先進電弧爐短工藝流程可行性研究報告

1 先進電弧爐 短工藝流程 可行性研究報告 2 目 錄 一、 節(jié)能 煉鋼工藝 . 1 二、 供電 .、 自動化控制系統 .、 給排水設施 .、 通風除塵設施 .、 燃氣設施 .、 熱力設施 .、 檢驗設施 . 、 土建 . 、 投資估算 . 一、 公司簡介 . 1 頁 共 20 頁 先進電弧爐 短工藝流程可行性研究報告 一、 節(jié)能 煉鋼工藝 1、 概述 年產 50 萬噸短流程綠色 煉鋼廠 配置 60t 超高功率 交流電弧爐 一座 ，電爐 配置一套 廢鋼預熱成套設備， 利用電爐四孔高溫煙氣加熱爐料，以提高電爐產量和節(jié)省電能，經過預熱通道后的尾氣仍有650的溫度需進入余熱鍋爐 再次利用，并將尾氣溫度降低至 204以下，最后與電爐的二次煙氣混合經布袋除塵器凈化外排。電爐節(jié)能煉鋼工藝流程如下：四孔爐氣廢鋼預熱通道重力沉降與余熱鍋爐一次煙氣混合布袋除塵器排氣筒。 電爐節(jié)能煉鋼 廢鋼預熱輸送成套設備是當今最先進、清潔、節(jié)能和利于環(huán)保的煉鋼技術、設備，已 被河南 舞鋼、冀南特鋼 、湖北華鑫特鋼、 蕪湖新興鑄管有限責任公司 、越南 鐵公司、 世界頂尖鋼鐵企業(yè)韓國浦項制鐵 家港不銹鋼公司 等企業(yè) 廣泛采用 。 第 2 頁 共 20 頁 其工藝過程，能預熱輸送槽內的廢鋼，能夠節(jié)約電能和化學能，同時也改 善了 工作環(huán)境 ，沒有料籃加料過程中產生的二次煙塵，同時一次煙氣預熱廢鋼后仍以高溫離開預熱段，保證了煙塵中污染物的完全燃燒，避免了有味氣體的產生。 連續(xù)式加料預熱系統冶煉熔池平穩(wěn)，和料藍加料的電爐相比顯著降低了對 電網產生的沖擊。和其它爐型相比，連續(xù)式加料技術可降低車間內噪音 和粉塵明顯改善工作環(huán)境，由于這是一種高效的技術，可以減小和降低電爐、變電所、布袋除塵及冶煉設備的投資，提高了 整個車間生產效率。 2、 連續(xù)式加料工藝 連續(xù)式加料先進工藝是一種電爐煉鋼工藝，通過特殊的在線輸送設備達到連續(xù)加料，預熱爐料而進行冶煉 ，而煙塵排放量少和噪音較小，改善環(huán)境。特殊的輸送設備連續(xù)把廢鋼送到爐內，進入預熱段的爐料和電爐煙氣逆向相遇，煙氣的余熱和 燃燒熱共同連續(xù)預熱了廢鋼，預熱后的廢鋼加入電弧爐內冶煉。連續(xù)式加料電弧爐工藝的特點為留在爐內鋼水直接熔化廢鋼。電能用來加熱鋼液而不像傳統式的頂裝料工藝用電弧直接熔化廢鋼。由于這獨特的冶煉特點，連續(xù)式加料電爐冶煉溶池平穩(wěn)，極大減小了頂裝料工藝存在的電壓波動和閃爍， 第 3 頁 共 20 頁 交流電爐配連續(xù)式加料系統比直流電爐采用頂裝料工藝的電壓波動小，維護費用也低。 3、 冶煉周期縮短 10 15分鐘； 4、 年 產量 提 高 10%以上； 5、 每噸鋼可節(jié)電 6、 電爐采用連續(xù)操作，供電曲線平穩(wěn)， 與傳統電爐相比所需要的裝機容量小 20%左右 ，一般可以降低 5%的增容電費 。 7、 電極消耗減少 耐火材料消耗減少 5%； 8、電爐熔池連續(xù)處于精煉狀態(tài)，降低了渣中的 量以及扒渣的金屬損失，一般提高金屬收得率 預計可達到 94%的收得率。 