年处理50万吨难选矿直接还原-选别工程项目可行性研究报告

年处理50万吨难选矿直接还原选别工程项目可行性研究报告目录1总论111项目名称112编制依据113相关产业政策114项目建设必要性215项目概况516设计指导思想及原则617主要技术经济指标82项目技术基础1021神雾公司直接还原转底炉技术1022知识产权情况1023工艺技术特点及优势123建设规模与产品方案1631建设规模1632原料条件1633产品方案164原料处理工艺1741概述1742原辅料堆储系统1743铁矿石加工1844还原煤和添加剂A加工2045主要设备选择2146厂房布置225转底炉直接还原工艺2351生产规模2352铁矿石成分2353原料消耗2354生产工艺流程2355配料混合2356转底炉还原2557转底炉设备2658转底炉供热燃烧系统2759转底炉附属机械设备296直接还原产品选别、冷压块3361概况3362直接还原产品选别3363还原产品压块系统3564技术经济指标3665厂房布置3666辅助设施377洁净煤气制备工艺3871工程概况3872原料和产品3873煤气化与净化系统技术方案4174煤气化主要设备参数458烟气余热发电工艺4981国家政策鼓励资金4982概述4983设计参数4984余热发电方案5085工艺技术方案5186余热发电设备组成及布置539公用辅助设施5791通风5792除尘5793给排水6094供配电6595仪表自动化及电讯7096建筑结构7297燃气热力7310总图运输75101总平面布置75102运输设计76103厂内道路设计76104管线设计76105绿化及消防77106总图运输技术经济指标7711能源评价78111编制依据78112直接还原选别工序能耗分析78113直接还原选别工序能耗评价78114节能措施79115评估结论8012环境保护与综合利用81121设计依据及执行标准81122主要污染源、污染物及其治理措施82123绿化84124环境管理机构及环境监测机构84125工程的环保措施预期效果8613安全与工业卫生87131设计依据及执行标准87132主要自然危险因素及主要防范措施88133劳动安全卫生机构设置91134预期效果9214消防设施93141设计依据及采用的主要标准93142工程的火灾、爆炸因素分析93143消防措施94144预期效果96145预防措施9615建设进度97151工程建设特点97152工程建设进度初步安排9716项目投资估算99161概况99162编制依据99163有关说明99164工程投资估算1001总论11项目名称项目名称年处理50万吨难选矿直接还原选别工程建设单位建设地点12编制依据12007年9月21日下发的国家发展改革委办公厅关于请组织实施循环经济高技术产业重大专项的通知发改办高技20072289号；2国务院2000年7月27日颁布的国家计委、经贸委七号令当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术指导目录2000年修订；32005年12月2日中华人民共和国国家发展改革委员会第40号令产业结构调整指导目录2005年本；4科学技术部编制2007年科技型中小企业技术创新基金若干重点项目指南。13相关产业政策2005年，国家出台了钢铁产业发展政策，首先明确了产业发展的目标，就是在“使我国成为世界钢铁生产的大国和具有竞争力的强国”这个总目标的统筹下，实现产品结构调整、组织结构调整、产业布局调整和发展循环经济。产业政策把可持续发展和循环经济的理念纳入到钢铁产业发展的目标之中。以下是近年来部分国家发改委和科技部关于鼓励非焦炼铁政策条文的摘抄1国务院2007年7月27日颁布的国家计委、经贸委七号令当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术指导目录2000年修订十四、钢铁；8、直接还原。22005年12月2日中华人民共和国国家发展改革委员会第40号令产业结构调整指导目录2005年本第一类鼓励类七、钢铁；6、15万吨/年及以上直接还原法炼铁。3科学技术部编制2005年科技型中小企业技术创新基金若干重点项目指南中列出重点支持项目三新材料；四、材料的先进制备、成型、加工技术及高性能产品；1、冶金新材料的制造加工技术；4环境友好、节约能源的短流程生产工艺。42006年指南沿用2005年指南各领域内的支持重点及相关要求与2005年度指南中的规定基本保持一致。同时，根据国家中长期科学与技术发展规划纲要提出的增强自主创新能力，建设创新型国家的奋斗目标，以及节约资源、建设环境友好型社会的总体战略部署，更加强调以企业为主体的产学研创新组织的发展，更加关注循环经济和资源综合化利用。52005年国家发改委第35号令钢铁产业发展政策第四章产业技术政策，第14条指出“支持企业跟踪、研究、开发和采用熔融还原等钢铁生产流程前沿技术”。