公里范围内还有大小5座选矿厂，年产精矿粉80万吨，可保证二期、三期竖炉球团生产的需要。

泰丰矿业有限公司选矿厂生产的精矿粉化学成分见表3—1。

表3—1

产地

产量

万吨／年

TFe（%）

FeO（%）

SiO2（%）

CaO（%）

S

（%）

H2O（%）

细度

200目%

泰丰

选矿厂

50

65．0

4．55

1．22

0．078

10．5

50～55

为解决精矿粉粒度较粗的问题，根据一些生产厂的使用经验，在原料烘干后增加一台润磨机，将一部分烘干后的精矿粉进一步细磨以保证精矿粉合适的粒度组成，这样可以使精矿粉的粒度-200目占的67%左右，达到造球要求。

3.2膨润土供应

酸性球团用膨润土做粘结剂。

泰丰矿业有限公司新建8m2竖炉选用本省浑源县生产的钙基膨润土。

浑源膨润土矿位于雁北恒山山脉东段的浑源县，距泰丰矿业有限公司100多公里，总储量达6000万吨左右。

蒙脱石含量大于80%。

浑源膨润土的运输由汽车从浑源直达代县。

浑源矿物理工艺性质

⑴蒙脱石含量大于80%

⑵膨胀倍数：

9．5毫升／克

⑶胶质价；93%

⑷吸兰量：

33克／100克

⑸湿压强度：

0．62kg／cm2

⑹PH值：

5．8

浑源膨润土化学成分见表3—2。

表3—2

成分

名称

SiO2（%）

Al2O3（%）

CaO（%）

MgO（%）

Fe2O3（%）

K2O

（%）

Na2O

（%）

烧损（%）

膨润土

68．74

14．35

2．23

3．34

1．78

1．29

0．57

6．1

3.38m2竖炉物料平衡

年产30万吨球团矿，需精矿粉35．37万吨，浑源膨润土0．75万吨。

物料平衡见表3—3。

表3—3

项目

名称

万吨／年

吨／日

吨／时

kg／吨．球

备注

干料

湿料

干料

湿料

干料

湿料

干料

湿料

焙

烧

前

精矿粉

32

35．37

1015．87

1122．86

42．33

46．79

1067．16

1179．21

H2O

10．5%

膨润土

0．67

0．75

21．27

23．81

0．89

0．99

22．7

24．64

H2O

12%

除尘灰

0．61

19．36

0．81

20．3

焙

烧

后

球团矿

30

952．38

39．68

1000

返矿

2．665

84．60

3．53

89

除尘灰

0．61

19．36

0．81

20．3

排放粉尘

0．005

0．16

0．0067

0．16

3.4煤气

目前国内大部分8m2竖炉球团焙烧使用的燃料为高炉煤气。

代县泰丰矿业有限公司没有高炉，因此本设计8m2竖炉球团焙烧用发生炉煤气作为燃料，太钢的峨口铁矿有两座8m2竖炉均使用发生炉煤气，效果不错。

发生炉煤气的发热值为1350大卡／m3，即5.643×103KJ／m3。

发生炉煤气主要供竖炉和烘干炉使用，按年产30万吨球团矿计算，需消耗煤气量见表3—4。

煤气量消耗表表3—4

名称

项目

万m3／年

万m3／日

m3／时

m3／吨

使用压力（Pa）

竖炉

4220

13．4

5583

141

11760～13720

烘干炉

1512

4．8

2000

50．4

9800～11760

合计

5732

18．2

7583

191．4

根据计算，一座8m2竖炉的发生炉煤气用量为7500～8000Nm3／h，设计两座煤气发生炉，生产时一用一备，二期可再上一座煤气发生炉，与一期形成两用一备。

3.58m2竖炉设计指标及球团质量指标

3.5.18m2竖炉球团设计指标见表3—5

表3—5

序号

项目

单位

指标

备注

1

规模

万吨／年

30

酸性氧化球团矿

2

日产量

吨／日

952

3

小时产量

吨／小时

40

4

作业天数

天／年

315

5

年作业率

%

80．30

6

利用系数

吨／米2·时

4．96

7

竖炉热耗

千焦／吨