9、 噸鋼煙塵產生量由 1720低到 11 10、 噸鋼釋放的 0 30%； 11、 生產現場含塵量小于 103； 12、 二惡英和 排放量達到發(fā)達國家排放標準。 13、 風機功率相應減少 30%。 14、 充分進行了余熱利用：在輸送段上可將廢鋼預熱至 450以上，后部余熱可通過余熱鍋爐產生蒸汽來發(fā)電或采暖，鍋爐出來的煙氣基本上可以直接進入袋式除塵器進行除塵。而傳統電爐系統煙氣則需要經過水冷管道、機力冷卻器等設備，要消耗大量能源來進行降溫后方可將煙氣通到除塵器，而煙氣所攜帶的能量則被完全浪費掉。 15、 節(jié)省閃爍控制系統（ 需安裝一套控制諧波的電容系統（ 第 4 頁 共 20 頁 16、 電爐連續(xù)精煉周期內，噪聲 低于 80 分貝以下 。 17、 電爐以連續(xù)熔化 、精煉的方式操作，也可得到低的磷、硫含量。 18、 煉鋼系統主體工藝設備配置 整條短流程生產線中的煉鋼部分采用 ： 廢鋼預熱加料裝置 超高功率電爐 鋼水 爐外精煉 方坯 連鑄 短流程 生產工藝 ， 配置 了一座 60流電弧爐、一座 60米 5 機 5流方坯連鑄機。 19、 生產規(guī)模及產品方案 1）生產規(guī)模 煉鋼廠每年生產鋼水 鑄坯 50 萬噸。 2）鑄坯規(guī)格 鑄坯斷面 120 120、 150 150、 220 220尺長度 3、 6m 3）生產鋼種 生產鋼種 碳素結構鋼和優(yōu)質碳素結構鋼 20、 主要 工藝設備 設計 選型 1） 電爐容量的選擇 根據生產規(guī)模，設計選擇公稱容量 60t，平均出鋼量 65t，變壓器容量 450%的交流電弧爐。 2） 爐外精煉裝置型式的選擇 設計 選 用 鋼包精煉爐 的主要功能為 ： 電弧加熱、 第 5 頁 共 20 頁 造渣精煉、合金添加及底吹氣體攪拌 ，同時配備喂絲機，必要時對鋼水成分進行微調。 3） 連鑄機機型選擇 根據棒線材軋機對坯料規(guī)格的要求，設計決定采用一臺 機 5流全弧形方坯連鑄機，鑄坯直接熱送至軋鋼廠。 4） 電爐除塵方式選擇 電爐煙塵的捕集方式 采用 屋頂煙罩 與半密閉罩結合的型式，即導流式屋頂罩。 配備 熱鍋爐及布袋除塵器。 5） 電爐出渣工藝的選擇 出渣方式選擇爐前熱潑渣工藝，該工藝無需中間翻渣場及設備，基建投資低；無需渣罐及渣罐的維修，生產管理費用低；操作人員少。 6) 電爐修爐工藝的選擇 為提高生產率，減少修爐對電爐作業(yè)率的影響，采用吊換爐殼的修爐方式。 21、 電爐 車間 生產能力計算 1） 電爐（ 60t）主要技術參數 序號 項 目 單位 數 量 備注 1 爐殼直徑 5600 2 額定出鋼量 T 65 3 留鋼量 T 20 4 電極直徑 500 5 電極分布圓直徑 1150 第 6 頁 共 20 頁 序號 項 目 單位 數 量 備注 6 電極升降 速度 m/7 電爐傾動角度 出鋼 /出渣 () () 20/12 8 爐蓋提升行程 00 9 爐蓋旋轉角 () 70 10 液壓介質 水乙二醇 11 液壓工作壓力 2 12 電爐變壓器額定容量 5 13 電爐變壓器一次電壓 5 14 電爐變壓器二次電壓 V 700 400 2） 連鑄機年產量 鋼水年產量 104t 鋼水至鑄坯收得率 96 連鑄機年有效作業(yè)率 連鑄機年產量 104 96%=50 104 22、 主要原材料供應及質量要求 1） 煉鋼年需要廢鋼 噸、需要生鐵 2） 煉鋼年需要各類鐵合金約 噸。 