14项目建设必要性近年来我国钢铁工业迅猛发展，据国家发改委统计，2006年全国生铁产量40417万吨，同比增长1978；钢产量41878万吨，同比增长1848；钢材产量46685万吨，同比增长2445。粗钢产量占世界总产量的34，已连续多年位居世界第一位。随着钢产量规模的迅速扩大，矿石、煤炭、电力、运输等资源紧张状况日益突出，资源价格也在不断上涨。进口铁矿石价格2005年至2008年分别在前一年的基础上上涨了715、195和95、65。钢铁工业的快速发展，在推动国家和地方社会经济前进的同时，也随之带来一系列相关的负面问题。我国很多钢铁企业存在生产组织和管理粗放，环境污染严重以及资源消耗和浪费较大等问题。这一点突出表现没有实现资源的有效回收和综合利用。在资源回收与综合利用、循环经济方面，仍有很多工作需要进一步推进和完善。根据可持续发展以及循环经济的理念，合理开发和综合有效利用现有的资源，对于降低企业生产成本和环境保护起到相当重要的作用，具有明显的社会意义和良好的经济效益，已引起社会各界和广大钢铁企业的高度重视。我国是一个铁矿资源丰富的国家，但主要问题是可用于传统高炉冶炼工艺的富矿资源贫乏。目前我国已探明储量的600亿吨铁矿资源中，贫矿的储量占总储量的80以上，且多为不能直接采用传统的烧结高炉流程生产的难选矿，因此我国钢铁工业严重依赖国外进口铁矿石。超细粒难选铁矿存在的主要问题是，嵌布粒度极细且经常与其它矿物共生或相互包裹，是目前国内外公认的最难选的铁矿石类型。过去曾对该类型铁矿石进行了大量的选矿试验研究工作，其中还原焙烧弱磁选工艺的选别指标相对较好，但由于其技术难点是需要超细磨，而目前常规的选矿设备及药剂难以有效地回收10M的微细粒铁矿物，且有害杂质如磷无法进行有效的选别，因此该类型铁矿石资源基本没有得到利用。采用新的蓄热式转底炉直接还原选别工艺技术处理这些矿产资源，将这些难以用目前常规的选矿技术，磁、浮、重选等选矿方法实施分离富集的“呆滞”“无法使用”的矿产资源开发利用，将对我国的钢铁工业的发展，减轻、摆脱我国钢铁工业发展对国外资源的依赖，降低钢铁生产的成本起到重要的作用。转底炉直接还原的工艺特点是在高温下13001350，敞焰加热含碳物料的薄料层40MM，实现快速还原90128万吨。本可行性研究报告按照一次规划实施设计，工程包含原料场、铁矿石破碎筛分系统1套、辅料破碎筛分系统2套、蓄热式转底炉1套、洁净煤气制备系统1套、转底炉烟气余热发电设施1套、直接还原铁选别冷压系统1套、配套的公用辅助设施等。152项目主要建设内容原料处理部分主要原料是铁矿石、还原用煤、添加剂A，通过破碎、筛分工艺，得到适合蓄热式转底炉生产用的原料。蓄热式转底炉直接还原部分主要原料是上道工序生产的矿粉、还原煤和添加剂，采用洁净煤气为燃料，生产直接还原铁。直接还原铁选别、冷压部分主要原料是蓄热式转底炉生产的直接还原铁，通过研磨磁选、冷压工艺，生产冷压铁块。本项目主要内容包括生产规模、产品方案、生产工艺流程的选择配置；主要生产设备的选型、车间布置；车间及设备的供配电、传动和电控三电一体化；热力、燃气、通风除尘、给排水等生产辅助设施；厂房和建构筑物；项目总图设施；环保及安全卫生措施；项目投资估算及效益分析；153项目主要工艺路线主要工艺路线见下图图11项目工艺流程示意图16设计指导思想及原则1采用创新、先进的工艺方法及流程，包括蓄热式转底炉直接还原技术，直接还原铁选别技术，直接还原铁冷压块技术，烟气余热发电技术等。制定可靠的生产工艺流程；采用实用、成熟可靠、行之有效、便于管理和操作的工艺装备。最终体现“投资省、见效快、质量高、效益好”的特点。2确保工艺布置合理、厂区布置紧凑，尽量节约用地和确保物流通畅，项目建设要具有时代感和先进性。在保证先进性的同时，注意从节省建设资金，努力实现资源和能源的最佳配置，力争把蓄热式转底炉直接还原选别工艺技术装置建设成为国内具有代表性的、有较强竞争能力的现代化工厂。3严格贯彻执行国家对冶金行业的产业政策及当地政府的有关法律与规定，全力推动新技术的应用。4最大限度地推行清洁化工厂的相关技术，对再生资源的综合利用进行技术开发和探索，综合防止环境污染，充分体现出文明生产的气息。5强化环境保护和资源综合利用，强化三废综合治理措施，做到能回收的不浪费，不能回收的经过处理后达标排放，真正建设成为现代化的循环经济型工厂。6在项目建设规模上，出于对资源、资金以及各设施工艺布置及能力配置等的综合考虑，根据实际情况，按照合理的建设程序，合理地安排各个子项目开工、完工及竣工时间，以便于把握项目建设的总体进度、合理分配建设资金。6主体设备转底炉、选别设备立足于国内设计、制造，以有效节约宝贵的建设资金。对于转底炉、选别设备的关键设备、主体设备将认真借鉴、消化、吸收国外先进技术。7合理配置劳动力资源，提高劳动生产率。17主要技术经济指标项目建设产能规模为年处理难选铁矿石50万吨TFE288，最终产品为年产冷压铁块含铁90128万吨。