749683

18万大卡／吨

3.5.2成品球团矿质量指标见表3—6

表3—6

序号

项目

单位

指标

备注

1

球团矿品位

%

62

2

球团矿碱度

CaO／SiO2

0．2

3

球团矿SiO2含量

%

4．6

4

球团矿S含量

%

0．002

5

球团矿返矿率

%

6

6

球团矿FeO含量

%

2

第四章厂址选择

4.1厂址选择

山西省代县泰丰矿业有限公司新建8m2竖炉球团的厂址设在山西省代县新高乡赵村，位于阳明堡火车站东面，铁路南面，距火车站约1公里处。

地理坐标为东经112°52′15″，北纬39°00′15″。

京原铁路通过阳明堡火车站，108、208国道通过阳明堡镇，大运高速公路从阳明堡附近经过，交通运输极为方便。

此厂址地势较为平坦，给施工带来很大方便。

厂址距滹沱河1000m，水资源十分丰富，可保证8m2竖炉生产用水。

从代县县城北关11万伏变电站引35KV电到阳明堡，距离9km，在阳明堡建35KV变电站，可保证8m2竖炉生产用电。

4.2厂址的自然条件

4.2.1工程地质

厂区的地质为第四系冲积砂土，泰丰矿业有限公司已委托地质勘察部门进行了厂区的地质勘探，设计将根据勘察报告的结果进行地基处理的设计。

4.2.2地震烈度

根据国家地震总局有关文件规定，本地区的地震烈度为8度，设计按8度烈度设防考虑。

本地区主导风向为东北风。

第五章8m2竖炉生产工艺流程、主要

设施拟定和主要设备选型

5.1设计原则

设计原则是满足工艺生产要求，做到布局科学合理、结构紧凑、节省投资，符合环保规定。

采用新工艺、新技术，装备水平国内先进，保证产品质量。

5.2工艺流程

8m2竖炉生产工艺为：

生产球团的主要原料精矿粉由选矿厂用管道输送至球团厂的精矿料仓，膨润土用汽车运入膨润土仓库。

精矿料仓上配有10t抓斗起重机2台，膨润土仓库上部设有2t单梁起重机1台。

仓内设置有配料室。

抓斗起重机把原料抓入配料室中的4个30m3配料仓。

设置一个方仓贮存膨润土。

配料仓下设圆盘给料机，将料给入配—1皮带机。

膨润土仓下设螺旋给料机和螺旋配料秤，将秤好的膨润土送入配—1皮带机。

精矿粉和膨润土由配—1皮带机送入φ2200×18000圆筒烘干机烘干。

烘干后的物料经烘—1、磨—1、混—1、混—2、混—3五条皮带机将料送入造球室进行造球。

在烘干机的旁边设置一台φ3200×5300润磨机，烘干后的全部料或一部分料进入润磨机进一步细磨，细磨的目的是提高-200目以下粒度的比例。

磨好的粉料再送入混—2、混—3皮带机运至造球室，这个措施有利于提高成球质量。

润磨机进出料侧分别是磨—1、混—2两条皮带机。

物料贮入造球室2个料仓，进行造球。

2个料仓下部分别配有φ1600敞开式圆盘给料机和φ5500造球机，物料由圆盘给料机按量给入造球机进行造球，同时加入0．5～1%的水。

成球粒度达6～25mm后，由球—1皮带机送入φ102×1020的26辊圆辊筛进行筛分。

筛分后的合格料由球—2皮带机送入8m2竖炉焙烧。

筛下料由返料皮带机送入造球料仓继续造球。

生球送入竖炉经1250℃焙烧后，由竖炉下部区域冷却到500℃，然后通过齿辊卸料机，出炉后经振动给料机落入带式冷却机进行冷却后送入中贮仓。

中贮仓不设熟—2皮带机，将成品球送入成品筛分室进行筛分，合格料经成—1皮带机送至成品仓进行外销。

筛下料由汽车运往烧结厂做铺底料。

详见图一：

8m2竖炉球团工艺生产流程图。

5.3车间组成

8m2竖炉主要车间组成有：

原料仓库、配料室、干燥室、润磨机室、造球室、生球筛分室、竖炉焙烧室、成品筛分室以及鼓风机室、煤气加压站、煤气发生炉、水泵房、配电室等。

5.3.1原料仓库

精矿粉原料仓库为54×27米，膨润土仓库为24×9米，主要用于储存精矿粉和膨润土。

库内最大精矿粉储量约为15000吨，存量约15天。

膨润土仓库可储存600吨，存量约30天。

5.3.2配料室

配料室建在原料仓库内，有四个圆精矿仓分别装各种精矿粉，一个膨润土方仓，料仓容积30m2，直径4.5m，装料66t，矿粉比重2.2t／m2，膨润土比重0.8t／m2。

