回转窑球团生产线技术改造项目可行性研究报告.docx
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回转窑球团生产线技术改造项目可行性研究报告
芜湖新兴铸管有限责任公司
回转窑球团生产线技术改造项目
可行性研究报告
一、总论
1.1项目名称、承办单位及负责人
项目名称:
回转窑球团生产线技术改造
承办单位:
芜湖新兴铸管有限责任公司
建设地址:
芜湖新兴铸管有限责任公司生产厂区(原芜湖钢铁厂区)
1.2项目承办单位基本情况
1.3项目提出的背景
1.3.1目前高炉炉料情况及项目的提出
炼铁用原料情况
品名
Tfe
FeO
SiO2
CaO
MgO
S
P
R2
烧结
54.11
12.27
6.44
11.11
3.21
0.03
0.06
1.73
土烧
53.01
22.65
13.63
3.51
3.23
0.08
0.07
0.29
当涂
54.31
16.23
0.034
0.40
余冲
53.43
6.69
0.966
0.02
泽乾
52.66
11.14
0.599
0.12
马坝
55.72
4.64
0.273
0.10
目前,公司炼铁以高炉不加酸、碱溶剂为目标,不固定烧结矿碱度来组织生产,随高炉其他含铁料加入量的多少及二氧化硅含量随时调整烧结矿碱度。
由于自产烧结矿碱度相对较低,既影响高炉指标,又造成烧结矿长时间储备产生粉化,造成生产混乱。
国内炼铁业通过多年生产实践,普遍认为炼铁高炉最合理的炉料结构为高碱度烧结矿配加酸性球团,实现全熟料冶炼,并尽量减少或取消熔剂加入量。
公司烧结系统技改工程完成后,烧结矿质量稳定性大大增强,但目前公司无酸性球团生产线,市场上也难以买到酸性球团。
为满足高炉大修技术改造扩能后对原料的需求,实现高炉原料结构的进一步优化,降低原燃料消耗,公司提出了利用链篦机-回转窑工艺生产氧化球团的设想。
链篦机-回转窑法生产球团矿是目前国际、国内成熟的生产工艺,具有对原料的适应性强、焙烧均匀、球团质量好的特点。
采用链篦机-回转窑生产酸性球团,可大大改善公司高炉炉料结构,是稳定炉况、提高产量、降低焦比的有利措施。
1.3.2项目建设的有利条件
1)球团生产所需主要原料有保障。
安徽省境内有较为丰富的铁精粉资源,品位在58%-65%。
公司位于芜湖市城南工业区,西依长江,北临青弋江(长江支流),东接皖赣铁路,水陆交通运输十分方便。
公司目前使用的铁精粉与球团生产使用的铁精粉成分大体相近,只要合理选择铁精粉供方,适当提高铁精粉粒度或适当增加黏结剂加入量,完全可以满足球团生产需要。
2)公司控股股东新兴铸管股份有限公司已经积累了丰富的回转窑法酸性球团生产经验,公司另一股东新兴铸管集团有限公司技术中心具有雄厚的相关技术设计能力,可为本项目提供技术及人员培训等方面的支持;
3)公司有部分可供利用的厂房和富余场地。
综上,公司决定建设回转窑球团生产线。
1.4研究的工作范围
本可行性研究报告,就以回转窑为中心建设球团生产线技改工程,从生产规模、工艺技术、原材料消耗、能源消耗、总图运输、公用工程、环境保护、劳动定员、实施计划和经济效益各方面进行论证,以探求该项目技术上是否先进可行,经济上是否合理。
1.5编制的依据、原则、工作制度及协作关系
1.5.1编制依据
1)《关于芜湖新兴铸管有限责任公司技术改造规划项目开展前期工作的通知》(皖经贸投资函[2003]497号)
2)芜湖新兴铸管有限责任公司可行性研究任务委托。
3)公司提供的有关图纸资料。
1.5.2编制原则
1)尽量利用现有设备、储库及其它辅助设施,尽可能减少改造投资。
2)注重技术进步,尽可能选用先进、可靠、节能设备。
3)球团质量应符合有关标准要求,满足炼铁需要。
1.5.3工作制度
工作天数330天/年
三班工作制
年时基数7920小时/年
1.5.4协作关系
球团矿生产所需原料精矿粉、膨润土、烟煤等外购,成品输送到炼铁,粉料复用于球团生产或送烧结分厂回用。
1.6项目的基本内容