技术经济指标如下表表11蓄热式转底炉选别工艺主要技术指标表序号分类指标名称单位指标值备注1产品冷压铁块万吨/年12815铁矿石万吨/年50还原用煤万吨/年75洁净煤气用煤万吨/年576添加剂A万吨/年75添加剂B吨/年500添加剂C吨/年12822原材料消耗回收尾矿粉万吨/年4835电力消耗106KWH/A7907压缩空气M3/MIN1循环水补充水T/H495生活用水T/H09753能源介质回收余热发电量106KWH/A484能耗KG标准煤/吨铁777575职工定员人120铁矿石T/T3902还原用煤T/T0585洁净煤气用煤T/T0449添加剂AT/T0585添加剂BT/T0004添加剂CT/T0010电力消耗KWH/T61703压缩空气M3/T46吨成品消耗及回收指循环水补充水T/T309序号分类指标名称单位指标值备注生活用水T/T006回收尾矿粉T/T377标回收余热发电量KWH/T3745表12工程总图占地技术经济指标表序号名称单位数量备注1建设用地面积HM213112建筑覆盖率56503绿地率19262项目技术基础21神雾公司直接还原转底炉技术北京神雾公司组织多名国内燃烧、冶金、工业炉、机械设计、自动控制、热工材料等领域的技术专家，跟踪国际国内直接还原技术发展前沿，对铁矿石直接还原反应的原理和化学动力学机理、直接还原转底炉蓄热式烧嘴设计、转底炉设计、转底炉无氧化加热计算及气流流体动力学计算等诸多领域开展理论及实验研究，取得了一系列突破性进展。并已取得了成功业绩，率先实现了“采用蓄热式烧嘴燃烧技术的铁矿石煤基直接还原转底炉”技术路线的突破。2006年，北京神雾公司蓄热式转底炉示范工程在四川攀枝花市投产，年产金属化球团10万吨。2007年，北京神雾公司为天津荣程钢铁集团公司设计的年产80万吨蓄热式转底炉直接还原工程开始建设，目前设备已进入安装阶段，预计2009年3月建成投产。2008年，北京神雾公司为江苏沙钢集团公司设计的年产30万吨蓄热式转底炉直接还原工程开始建设，预计2009年9月建成投产。2008年，北京神雾公司为攀枝花钢铁集团公司设计的年产10万吨蓄热式转底炉直接还原工程开始建设，预计2009年9月建成投产。22知识产权情况北京神雾公司拥有蓄热式高温空气燃烧技术的自主知识产权，蓄热式烧嘴、换向装置、电子点火器等关键技术上拥有17项国家实用新型专利；北京神雾公司转底炉直接还原技术已获国家发明专利。北京神雾公司蓄热式燃烧方面的专利有组合式双预热蓄热式燃烧器专利证书号第698977号分隔式双预热蓄热式燃烧器专利证书号第698802号单预热空气蓄热式燃烧器专利证书号第698455号单预热空气扁平焰蓄热式燃烧器专利证书号第698631号高效长寿蓄热式燃烧器电子点火枪专利证书号第697614号大型四腔四通换向阀专利证书号第620424号小型四通旋塞阀专利证书号第619807号小型旋瓣式三通换向阀专利证书号第619807号蓄热式燃气辐射管燃烧器专利证书号第697406号耐热耐脏煤气快速切断阀专利证书号第620010号北京神雾公司直接还原国家发明专利有煤基直接还原铁转底炉及其燃烧方法煤制还原气气基竖炉直接还原冶金方法及系统北京神雾公司已申报并正在审批的煤基直接还原方向应用工艺路线的国家发明专利有转底炉处理含锌粉尘回收氧化锌的方法申请号2008102229768矿石煤、直接还原选别造块后熔融炼铁方法申请号2008102229753蓄热式转底炉湿法选别埋弧电炉冶炼镍矿方法申请号200810223516723工艺技术特点及优势231工艺技术特点“采用蓄热式烧嘴燃烧技术的铁矿石煤基直接还原转底炉选别”技术路线处理难选矿的主要特点采用煤基还原工艺，还原炉采用转底炉，燃料采用低热值煤气，这条工艺路线切合我国国情，而且有重大创新。采用蓄热式烧嘴燃烧技术，使得烧低热值煤气也能达到1400以上高炉温的还原工艺要求，并能控制好炉内的还原气氛，打破了目前国外直接还原转底炉必须使用天然气等高热值燃料的常规。采用此项技术，可使转底炉直接还原工艺的在国内条件下工业化生产带来积极推动作用。采用该工艺的主要特点是工艺中先将难选矿石用高温快速火法冶金方法，将原矿中不能与脉石分离的铁的氧化物转化为易于分离的金属铁或磁铁矿，并使其产生有限度的“聚合”，还原产品用急冷、水淬的方式冷却。依靠金属铁颗粒与脉石相的热性能差异，造成铁颗粒与脉石分离。通过“适度”的破碎或粉碎，使金属铁与脉石相实现单体分离。最终通过磁选的方式实现铁与脉石的分离，获得的最终产品是以金属铁为主，高品位，高金属化“还原铁粉”。还原焙烧的物料是含碳难选矿，矿粉和煤粉之间紧密接触，给快速还原提供了良好条件；还原焙烧工艺是薄料层在高温敞焰中加热，实现快速还原。炉料在炉内还原时间短；矿粉在转底炉里焙烧过程中不受压，炉料与炉衬之间无相对运动，因此对矿粉的强度要求不高，不会产生料团附壁“结圈”现象；采用冷压块技术生产冷压铁块，方便产品的保存和运输。采用转底炉余热发电技术，实现了能源的极限回收，将整个系统的节能减排水平提高到一个新水平。