3） 煉鋼生產年需要冶金石灰約 ，由市場采購供應。 4） 煉鋼生產年需要電極 1750 噸，其中電爐用 500 超高功率電極 1500噸；鋼包爐用 350電極 250噸 。 5） 煉鋼 生產年需要耐火材料 噸 。 第 7 頁 共 20 頁 23、 主要工藝設備配置技術參數 1） 鋼包爐主要技術參數 序號 項 目 單 位 數 量 備 注 1 鋼水額定容量 t 60 2 鋼包 鋼包殼內徑 鋼包總高度 (含包腳 ) 鋼包內襯厚度 熔池直徑 自由空間 mm mm mm mm 3150 3500 300 2400 600 3 鋼包爐變壓器額定容量 4 鋼包爐變壓器一次電壓 5 5 鋼包 爐變壓器二次電壓 V 2206 平均 升溫速度 / 7 電極 分布 圓直徑 620 8 電極直徑 50 9 電極上升下降最大速度 (自動 ) m/(2） 連鑄機主要技術參數 序號 項目名稱 單位 數量 備注 1 機型 全弧形連續(xù)矯直 2 連鑄機臺數 臺 1 3 連鑄機流數 流 5 4 連鑄機基本半徑 m 5 鑄坯斷面 50 150、 120 120、 220 220 第 8 頁 共 20 頁 序號 項目名稱 單位 數量 備注 6 鑄坯定尺 m 3、 6 7 連鑄機流間距 350 8 鑄機拉速范圍 m/9 結晶器長度 800 10 結晶器振動頻率 次 /0400 11 振幅 6 12 引錠桿型式 / 剛性 13 鑄坯切割 火焰切割 14 出坯系統 公共出坯輥道、移鋼機、集中冷床 3） 煉鋼車間主廠房各跨間主要參數及起重機配 置 序號 跨間名稱 主廠房技術參數 起重機噸位及臺數 （ t臺） 長 (m) 寬 (m) 軌面標高 (m) 面積 (1 廢鋼配料跨 216 33 12 7128 32/10 2 電磁吊 2 電爐跨 216 24 22 5184 150/50 2、 80/10 1 3 散狀料跨 216 12 22 2592 10 1 4 連鑄跨 216 27 15 5832 20/5 2 5 出坯跨 216 24 10 5184 16/5 2 合 計 25920 24、 工藝流程 1） 電爐煉鋼工藝流 程 連 鑄 機 廢鋼、生鐵 廢鋼預熱加料裝置 超高功率電爐 鋼 包 鋼 包精煉爐 上料系統 溶劑及鐵合金 高溫煙氣回收凈化系統 爐前潑渣 裝 載 機 棄 渣 場 廢氣 爐渣 第 9 頁 共 20 頁 2) 連鑄機工藝流程 60t 鋼 包 鋼包回轉臺 中 間 罐 溢 流 罐 事故鋼包 結 晶 器 結晶器振動裝置 二冷導向裝置 拉 矯 機 剛性引錠桿 切前輥道 火焰切割機 切后及運輸輥道 切頭收集裝置 出坯輥道 熱 送 輥 道 集中冷床 鑄坯堆存 鑄坯精整 外 運 軋 鋼 廠 雙向移鋼機 第 10 頁 共 20 頁 二、 供電 1、 供電方案 新建煉鋼以后，全廠用電絕大部分為二級電負荷，僅有電爐、精煉爐和連鑄以及吊車等設備用電為一級用電負荷，因此， 220降變電所安裝一臺 220/3560變壓器負責向電爐和精煉爐供電，一臺 35/1010變壓器負責向煉鋼和連鑄及輔助設施動力用電負荷供電。 