利用公司现有空余场地和部分厂房,新建链蓖机-回转窑氧化球团生产线,形成年产70万吨球团生产能力。
1.7产品标准及生产规模
1.7.1产品标准
本项目产品为经冷却的酸性球团矿,品位Tfe64.5%,R≤0.3,球团矿粒度6~20mm,<6mm粉末,<5%。
产品符合1992年3月由国家技术监督局批准颁布的球团矿质量标准。
1.7.2生产规模
年产球团70万吨。
1.8主要技术经济指标
本项目主要经济指标如下表:
序号
指标名称
单位
数据
备注
1
生产规模
万吨
70
2
投资总额
万元
5968
其中:
固定资产投资
万元
4968
流动资金
万元
1000
3
建筑面积
平方米
9800
其中:
新建
平方米
8030
利旧
平方米
1770
4
设备数量
台(套)
79
5
职工人数
人
120
6
工序能耗
kg标煤/t
77.66
7
原料消耗
精矿粉
万吨
73.50
干基
膨润土
万吨
1.88
干基
8
球团质量
粒度
mm
8-25
品位
%
62
强度
N
≥1500
二元碱度
<0.3
6
正常年总成本
万元
27268.71
单位成本
元/吨
389.55
7
正常年效益
万元
815.81
8
投资回收期
年
9.09
1.9结论
本项目采用了链篦机-回转窑法球团生产工艺,它是目前国际、国内成熟的工艺技术,具有对原料的适应性强、技术先进、球团质量好等特点。
球团矿的开发与生产,可以满足公司高炉大修技术改造后对原料的需求,解决了熟料不足、外购成本高、质量不稳定的问题,降低了生产成本;同时使公司高炉生产的炉料结构趋于合理,有利于高炉稳产、高产,降低焦比;而且项目投资少,建设快,不仅具有较好的直接经济效益,还给公司高炉生产带来明显的间接经济效益,并为社会提供一些就业机会而具有一定的社会效益。
本项目技术上先进可行,经济上合理,经济和社会效益明显,项目可行。
二、工艺技术方案
2.1工艺方案
2.1.1工艺方案比较
目前国内外工业化生产球团的方法主要有竖炉法、带式烧结机法和链蓖机-回转窑法三种,带式烧结机法和链蓖机-回转窑法都具有产品质量好、单机生产能力大、可使用多种燃料等特点。
据国外有关资料介绍,链蓖机-回转窑法无论是在生产性能,如生产粉化率等,还是在产品质量指标,如还原性能、转鼓指数、抗压强度、膨胀指数等方面,都优于带式烧结机法,而且操作费用要低20%左右,单位产品电耗要低50%。
我国链蓖机-回转窑法生产氧化球团技术开发较晚,1982年在承德钢铁厂首先建成了一个2.4×23.75m链蓖机-Ф3.5×30m回转窑球团车间,目前年产球团矿40万吨。
其后首钢迁安矿业公司于1986年也建有一条4×41m链蓖机-Ф4.7×35m回转窑法球团生产线,2000年年产已达100万吨。
新兴铸管股份有限公司2002年7月也建成了一条2.8×36m链蓖机-Ф3×30m回转窑法球团生产线,年产球团矿40万吨。
他们多年的生产实践,在设计、施工、设备制造和生产操作等方面提供了成熟的经验和可靠的依据。
2.1.2工艺流程的确定
参考新兴铸管股份有限公司和首钢迁安球团厂生产的成功经验,结合公司的具体条件,本项目采用链蓖机-回转窑法生产工艺,工艺流程见图一。
2.2含铁原料、粘结剂和燃料
2.2.1原燃料构成
含铁原料为酸性精粉,粘结剂为膨润土,具体成分见下表。
球团原料成分构成表
原料
名称
TFe
Fe2O3
FeO
SiO2
CaO
MgO
Al2O3
S
水分
IL
精粉
66.50
25
3.40
1.80
1.40
0.46
0.20
9.00
膨润土
3.35
57.56
4.37
0.97
16.98
14.24
球团生产燃料采用公司高、焦混合煤气,气体成分如下:
高、焦煤气成分表
气体成分
H2
CH4
CO
CnHn
CO2
N2
O2
H2O
QD
焦炉煤气
58.1
24.9
5.86
2.15
2.35
3.9
0.39
2.30
16490
高炉煤气
1.44
0.19
25.63
13.29
54.71