232技术优势1）蓄热式技术优势直接还原法生产，有气基还原法和煤基还原法两种方法。气基还原法的还原剂采用天然气，缺少天然气资源的地区难于推广。煤基还原法采用煤或焦炭作为还原剂，还原剂取材方便。我国天然气资源不多，而煤炭资源丰富，因此煤基还原法适合在我国推广应用。还原炉内炉料加热升温和还原反应要吸收大量热量，直接还原生产能源消耗较高。蓄热式烧嘴燃烧技术，利用从炉子排出的废气预热助燃空气，在炉温1350的条件下，空气预热温度可高达1100，从蓄热式烧嘴排出的废气温度可降到200以下，实现了废气余热的极限回收，因此采用蓄热式烧嘴燃烧技术是最有效的节能措施。此外，蓄热式烧嘴燃烧技术还解决了高温炉使用低热值燃料的技术可行性问题。冷洁煤气用冷空气助燃，理论燃烧温度只有1700左右，实际炉温只能达到1190，远达不到直接还原工艺炉温1350的要求。即使采用金属换热器将空气预热到500，理论燃烧温度达到1850，实际炉温也只有1295，仍然达不到1350的要求。金属换热器由于受材料工作温度的限制，空气预热温度难比500再高。而采用蓄热式燃烧技术，热交换器是陶瓷材料，其允许的工作温度比金属材料高得多，因此可将助燃空气预热到1000以上，冷洁煤气的理论燃烧温度可达2050以上，实际炉温可达1435以上，则满足工艺需要有余。因此采用蓄热式烧嘴燃烧技术可使烧低热值煤气如何达到工艺要求炉温的问题迎刃而解。在直接还原转底炉中采用蓄热式烧嘴燃烧技术，既可以减少煤气消耗，又能解决低热值煤气的燃烧温度问题，具有双重意义，是最佳可选方案。直接还原转底炉中补充燃料采用低热值煤气，突破了国外同类炉子采用高热值煤气天然气的常规。蓄热式燃烧技术为使用低热值煤气开辟的前景意义十分重大，完全符合我国的资源战略，经济效益也非常显著。2）新工艺路线的技术优势新工艺路线将传统工艺采选冶改变为采冶选，使传统工艺难以有效利用的超细粒赤铁矿、鲕状赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿等氧化物通过转化为易于分离的金属铁或磁铁矿，依靠金属铁颗粒与脉石相的热性能差异，造成铁颗粒与脉石分离。通过“适度”的破碎或粉碎，使金属铁与脉石相实现单体分离。最终通过磁选的方式实现铁与脉石的分离，获得的最终产品是以金属铁为主，高品位，高金属化“还原铁粉”。同时已焙烧细磨的铁矿石尾矿可作为水泥行业的辅料，实现了资源的综合利用。采用新工艺路线的金属回收率的优势是传统工艺无法比拟的。采用新工艺路线，当原矿品位2882时，最终成品品位达9018，金属回收率8018，尾矿品位57。当原矿品位54时，成品品位达91，金属回收率90，尾矿品位79。根据2008年8月公布数据，采用传统工艺路线的全国重点选矿厂红矿原矿品位平均295（酒钢3507），精矿品位平均6303（酒钢5473），尾矿品位1319（酒钢1983），金属回收率7257（酒钢7099）。由此可见，新工艺路线与传统工艺相比，成品品位提高，尾矿品位降低，矿石的金属回收率大大提高，资源有效利用优势明显。3建设规模与产品方案31建设规模本项目建设产能规模为年处理难选铁矿50万吨TFE288，最终产品为年产冷压铁块TFE90128万吨，副产品为年产尾矿粉TFE544MJ/NM3。为了使炉温达到1200以上的要求，将助燃空气预热到高温。助燃空气由安装在烟道里的换热器预热。燃烧器采用调焰烧嘴。582燃烧系统流程1煤气流程煤气从煤气接点连接转底炉煤气总管，总管设置硬密封蝶阀、盲板阀和快速切断阀。由煤气总管分出支管，分别接到各供热区域，再分送到各个烧嘴。每条支管安装流量测量装置和流量调节阀。每个烧嘴的煤气管上安装手动硬密封蝶阀。2空气流程助燃空气由鼓风机供给。设置3台鼓风机，两用一备。从鼓风机出来助燃空气进入换热器预热，空气预热到450以上。从换热器出口侧的热风总管分支管，接至各供热段的后分送到烧嘴。支管上安装流量测量装置和流量调节阀。每个烧嘴和每个喷风口的空气管上安装手动空气蝶阀和波纹膨胀节。583排烟系统流程炉内所有烟气从预热区炉顶烟道排出，烟气排放温度约1000。烟气出炉后先经过沉降室，将粉尘沉降后由沉降室出口接至辐射换热器烟气入口，在辐射换热器前掺入冷空气将烟气温度降低到适应辐射换热器的使用温度。烟气经辐射换热器后温度降至750后送余热锅炉回收热量及于发电。换热器后设烟道闸板，用于调节炉压。584辐射换热器由于炉尾排烟含大量粉尘，采用普通的钢管换热器易出现堵塞，因此所有助燃空气由辐射式空气换热器进行预热。空气预热温度450。辐射式空气换热器由内筒、外筒、导向片和风环等部分组成，烟气从筒中间通过，被预热空气从内、外筒之间的环缝中通过，由于空气通过环缝流速很高，在内筒外壁焊接螺旋导向形肋片，起到增加传热效果的作用。59转底炉附属机械设备转底炉机械设备主要有装料机、转底机械、出料机、润滑系统等。591装料机装料机用于承接皮带输送机送来的粉矿并均匀地将其散布在转底上。装料机由配料皮带机、储料仓、布料滑槽、收集螺旋机四部分组成。