精矿仓下设圆盘给料机，膨润土仓下设螺旋输送机。

5.3.3干燥室

干燥室内装一台φ2200×18000圆筒烘干机，烘干机尾部建一座烘干炉，布置为逆向烘干，用发生炉煤气作为燃料。

煤气用量2000m3／h、烘干能力50t／h。

烘干机除起烘干作用外，还起混匀作用，一般脱水2～3%。

5.3.4造球室

造球室上层有贮仓2个，每个贮仓5.35m3、贮量约10t，每个贮仓下设敞开式圆盘给料机。

电机采用交流变频调速，可任意调整给料量大小。

每个圆盘给料机对应一台φ5500圆盘造球机，造球机能力约40t／h，按一用一备两台φ5500造球机设计。

5.3.5生球筛分室

生球筛分室主要设一台不锈钢管圆辊筛，辊筒φ120×1020，共26辊，间隙6mm，筛下物料返回造球料仓。

5.3.6竖炉焙烧室

设有8m2竖炉一座，土建结构分四层。

第四层为布料平台，标高20．00m，设竖炉布料机一台，皮带机上料。

第三层为燃烧室平台，标高14．30m，煤气、助燃空气管道布置于三层、四层平台之间，燃烧室中心标高为16．05m。

第二层为辊式卸料机平台、设有φ600的齿辊7根和液压传动站，标高8．7m，第一层与第二层之间设有电机振动给料机2台、带式冷却机一台。

5.3.6.1竖炉燃烧室热工参数

8m2竖炉燃烧室设计参数如表5—1

表5—1

燃烧室

容积

m3／个

数量

个

燃烧强度

KJ／m3．h

最大煤气

用量

Nm3／h

最高

使用压力

Pa

最高

使用温度

℃

11

2

1453500

6000

17640

1300

5.3.6.28m2竖炉主要热工参数

8m2竖炉主要热工参数见表5—2

8m2竖炉主要热工参数表5—2

序号

名称

数值

单位

备注

1

焙烧燃耗

749683

KJm3／h

2

煤气量

5583

Nm3／h

3

助燃风量

5440

Nm3／h

4

燃烧室温度

1150

℃

5

焙烧温度

1200

℃

6

燃烧室废气量

13770

Nm3／h

7

燃烧室压力

7840

Pa

8

燃烧室废气中氧含量

5．58

%

9

烘床温度

650

℃

10

排矿温度

500

℃

11

炉顶废气量

49770

Nm3／h

12

烟罩温度

125

℃

13

水蒸汽量

4102

Nm3／h

14

炉顶漏风率

16．54

%

15

除尘废气量

53872

Nm3／h

16

废气温度

115

℃

17

废气含尘量

15

g／m3

5.3.7成品筛分室

设置TZS—150—300振动筛一台，筛分能力100t／h。

5.3.8润磨机室

润磨机室内设φ3200×5300润磨机一台，10t单梁桥式起重机一台。

润磨机主要作用是增加精矿粉-200目粒度含量的比例。

5.3.9鼓风机室

该室内安装有D700—11，Q=700m3／min，P=23．7Kpa离心鼓风机一台，作为冷却风机，安装AI250—1．3，Q=250m3／min，P=29．4Kpa离心鼓风机一台，作为助燃风机。