0.18
4.18
3344
2.2.2原燃料消耗
按年产70万吨球团计算,原燃料消耗如下表:
原料、产品称
年用量(万吨)
小时用量(t/h)
成品球产量
70
85.78
铁精粉(干基量)
73.5
90.07
膨润土(干基量)
1.876
2.30
铁精粉(湿基量)
80.5
98.65
膨润土(湿基量)
1.953
2.39
成球加水量
2.859
3.50
2.3工作制度及年时基数
工作天数330天/年
三班工作制
年时基数7920小时/年
2.4主要工艺和设备选型
2.4.1铁精粉的储存
新建精粉堆场,建一条卸精粉铁路,新建精粉储库,铁精粉储备量不少于21000吨,约10天用量。
设5个精粉配料仓,通过抓斗将铁精粉送入料仓,以备配料。
2.4.2配料
配料仓下采用5台圆盘给料机及配套皮带称,通过皮带称加自动变频调速控制来准确计量。
新建2个膨润土仓,容积30m3;出口装有2台螺旋秤,可以减少扬尘,铁精粉和膨润土按一定比例进行配料。
2.4.3烘干
由于铁精粉夏季水分含量过大,有时水分超过10%,而冬季铁精粉又容易结块,因而必须对铁精粉进行烘干,使铁精粉水份降至7%以下,烘干机规格为φ3.6×14m,倾角3%,台时产量最高120吨,烘干机的燃烧炉采用高炉煤气加热,烘干机的烘干过程也是对铁精粉和膨润土的混合过程,铁精粉水份适中时烘干机只起混合作用。
2.4.4润磨
由于本地精粉粒度偏粗,与精粉造球标准(200目大于80%)相差甚远,需要对烘干过的精粉进行润磨,既提高精粉粒度,又增加精粉表面活性,润磨的过程也对铁精粉和膨润土进一步行混匀的过程。
极有利于造球。
润磨机规格为φ4.0×5.6,台时产量80吨/小时。
2.4.5造球
采用4台φ5.5m圆盘造球机,其中3台运行,1台备用,台时产量为30—50吨/小时。
每台圆盘造球机都设有相应的料仓和圆盘给料机。
2.4.6布料、筛分
由于梭式皮带和摆动皮带布料都有一定缺陷,通过增多圆滚筛个数,使生球在圆滚筛上自动发散布料成为一种可能,采用2台圆辊筛,上辊间隙20mm,下辊间隙6mm,将大于20mm和小于6mm的不合格品分别返回料仓,重新造球。
2.4.7干燥、预热
采用1台2.8×36m链蓖机,台时产量为60—120吨,湿球通过布料辊筛以150mm左右厚度均匀地布满蓖床。
链蓖机采用两室两段式加热,干燥室温度为200—270℃,预热室出球温度出球控制在800—1050℃,利用窑尾高温气体被系统风机反复抽出打压在链蓖机内循环使用,将生球干燥并预热。
2.4.8焙烧
回转窑规格为φ4.0×30m,斜度3.5%,球团在窑内停留时间控制在30分钟以内。
干燥预热后的球团在窑内经受高温焙烧、固结、还原。
窑内温度控制在1200±50℃,回转窑转速1.2转/分钟,填充率7%,计算得回转窑产量70吨/小时。
回转窑烧高、焦混合煤气。
2.4.9冷却、储存
采用环冷机冷却,环冷机中径φ12.5m,台车宽度1.5m,有效冷却面积40m2,冷却时间40分钟左右。
40m2环冷机加处理量为70万吨/年。
设3台冷却风机,对环冷机进行鼓风冷却,热风风箱分为三段,高温段气体引至回转窑做助燃风;中温段气体引至链蓖机低温干燥段;低温段气体直接排空。
冷却后的球团通过皮带机送至成品库。
2.4.10除尘系统
新上86m2电除尘及部分岗位除尘设备,使整个环境烟气达标排放。
2.5项目主要设备明细
本项目主要设备如下表。
序号
设备名称
规格型号
数
量
重量(t)
价格(万元)
备注
单重
总重
单价
总价
一
配料系统
30
353
510
1
精粉仓
4
15
60
18
72
2
皂土仓
30m3
2
8
16
12
24
3
圆盘给料机
Φ1600
4
3
12
4
16
4
螺旋秤量装置
2
5
10
5
1#皮带机
B=800
1
8
6
皮带称
B650
4
5
20
7
烘干机
Φ3.6×14
1
42
42
8
2#皮带机
B=800
1
3
9
3#皮带机
B=800
1
3
10