配料皮带机用于承接皮带输送机送来的还原料，并将其按需分配至储料仓。储料仓用于承接皮带输送机送来的还原料，仓下设有7个出料口，料口用鳄口阀封闭，调节鳄口阀的开度可以控制各出料口的出料量。布料滑槽装料机下方分设五条滑槽，槽内设缓冲板以缩减还原料落差，防止还原料的破碎引起粉料进入炉内。592转底机械转底机械是转底炉的最主要设备，用以支撑并带动由装料机送入转底炉内的还原料在转底炉内运行一周加热到要求的温度。转底机械主要由转底支撑、上炉盘、转底传动装置、内支撑辊、外支撑辊、定心辊、内外水封刀等组成。定心辊在炉子内环，传动装置在炉子外环，因此传动装置、支撑辊、定心辊及它们的轨道均布置在炉底内外两侧，有利于设备的更换和维护。转动的上炉盘及转底支撑是由型钢制成的较复杂的双层钢结构架，位于上部的上炉盘钢结构框架由多块扇形件组合而成，位于下部的炉底支撑钢结构框架由多块扇形件组合而成，上下两层框架之间用定位块以防止相互串动。上炉盘用来支撑炉底耐火材料及还原料。转底支撑既要支撑上层框架，又要传动。转底支撑的横断面呈梯形，梯形两脚落在内外环的支撑辊上。转底上转盘外侧耐火材料护角板采用耐热铸铁。内外侧还设有锚固支撑。为了使转底绕固定的中心转动，转底炉采用水平定心辊定心，在环形炉内径圆周均布有弹簧式定心辊，定心功能是以内环方向向外顶住转底支撑来实现的。整个转底的转动部分包括转底支撑、上炉盘、内外水封刀等放置在位于转底炉内、外环锻钢支撑辊上。内、外支撑辊的作用就是支撑整个转底的转动部分并为转底转动部分提供转动辊道。支撑辊轴承采用国产优质轴承。转底炉转底机械通过均布在炉子周围上的4套电动传动装置驱动转底支撑使转底绕定心转动，依靠定心辊来保证转底在支撑辊上转动。电动传动装置是由电机、减速机、小齿轮、柱销齿轮等组成，柱销齿轮在用螺栓联接在转底支撑钢框架外侧，电机通过减速机、小齿轮、柱销齿轮驱动转底支撑转动。通过改变电机的供电，可以实现转底支撑的正反向转动。传动装置可以在底座滑槽中滑动，由气缸推动传动装置以保证齿轮与销齿的啮合，实现转底的正反转功能。内外水封刀固定在上托盘上，随上托盘一起转动，用于保证炉子尽可能封闭严密，以避免炉内热气体溢出炉外和外界冷空气吸入炉内。同时随着转动的水封刀和固定的水封槽之间相对运动，逐步将落入水封槽内的炉料和其它一些杂质刮到水封槽上的漏斗处，最后通过漏斗定期清渣，用小车运走。转底机械设备安装完成后，在炉子中心、定心辊附近保留永久性安装基准点。593出料机转底炉的出料口设有出料机，用于将还原好的还原铁清出转底炉。出料机为螺旋刮料输送结构，螺旋后设挡料装置，装有刮刀的螺旋轴由电机通过减速机及链传动带动。电机采用变频调速，用以便利的调整螺旋轴的转速。螺旋轴通水冷却，保证主轴的正常使用。出料机设有升降装置，用以调整螺旋轴的高度。排出出料机的直接还原铁直接落入下部的水槽中，进行冷却，冷却后的直接还原铁粉沉淀在水槽底部，通过水槽下部的链板输送机运出，运至选别系统的脱水筛车间。冷却水槽设置浊循环水系统，冷却水循环利用，并设置相应的通风、除尘设施，保证环境整洁。594集中干油润滑系统采用一套自动集中干油润滑站对支承辊和定心辊各润滑点进行集中给脂润滑。润滑系统包括一个泵站、数十个分配器、润滑配管等。干油润滑型式终端式双线集中干油润滑集中干油润滑系统由给油器、压力操纵阀、电控柜、电动加油泵等设备组成，通过管道连接到各润滑点，定时定量供给润滑脂。系统中间配管用于润滑泵站与机上配管的连接。配管由冷拔无缝钢管、软管及管件、管夹等组成。6直接还原产品选别、冷压工艺61概况设计规模为处理65万T/A直接还原铁料，产品方案为冷压铁块12815万T/A，尾矿量40万T/A。生产中产生的尾矿集中后外销，尾矿澄清水全部循环利用。工作制度如表61。表61直接还原产品选别、冷压块工作制度工序作业天数班制作业时间磨选330天3班/天8小时/班化验330天3班/天8小时/班冷压块330天3班/天8小时/班62直接还原产品选别621供料条件及工作制度转底炉直接还原铁料最大粒度3MM。工作制度为年工作330天，每天3班，每班8小时。直接还原铁从转底炉给入冷却水槽冷却后给入选别系统。622工艺流程直接还原铁粉经水封链板输送机冷却和输送，产品排料温度50，进入脱水筛筛分，筛上05MM产品经胶带运输机进入一段磨矿机，筛下05MM产品用泵进入浓缩磁选机，浓缩磁选铁粉和脱水筛筛上物进入一段磨机。磨矿采用阶段磨矿、阶段选别工艺，一段开路磨矿选用两台QMY3254溢流型球磨机，产品粒度为325目占95，排出产品进行磁选。较粗铁粉进入细筛，筛上产品进入二段磨矿再磨，再磨选用一台QMY3254溢流型球磨机，筛下产品进入磁选柱，磁选柱底流为铁粉，铁粉进入沉淀池沉淀后用抓斗机抓入铁粉仓。详见直接还原铁选别工艺流程图。水冷槽脱水筛一次磨矿05MM05MM浓缩磁选磁性物料一段磁选325目占95非磁性物质转底炉直接还原铁细筛磁性物料二次磨矿28500目占95A60磁性柱28磁性物料尾矿非磁性物质直接还原铁选别粉水沉淀池图61直接还原产品选别工艺流程磨选最终粒度为500目占95。