煉鋼車間電爐和精煉爐 35205鋼車間其它高壓用電設備和低壓用電設備由車間內 10電室供電。低壓配電采取分區(qū)域設置馬達控制中心 進行分區(qū)配電。 2、 無功補償與濾波 采用傳統的加料方式時，由于電爐冶煉過程無功沖擊大，功率因數低，同時產生大量低次諧波電流，需在 35爐供電母線裝設動態(tài)無功補償裝置（ 壓畸變和流入系統諧波電流限制在電網充許水平以內將冶煉用電功率因數提高到 上。本方按采用了廢 鋼預熱連續(xù)加料裝置后， 容量可適當減小 。 三、 自動化控制系統 新建煉鋼工程自動化控制系統是按電爐 精煉爐 連鑄機這一生產流程的三電一體化設計原則，包括計算機控制、檢驗儀表和電氣傳動等。該系統擬按一級 置，即基礎自動化級。 第 11 頁 共 20 頁 基礎自動化級主要面對生產實際工藝過程的順序控制、邏輯控制、回路控制和各種工藝參量的監(jiān)視和報警。各個工藝環(huán)節(jié)的主要檢測控制信號均送入基礎自動化級，顯示、報表、控制和報警等均由基礎自動化級完成。原則上不再設置現場儀表盤（個別除外），各個相關控制室均設置 作站。 四、 給排水設施 1、 用水量及水量平衡 根據各用戶對水質、水量、水壓的要求，經水量平衡后生產總用水量為 3200m3/h，其中： 凈環(huán)水量 2800m3/h 濁環(huán)水量 300m3/h 車間灑水 20m3/h 補充生產新水 150m3/h 生產用水循環(huán)率為 生活用水 20m3/h 2、 設計的給排水系統 1） 電爐、連鑄凈環(huán)水系統 主要供電爐 、 包爐、連鑄設備等凈環(huán)水用戶，供水量為2800m3/h。該部分冷卻水用后僅水溫升高，水質未受污染，由泵加壓后循環(huán)使用。 第 12 頁 共 20 頁 為保證循環(huán)水水質，該系統設 500m3/ 2） 制氧站凈環(huán)水系統 主要供氧壓機、空壓機等冷卻 用水，供水量為 500m3/h。使用后的水僅水溫升高，水質未受污染，加壓再循環(huán)使用。 為保證循環(huán)水水質，該系統設 100m3/ 3） 濁環(huán)水系統 該系統主要供連鑄二冷水及沖氧化鐵皮用水，供水量為 300m3/h。用后的水含有油、氧化鐵皮等雜質，經一次鐵皮沉淀池沉淀后的水一部分經泵加壓送至車間沖氧化鐵皮；一部分送至化學除油沉淀器中進行除油、二次沉淀處理。處理后的上清液送至冷卻塔進行冷卻，冷卻后的回水加壓并通過控制雜質粒徑的管道過濾器處理后，供用戶循環(huán)使用?；瘜W除油沉淀器底部定期排出的污泥由泥漿泵加 壓送至板框壓濾機進行污泥脫水，經脫水處理后的泥餅外運，綜合利用。 4） 生產 消防給水系統 本系統供全廠生產及消防用水。室內消防水量為 10L/s，室外消防水量為 20L/s。 5） 排水系統 排水采用生產廢水、生活污水、雨水合流制排水系統。雨水匯同少量的生產廢水和經過化糞池處理的生活污水，排入排水管道。 6） 安全供水 為滿足電爐、鋼包爐及連鑄結晶器、連鑄設備及二冷水安全供水的需要，本設計設一座 V=500H=32m 的安全水塔。 