4#皮带机
B=800
4
4
11
5#皮带机
B=800
1
3
12
6#皮带机
B=800
1
3
13
7#皮带机
B=800
1
6
14
润磨机
Φ4.0×5.3
1
265
280
15
皂土发送装置
2
16
二
成球系统
23
228
445
1
原料仓
35m3
4
12
48
15
60
2
电动葫芦
2t15m
1
3
3
单梁吊10t
L=7.5m
1
8
4
圆盘给料机
Φ1600
5
4
20
8
40
5
成球盘
Φ5500
5
32
160
60
300
6
8#皮带机
B=800
4
3
12
7
9#皮带机
B=800
1
10
8
10#皮带机
B=800
1
8
6
11#皮带机
B=800
1
4
三
焙烧、冷却系统
26
1595
1927
1
链蓖机
1
560
580
2
链蓖机管道系统
100
60
3
回转窑
380
350
4
环冷机
1
420
320
5
环冷机平台、管道
120
100
6
电除尘器
1
208
7
成品1#皮带机、
1
3
8
成品2#皮带机、
1
15
12
9
成品2#皮带机
1
16
10
粉尘拉链机
6
6
30
11
斗式提升机
2
10
30
12
风机(链-链)
1
30
13
风机(窑尾)
1
30
14
风机(一次)
1
3
15
风机(环冷机)
1
10
16
风机(环冷机)
2
20
17
风机(环冷配套)
1
5
19
风机(环--链)
1
30
20
窑头罩,窑头窑尾密封
1
30
21
高、焦煤气烧嘴
1
10
22
多管除尘器
2
50
四
电气设备
200
1
电器设备
50
2
仪表控制设备
150
合计
79
2176
3082
三、公用配套设施
3.1给排水
3.1.1水量消耗
本项目生产用水如下表。
序号
用水部位
用水
点数
单点用水量(m3/h)
总用水量(m3/h)
水温
(℃)
水压
(Mpa)
1
链篦机上托轮
42
5
210
35
0.3
2
链篦机传动
4
8
32
35
0.3
3
润磨机轴承
4
5
20
35
0.3
4
圆盘造球机
3
2
6
35
0.3
5
回转窑
16
3
48
35
0.3
5
风机冷却
16
3
48
35
0.3
6
其他用水点
30
35
0.3
合计
394
3.1.2泵房改造
本次改造拟增加两台IS200-150-315型泵(Q=240-460m3/h,H=37-28.5米,N=55KW),一开一备供设备冷却用水。
增加两台IS200-150-315A型泵(Q=219-420m3/h,H=30-23米,N=45KW),一开一备供冷却塔,增加一台500吨/小时的玻璃钢冷却塔冷却塔。
3.2动力消耗及电控系统
3.2.1煤气消耗
高、焦炉煤气消耗表
项目
高炉煤气(m3/h)
焦炉煤气(m3/h)
烘干机
10000
回转窑
16500
5700
蒸汽消耗只在煤气管网吹扫和车间冬季采暖,蒸汽耗量较少。
3.2.2电力及电控
3.2.2.1设计依据
《钢铁企业电力设计手册》及各专业提供的设计资料。
3.2.2.2设计内容
低压负荷:
1850kw
高压负荷:
3350kw
1)变压器室和低压室利旧。
2)新增1000KVA变压器和主控室。
车间配电根据需要均设低压配电屏,电源从配电屏至各用电设备。
配电屏选用GGD型低压开关柜。
3)值班室内外供电线路及照明工程。
室内外线路本着实用美观的原则全部采用电力电缆敷设。
各车间根据照度要求,全部采用新型、高效、节能卤素灯。
3.2.2.3电气热工仪表控制
该系统由一台西门子S7-300可编程控制器及一台PIII550工控机(带显示器)、低压传动控制屏组成,对被控设备进行操作控制、跟踪显示、程序设定。
3.2.2.4车间配电、厂区域的室内外供电线路及照明工程
1)车间配电根据需要均设配电屏,电源再从配电屏至各用电点。
配电屏选用GGD型低压开关柜。
2)室外线路本着实用、美观的原则全部采用电力缆敷设。