623主要设备选择6231主要设备选择的原则1、主要工艺设备的选型遵循“技术先进，运行可靠，易操作，维护简单，性能指标稳定，低能耗，立足选择国内、外标准节能设备，降低选厂生产成本”的原则。适当考虑设备大型化和关键作业采用自动控制，装备水平达到国内先进水平。2、安全环保遵循“三同时”原则。6232主要设备选择结果表62直接还原产品选别主要设备设备单位数量备注重板给料机GB1245台1直线振动筛USL246台2湿式溢流型球磨机MQY32005400台3高频细筛台3浓缩磁选机CTB1230台2磁选机CTB1230台3磁选柱600台463还原铁粉压块系统631生产工艺流程从直接还原铁选别系统送过来的还原铁粉进入圆筒烘干机烘干，烘干后加入添加剂C，然后进入冷压块机压块，压块后的产品进入成品矿槽储存，然后用汽车外运。图62还原产品压块系统生产工艺流程632烘干机烟气需求圆筒烘干机需要的烟气如表38。表63圆筒烘干机需要的烟气项目单位指标备注年产量万T/A128150小时流量T/H1602含水率5初始温度30还原铁终了温度100初始温度1000烟气终了温度100设计烟气消耗量NM3/H4100633圆筒烘干机设计选用1台圆筒烘干机，参数见表39。表64圆筒烘干机参数项目单位指标备注处理能力T/H25干燥强度KG/M355烘干机内径M18烘干机长度M13倾斜度2填充率704可开动率85干燥时间S700驱动功率KW45634冷压块机设计选用1台冷压块机，参数见表310。表65冷压块机参数项目单位指标备注处理能力M3/H7225T/H可开动率85处理物料密度KG/M33500款式辊压64技术经济指标表66金属回收与产品质量指标品位/数量/万T回收率/铁矿石288250100直接还原铁23566116100铁粉9018128158020尾矿743483519865厂房布置选别系统由筛分车间、转运站、磨矿车间、磁选车间、铁粉烘干车间、铁粉冷压机车间组成。辅助车间由化验室组成。整个系统平地而建，各建筑物相对集中，车间内部设备配置力求合理、紧凑。66辅助设施661料仓容量和储存时间选别前直接还原铁仓几何容积65M3，有效容积48M3，储矿时间1小时。选别后铁粉仓几何容积3M3，有效容积2M3，储矿时间4小时。662化验室在厂区附近设有办公楼，一层做化验用，承担选厂每日的生产样品、地质样品及流程考察样品的化验分析，化验室工作制分三班作业。二层作厂区办公用。7洁净煤气制备工艺71工程概况711煤气发生站形式根据本工程蓄热式转底炉补充热量工艺要求，采用洁净煤气为燃料。洁净煤气制备采用两段式煤气发生炉形式，并进行除尘、除焦、脱硫及脱水净化，产出冷洁净煤气，主要参数如下煤气热值544MJ/NM31300KCAL/NM3煤气总量22000NM3/H；需消耗燃料煤总量每年576万吨，即72T/H。712煤气站规模因两段炉的煤气热值较高544MJ/NM31300KCAL/NM3，系统总煤气需用量约为22000NM3/H；根据此数据选用的煤气站规模如下选用3开1备共4台32M两段炉及配套的净化、脱硫等配套设备，即可满足使用。3台32M两段式煤气炉总产煤气量约为22000NM3/H。713煤气站煤炭贮运流程简述由汽车运来的原料煤，在贮煤场堆放，由装载机承担煤场倒运和上料工作，合格粒度的原料煤由皮带机进入上煤系统。上煤系统可采用两套电动葫芦，上煤机高度30M，每小时上煤量为1012吨左右；也可采用皮带上煤，每小时上煤量为40吨左右。72原料和产品721原料按GB/T91432001常压固定床煤气发生炉用煤技术条件中的煤质要求，结合两段炉煤制气的工艺需要，较适合的煤种是不粘、弱粘结性烟煤及长焰煤。具体指标见下表煤气发生炉用煤质量技术条件和试验方法见下表表71常压固定床煤气发生炉用煤质量技术条件和试验方法项目技术要求试验方法类别单位烟煤、无烟煤、焦炭GB5751粒度MM烟煤2550，50100，2580无烟煤1325，2550，50100GB/T189块煤限下率10MT/T1含矸率20MT/T1灰分特级1200一级12011800二级18012400GB/T212煤灰软化温度1250GB/T219全硫03GB/T214热稳定性600GB/T1573抗碎强度600GB/T15459胶质层厚度MM10GB/T479发热量MJ/KG烟煤QNET，AR210无烟煤QNET，AR230GB/T213表72两段煤气发生炉用煤技术指标表项目技术指标粒度MM2040，2550，3060最大粒度与最小粒度之比2块煤限下率10含矸率2干基挥发份20干基灰分18干基硫分03灰熔融性软化温度1250热稳定TS660抗碎强度60罗加指数20自由膨胀序数2混合煤气产生原料为空气、水蒸汽、煤碳，空气由鼓风机鼓入；水蒸汽由发生炉产生自用；而煤碳要求采用低硫煤，产地为山西表73建议采用煤的成分表煤种AADSVADFCADMAD不粘、弱粘结性烟煤及长焰煤11610586868063081722产品年产煤气15840万NM3按300天工作日，小时产量22000NM3。