第 13 頁 共 20 頁 五、 通風除塵設施 1、 設計內容 電爐除塵系統（擔負爐內的排煙和屋頂罩收集的煙塵） 鋼包精煉爐及散狀料除塵系統。 連鑄二冷室排汽。 煉鋼車間采暖通風降溫設施。 輔助生產 車間 及公用設施采暖通風。 2、 電爐、鋼包爐及散狀料除塵系統設置 3、 電爐煙氣除塵系統 本電爐煙氣凈化系統設計采用屋頂罩與半密閉罩結合使用，即導流式屋頂罩。 導流罩由固定導流罩和移動導流罩組成。固定導流罩設置于加料側及爐后，移動導流罩設置于爐前變壓器室上方。加料時，移動導流罩移至變壓器室頂部，冶煉時移至爐體區(qū)域，移動導流罩與固定導流罩將電爐圍在其中，迫使煙氣在導流罩范圍內上升，煙氣上升至導流罩罩口時，與屋頂罩罩面僅有 5m 距離大 大地減弱了車間橫向氣流的影響。 屋頂罩為內外雙層結構。內罩捕集從導流罩按擴散角排出的煙氣，外罩則捕集溢出的煙氣。電爐除塵系統的總風量為 1100000m3/h。 4、 鋼包精煉爐及散狀料除塵系統 第 14 頁 共 20 頁 鋼包精煉爐冶煉時產生的煙氣采用爐蓋罩進行捕集，車間的散狀料在貯運過程中散發(fā)大量的粉塵，在各設備密閉的前提下與鋼包爐組成一套除塵系統。系統的總風量為 100000m3/h。 5、 除塵系統工藝流程 輸灰系統流程為： 6、 主要設備 脈沖布袋除塵器 : 電爐除塵系統 : 過濾面積： 167001臺 鋼包爐 及散狀料系統： 過濾面積： 15001 臺 電爐除塵系統 : 除塵主風機： 28F 鍋爐引風機， 2 臺 配用電機： 10率： 1120 鋼包爐及散狀料系統：除塵風機： 14D 鍋爐引風機， 1 臺 配用電機： 功率： 2801 臺 7、 連鑄二冷室排汽 電爐煉鋼車間設有 五 流方坯連鑄機一臺，連鑄機的二次冷卻室產生大量的水蒸汽，需要設置排汽系統，設計選擇 10D 鍋爐通風機一臺，排汽量為 50000m3/h。 六、 燃氣設施 電爐 導流式屋頂罩罩 脈沖除塵器 引風機 消聲器 煙囪 鋼包精煉爐 爐蓋罩 引風機 消聲器 上料系統各吸塵點 灰斗 刮板輸送機 斗式提升機 貯灰倉 汽車外運 第 15 頁 共 20 頁 燃氣設施需建設 3200m3/h 氧氣站一座，切割及烘烤等用燃料采用天然氣，通過管網直接供應。 1、 制氧機的選型 煉鋼車間需供應氧、氬氣，根據氧氣和氬氣的消耗量，新建3200m3/h 氧氣站一座可滿足生產的需要。 2、 制氧機組主要性能 本設計流程屬技術先進的第六代空分流程，其主要特點為：分子篩吸附、增壓透平膨脹、規(guī)整填料塔、全精餾無氫制氬、 散控制系統等。其主要技術性能如下： 加工空氣量 20000 m3/h 空氣壓力 ) 產品產量及純度 (標準工況 ) 介質 產品產 量 (m3/h) 純 度 氧氣 3200 2 液氬 40（折合成氣態(tài)） 99 999%能指標： 連續(xù)運轉周期（兩次大加溫間隔期）： 二年 冷箱加溫解凍時間： 36 小時 裝置啟動時間（從膨脹機啟動到氧氣達到純度指標）： 36 小時 空分單元制氧能耗 (液體以 1： 3 計 )： h/、 熱力設施 第 16 頁 共 20 頁 電爐工程共需要壓縮空氣約 70m3/縮空氣壓力為 新建壓縮空氣站一座，內設 40/8 型螺桿空壓機三臺，其中兩臺運行， 一臺備用。 