5.3.10煤气加压站

该室布置有AI250—1.04/1.265，Q=250m3／min，P=26．5Kpa煤气离心鼓风机两台，供煤气加压用。

5.3.11煤气发生炉

本工程配套两座φ3000煤气发生炉，供发生炉煤气作为8m2竖炉的燃料，生产过程中一用一备。

第六章设计方案

6.1电气

6.1.1供配电

8m2竖炉主要用电设备为润磨机电机、鼓风机电机、煤气加压电机、水泵电机、除尘风机电机等。

根据上述情况，拟设置10KV变电所一座，电机控制中心六座，分设在配料、造球、竖炉、水泵房、煤气加压站和除尘风机房。

全厂装机容量约3429KW，计算负荷约为2608KVA。

10KV开关柜拟选用目前国内较先进的中置式开关柜。

根据工艺要求及负荷性质，10KV母线拟采用单母线分段运行方式，正常情况下，母联断开。

8m2竖炉低压系统装机容量约2079KW，计算负荷约1583KVA，根据负荷性质，拟设置二台S9—1250动力变压器，低压母线采用单母线分段运行方式。

正常情况下，母联断开，每台变压器各带约63%负荷，事故情况下，考虑变压器短时过负荷，可保证Ⅰ、Ⅱ级负荷供电。

6.1.2传动

8m2竖炉各设备均采用交流电机拖动，其中润磨机主电机、离心鼓风机及竖炉引风机电机为10KV电机，其余均为380V低压电机。

配料圆盘给料机、螺旋给料机、造球圆盘给料机及竖炉布料车、排料装置采用交流变频调速装置，以达到调节速度之目的。

220KW煤气鼓风机电机，采用软起动器起动，保证机械设备平稳加速，降低电流峰值，减少大电机起动对电网上其它负荷的影响。

其余电机均采用全压直接起动方式。

6.1.3自动化控制

根据工艺设备按工艺流程分成三大系统。

配料、烘干、润磨、矿粉运输及配料除尘为Ⅰ系统；造球、生球运输、风机、水泵、烟气除尘及竖炉为Ⅱ系统；成品运输及成品除尘为Ⅲ系统。

其中各大系统中又分几个小系统。

根据工艺要求，各系统分别采用集中联锁、局部联锁、机旁事故停车等控制方式，可在操作台上集中操作或机旁手动操作（不纳入PLC系统）；部分无联锁要求的设备采用在操作台上集中操作或机旁操作；各系统设有设备运行信号，事故音响灯光信号显示。

综上所述，本系统工艺具有较严格的控制要求，使用继电联锁又不易达到集中远程自动控制，故本工程采用一套配套远程Ⅰ／O终端站方式的PLC控制系统，以实现工艺要求的各种联锁、操作方式选择等功能。

在竖炉控制室设一个操作站以实现全线各系统电控设备的监控与数据管理。

电气PLC与各远程Ⅰ／O站之间及电气与计器PLC之间，通过PROFIBUS网，实现数据的传输。

PLC主机设在竖炉控制室内，远程Ⅰ／O站分设在各系统控制室内。

6.1.4照明及防雷接地

竖炉及配套设施中，除控制室、配电室、变电所设置事故照明外，其余均设一般工作照明，照明电压为220V，照度值按国家现行标准并参照工艺的具体要求确定。

竖炉球团工程按有关规定作必要的防雷设施和保护接地系统。

6.1.5安全防火

为确保电气设备安全运行，控制室、配电室、变电所设置防火自动报警装置和消防设施。

6.1.6主要技术指标见表6—1

主要技术指标表

表6—1

序号

名称

单位

数量

备注

1

2

3

4

5

1

供配电电压等级

⑴低压用电设备

V

380／220

⑵高压用电设备

V

10000

2

电机容量及台数

⑴低压电机台数及容量

a装机容量

KW

2079．57

b工作容量

KW

1643．83

c电机总台数

193

d电机工作台数

168

⑵高压电机容量及台数

a电机容量

KW

1350

b电机台数

3

3

计算负荷

⑴低压用电设备

a有功功率

KW

1205

b无功功率

KVar

1027

c视在功率

KVA

1583

d自然功率因数

cosφ=0．76

⑵高压用电设备

a有功功率

KW

1080

b无功功率

KVar

810

c视在功率

KVA

1350

d自然功率因数

cosφ=0．8

4

耗电量

⑴单位耗电量

KWh／t

57.58

⑵年耗电量

KWh／t

17.27×106

按年产30万吨球团计

6.2计控

6.2.1设计范围及依据

根据工艺要求，8m2竖炉球团工程仪表设计包括了以下内容：

精矿粉与膨润土配料控制系统；竖炉本体及汽化冷却系统；电除尘及布袋除尘系统；煤气加压机和助燃风机系统；水处理系统。

6.2.2装备水平及设备选型

精矿粉与膨润土配料采用计算机控制，选用技术较先进、成本较低的PCS7系统，可以完成实时数据处理、工艺流程画面显示，新建配方和修改配方等功能。

焙烧室、竖炉本体、汽化冷却、混料烘干系统拟采用另一套PCS7系统完成各生产过程物理量显示和控制。

主要调节参数为两个焙烧窑煤气、空气混合比控制。

6.2.3主要检测