本装置的产品为净化后的冷洁煤气，副产品为焦油和轻油。根据原料条件，拟按照此原料产生的煤气成份为表74冷洁煤气成份名称COH2CO2N2CH4O2冷洁煤气2430131546475118240206表75冷洁煤气杂质含量及技术指标序号名称单位指标1焦油轻油、灰尘等杂质总量MG/NM3302灰渣含碳量123煤气热值KJ/NM362704H2S含量MG/50NM35加压机压力KPA1820表76两段式冷煤气站焦油指标项目单位指标密度20G/CM310512水分含量M/M05粘度E804灰分M/M02热值KCAL/KG8900硫含量M/M05游离水有少量无固体杂质少量无73煤气化与净化系统技术方案731煤气站工艺流程描述合格原料煤由皮带机电动葫芦输送提升至主厂房储煤仓，再经双滚筒液压加煤机加入炉内，煤受到来自气化段煤气的加热干馏，干馏后半焦状态下的煤炭在气化段与气化剂空气、蒸汽发生反应，气化段生成的煤气分为两部分，一部分从两段炉下段煤气出口经旋风除尘器出炉，另一部分向上经中心管与干馏煤气混合从上段煤气出口出炉。下段出口煤气经旋风除尘器降温除尘后进入强制风冷器，继续除尘降温，然后进入间冷器进一步降温。上段出口煤气进入电捕焦油器除焦后，直接进入间冷器，与下段煤气混合，在混合中完成降温，混合后煤气进入电捕轻油器，捕除轻油，煤气经加压风机加压后送往脱硫塔送往用户。两段式煤气发生炉自上而下由干馏段和气化段组成，首先煤从炉顶煤仓经两组下煤阀进入炉体，煤在干馏段经过充分的干燥和长时间的低温干馏，逐渐形成半焦，进入气化段，炽热的半焦在气化段与炉底鼓入的气化剂充分反应，经过炉内还原层，氧化层而形成灰渣，由炉栅驱动从灰盆自动排出。煤在低温干馏的过程中，以挥发份析出为主生成的煤气称为干馏煤气，组成两段炉的顶部煤气，约占总煤气量的40，其热值较高7100KJ/NM3温度较低120左右，并含有大量的焦油。这种焦油为低温干馏产物，其流动性较好，可采用静电除尘器捕集起来，作为化工原料和燃料。在气化段，炽热的半焦和汽化剂经过还原、氧化等一系列化学反应生成的煤气，称为气化煤气。组成两段炉的底部煤气，约占总煤气量的60，其热值相对较低5400KJ/NM3，温度较高550左右，因煤在干馏段低温干馏时间充足，进入气化段的煤已变成半焦，因此生成的气化煤气不含焦油，又因距炉栅灰层较近，所以含有少量飞灰。底部煤气就可经旋风除尘器及风冷器等设备来处理，这样对于使用冷净化煤气的用户，便可不采用水洗法就能使用上冷净化煤气，从而避免了大量酚水无法处理的缺陷。732工艺技术特点及优势在整个冷净化工艺中，本工艺对底部煤气的处理采用旋风除尘器、强制风冷器来进行，改变了我国两段炉常用的急冷塔、洗涤塔用水冷却工艺，即节约了生产用水，又消除了因使用传统工艺带来的酚水量太大弊端，从而彻底杜绝了国内传统的两段炉对环境的污染问题。顶部煤气中的大量焦油采用37管电捕器捕集，因其流动性能好，可直接输送到焦油池储存。混合煤气采用间接冷却器冷净，此设备的特点是，煤气的冷却不与水直接接触，而是管板式间接冷却，再通过煤气自身冷凝下来的饱和水含酚循环使用洗涤煤气，使煤气站酚水减至最少量，此少量酚水为正增长，它的输送储存皆密闭进行。在整个工艺中，对焦油的捕集采用二级电捕，以确保冷净煤气中焦油的含量在25MG/M3以下。顶部煤气用37管电捕焦，煤气在其中最大流速为06M/S，低于发生炉煤气站设计规范GB5019594中的08M/S的要求。混合后煤气用72管电捕轻油器，煤气在其中最大流速为065M/S，低于发生炉煤气站设计规范GB5019594中的08M/S的要求。本工艺自动化程度高，对于重要的参数如上段煤气温度、气化剂温度、煤气站负荷实行自动调节，运行安全，便于操作，是一种比较先进的煤炭制气工艺。国内的两段炉是在单段炉的基础上又加一段干馏段，由于没有经过严格测验，其干馏段各参数及结构不尽合理，这样煤的干馏就不会充分，致使气化段煤气含有焦油，此部分焦油已经高温裂解，也已无法处理，只好采用水洗处理，洗涤水也含有大量沥青焦油，因而无法避免单段炉冷净化煤气工艺的环境污染缺陷。本两段炉系在多年的实验基础上设计出来，并经工业性应用后多次改进定型的一种成熟产品，其显著特点如下1底部煤气由36个耐火通道提取，并有6个底部煤气调节阀来调节整个炉膛面的燃烧平衡。2底部煤气另设一路不锈钢中心管提取，其作用为A与周边36个耐火通道共同组成干馏加热空间，形成内、外两层环形圈辐射热源。B与周边36个耐火通道共同组成炉膛断面燃烧平衡系统，避免了国内两段炉燃烧中心黑洞问题，能很方便的调节炉膛燃烧情况。3采用高灰盆水封，高气化压力运行，发生炉气化程度高，产气量大。4炉栅驱动除灰及下煤采用液压系统，通过PLC机实现自动控制。5水夹套为压力容器，使用寿命非常长。