各车间根据照度要求,全部采用新型、高效、节能卤素灯。
3.3仪表、自动化
3.3.1设计原则
仪表自动化的设计原则是保证工艺生产过程的稳定,产品产量、质量的提高,保证人员、设备的安全生产,加强对原料、能源、成品的计量管理,以节省能源、降低生产成本,提高经济效益为目的,为了保证主要生产环节的参数稳定,设置必要的控制系统。
3.3.2设计范围
设计范围主要包括环冷机系统、回转窑系统、链蓖机系统、环境除尘系统、抽风机系统几部分。
3.3.3主要检测几控制项目
设24点温度检测、20点压力检测。
部分料位计
3.3.4仪表设备选型
控制系统采用西门子S7-400可编程控制器为主控设备,执行现场模拟数据采集,窑温自动控制。
显示及操作系统采用两台研华工控机实现参数输入及生产数据输出、现场模拟显示及数据打印,上位机组态采用西门子WINcc软件,该组态软件与S7-300编程软件STEP7紧密集成,可直接使用STEP7变量表,并对PLC硬件故障进行诊断。
PLC和上位机之间用西门子多点接口(MPI)进行数据交换。
上位机配有一块VGA分配器,可配多台显示器同时供值班室、调度等显示现场模拟图和工作数据。
各种生产数据由一台打印机打印。
压力、差压变送器采用中日合资生产的EJA智能变送器。
四、总图运输
4.1总图布置设计原则
总图布置依据充分利用公司的场地、厂房、原有设施,运输顺畅,工艺流程合理的原则进行布置。
厂区布置主要满足工艺流程顺畅,管线短捷,方便生产,符合国家现行的防火、防爆、卫生、安全、环保等规范,结合本地气象、地质、地形等自然条件,并满足运输要求。
4.2总平面布置
本项目总占地面积13000平方米(含绿化面积)左右,球团生产线初步规划布置在综合料场西边,靠近烧结厂一侧,具体布置详见总平面布置图。
4.3运输
4.3.1厂外运输
进厂主要原料可采用铁路运输,运至综合料场,膨润土也可采用公路运输。
4.3.2厂内运输
在原料通廊上方新建一条皮带通廊,向东延伸至烧结通廊处,成品球团通过新建皮带通廊运至高炉矿槽。
部分落地料通过汽车运至炼铁。
五、土建工程
球团矿生产线布置在综合料场西边,属一狭长地带,地表承载力良好。
5.1气象资料
芜湖市属北亚热带季风性气候区,四季分明,温暖湿润,降雨量充沛,雨量最多的5-8月份占全年总降雨量的50%以上。
年平均气压101.42Kpa
历年平均气温16℃
月平均最高气温31℃
月平均最低气温-3.9℃
极端最高温度39.5℃
极端最低温度-13℃
最高风速28m/s
历年平均降雨量1192mm
最大年降雨量1907mm
最小年降雨量566mm
日最大降雨量233mm
全年低于+5℃的天数60天
主导风向以东北风为主,其次为西风和东南风
5.2自然条件
标准风荷载40Kg/m
标准雪荷载40Kg/m
最大冻结深度0.2m
地震基本烈度6度
5.3工程地质概况
根据钻探揭露与土工试验在勘测范围内分层如下:
Ⅰ层为填土层,层厚0.3-4.6m
Ⅱ层全新统冲击亚粘土层,层厚0.8-2.5m
Ⅲ层为上更新统冲击层,层厚3.1-8.0m
Ⅳ层为上更新残积亚粘土层,层厚0.2-0.5m
Ⅴ层为三迭系泥质砂岩强风化层
本区处于地震烈度6度区,按7度设防,建筑场地类别为二类。
5.4建筑面积
5.4.1建筑面积
本项目使用的生产及辅助建筑总面积为9800平方米,其中新建8030平方米,利旧1770平方米。
5.4.2建筑结构选型
精粉储库、强力混料室、润磨机房、烘干机房及其进出料通廊都为单层工业厂房;成球室厂房和链蓖机厂房分别为高架两层工业厂房结构。
六、能源分析
6.1能耗指标及分析
按年产70万吨球团计算,本项目年总能耗为54362.98吨标煤,工序能耗77.66kg/t,详见下表:
能耗指标计算表
能源
项目
单位
折算率
单位耗量
(/t)
单耗折标
(kg/t)
年折标煤
(t)
水
t
0.257kg/t
0
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