0 m3/氣壓力為 電動機 4， 250動儀表和布袋除塵器等用戶需要凈化（無塵、無水、無油）壓縮空氣 11 m3/力為 壓縮空氣站內設兩套 20/油器和兩套 0 型微熱再生式壓縮空氣干燥器，每臺干燥氣量為 20m3/作壓力為 臺運行，一臺備用。 八、 檢驗設施 為滿足煉鋼廠正常生產需要，根據煉鋼工藝要求，擬設置爐前化驗室。主要承擔電爐爐前鋼水的快速分析任務。主要配 備有真空直讀光譜儀和快速試樣切割機、自動磨樣機等設備。 九、 土建 煉鋼主廠房采用鋼筋混凝土獨立基礎，鋼筋混凝土柱或鋼柱，鋼吊車梁、鋼托架、鋼屋架、鋼檁條、彩色壓型鋼板屋面板、墻面板及擋雨板，玻璃鋼采光帶，天窗為縱向或橫向通風采光窗，采用鋼天窗架，彩色壓型鋼板擋風板，有組織排水。 車間內操作平臺采用鋼平臺，電爐、鋼包爐、連鑄 機基礎地坑均采用混凝土結構，車間內輔屬建筑物采用磚混結構或輕鋼結構。 主廠房外輔助建筑物一般采用鋼筋混凝土框排架結構或磚混結構。 第 17 頁 共 20 頁 十、 投資估算 及經濟效益 1、 煉鋼廠主要設備投資估算 起重 設備 廢鋼預熱 設備 元 電爐工藝設備（成套） 鋼包爐工藝設備（成套） 煉鋼輔助工藝設備 360 萬元 連鑄工藝設備 1750萬元 工藝管道 280萬元 除塵系統 余熱鍋爐 150 萬元 散裝料上料系統 150 萬元 采暖通風及空調 50 萬元 公輔設施 水處理設施 180 萬元 廢鋼堆場及倉庫 100 萬元 總降變電所 1860萬元 500 萬元 檢驗設施 80 萬元 機修間 50 萬元 空壓站 100 萬元 第 18 頁 共 20 頁 氧氣站 1100萬元 土建工程費用估算 主廠房及輔房 8500萬元 各種設備基礎及耐材砌筑 1500萬元 合 計 21190 萬元 （國內報價） 注：以上所報價格為新建一座煉鋼企業(yè)費用，如果 已經有土地、可以借用部分廠房和現有設備總造價還會降低。 4、經濟效益 工程建設期限為 十二 個月，項目建成投產后可 年產鋼坯 500000噸，年產值 210000 萬元人民幣，年利潤 18900 萬元人民幣 ， 投產 一年可收回投資 。 綜上所述，該項目投資省，見效快，無污染，有利于廢鋼鐵的處理和循環(huán) 經濟 ，具有較強的市場竟爭力 ，可以投資建設。 十一 、 公司基本情況 河南太行全利重工股份有限公司，（ 原 河南太行全利集 團 有限 公司）是專業(yè)從事節(jié)能煉鋼成套設備開發(fā)、制造與應用的技術研究基地，也是全國最大的振動機械研發(fā)、制造基地。公司位于河南省鶴壁市，交通便利，地理位置優(yōu)越 , 占地面積 10萬余平方米，擁有生 第 19 頁 共 20 頁 產車間 14 座，各類型生產、檢測設備 300 余臺（套），現有職工 500余名。公司先后被上級部門評定為河南省高新技術企業(yè)、河南省首批節(jié)能減排科技創(chuàng)新示范企業(yè)、河南省電爐煉鋼節(jié)能工程技術研究中心、河南省首批博士后科研基地、河南省 50 戶重點裝備制造企業(yè)、 河南省100 戶 高增長 企業(yè) 、 河南省知識產權先進單位、河南省擬上市后備企業(yè)及國際工程承 包資質企業(yè)。 公司始終貫徹以 “ 科學技術是第一