6上部出口煤气含低温焦油，灰尘含量较少，而且温度不高，可不冷却、不降温直接进入电捕焦器除焦；下部出口煤气只含灰尘，经过旋风除尘器、强制风冷器后，便于有针对进行除尘。7两段式煤气发生炉操作属于高料层操作，灰尘在经过厚厚的料层过滤后，基本全部沉积下来，其上段煤气携灰量较少。8两段式煤气发生炉顶部出口产生焦油属于流动性较好的低温干馏焦油，利于静电捕焦器除焦，焦油售价高。9顶部煤气捕焦后与下部高温煤气混合，进入油洗冷器降温后，进一步焦油雾化捕集轻油，煤气管道和烧嘴不堵塞，煤气输送距离长。10实行煤气全间接冷却工艺，水不直接接触煤气，冷凝析出的含酚污水，本技术做到含酚污水零排放。11酚水处理系统采用酚水焚烧炉，利用煤气站自产的煤气和焦油，在焚烧炉内高温把喷入的酚水裂解，形成CO2和H2O，酚水零排放。综上所述，本工艺采用的两段炉具有最优的干馏段与气化段比例及良好的干馏结构，其干馏段所产生的煤气只含焦油不含灰尘，气化煤气只含少许灰尘不含焦油，为彻底解决煤气站酚水污染及挥发份对大气的污染问题奠定了坚实的基础。74煤气化主要设备参数741两段式煤气发生炉表77两段式煤气发生炉技术参数序号名称单位数值1炉膛直径MM32002炉膛截面积M28043耗煤量KG/H220026004适用煤种不粘烟煤、弱粘烟煤、长焰煤和部分褐煤、气煤5煤的粒度MM25506水套受热面积全水套M217序号名称单位数值7煤气产量NM3/H65007500上段PA9808煤气出口压力下段PA3470上段801509煤气出口温度下段50060010煤气热值低上段KJ/NM371007500序号名称单位数值下段KJ/NM352005500混合段KJ/NM3627011水套蒸汽压力KPA29412饱和温度55651探火孔汽封压力KP294序号名称单位数值3A14水套蒸汽产量KG/H55015水套内壁厚度及材质20MM，20G16水套外壁厚度及材质14MM，Q235B17干馏段炉本体壁厚8MM，Q235B18炉顶上部壁厚13MM，Q235B序号名称单位数值19中心管12MM，1CR18NI9TI20炉篦耐热、耐磨铸铁21探火孔铸钢22灰渣含碳率1523加煤方式自动2排渣形式自动排渣序号名称单位数值4设备主要技术性能如下1煤气炉加煤机选用液压双滚筒双路加煤的形式，自动下煤流畅、加煤分布均匀、操作灵活、不漏气，并配有液压驱动手动加煤及自动加煤控制系统等。滚筒阀采用整体铸造加工件，滚筒与壳体之间密封良好，避免由煤气泄漏而导致的不安全及浪费现象。2煤气炉体水套采用全水套结构，自产饱和蒸汽可完全满足煤气炉自身的用气要求，不需外来蒸汽，使生产成本降低。配套汽包配有水位计、压力表、安全阀等辅助设施，其中水位计、压力表具有就地显示和信号远传功能。3煤气炉炉篦采用耐热、耐磨铸铁材料制造，侧面出风口，具有通风阻力小，布风均匀的优点结构合理，使炉内布风更加均匀。4碎渣圈炉裙采用铸钢件，有很好强度和耐磨性。5出灰采用湿式干出灰，包含出口排灰及大小刀阀，驱动采用双侧液压棘轮驱动灰盘。能有效防止煤气炉运行过程中的偏炉等现象，并减少鼓风阻力，减少煤气带出物，有利于煤气的净化。灰盘下安装着滚动轴承，当灰盘转动时炉篦同步转动，灰渣落到灰盘中，小灰刀拨出灰渣，由大灰刀排出灰盘。中间进风箱与灰盘的下部水封圈形成水封，防止空气外泄。6煤气发生炉配套煤仓钢结构能储存50T煤，能满足12小时满负荷用煤量的存储空间。7发生炉下段煤气管道采用内保温等耐高温处理。8干馏段有足够的高度，确保经干馏段的煤充分的完成干燥和充分干馏反应9上部加煤装置包含煤仓、煤入口插板阀、滚筒等。10下部排灰装置包含出口排灰及大小刀阀。11饱和空气管包含逆止阀，交接点为空气逆止阀进口。12煤气炉筒体包含耐火砖，包括煤气出口钟罩阀、除渣装置、炉篦传动装置、蒸汽环管等。13汽包含汽包水位计、压力表、安全阀等。14加煤机包括液压控制装置。742除尘系统配置表77技术参数表序号名称单位指标备注1处理煤气量NM3/H450055002除尘效率60803煤气进口温度5006504煤气出口温度450550设备技术性能采用离心式旋风除尘器对下段煤气进行初步净化。煤气带着灰尘以一定的速度延切线方向进入除尘器，在除尘器内延螺旋线的形势作回转运送。悬浮的灰尘颗粒在离心力的作用下被抛向圆筒的内表面，在重力作用下降落至排灰管。而煤气从下部进入中央管，形成上升的螺旋气流，从顶部离开沉器。，其主要功能是对下段煤气进行除尘。煤气发生炉与旋风除尘器之间的连接管上，设置有落灰斗，可以方便清除管内积灰。每台煤气炉配套1台旋风除尘。8烟气余热发电工艺81国家政策鼓励资金根据财政部、国家发展和改革委员会关于印发节能技术改造财政奖励资金管理暂行办法的通知财建2007371号，对于余热余压利用类的企业节能技术改造项目，节能量在1万吨暂定标准煤以上，东部地区根据节能量按200元/吨标准煤奖励。本项目的年发电量按8000小时计算为4800万KWH，扣除15自身用电，年供电量为4080万KWH，2006年国家统计局发布的供电煤耗为0366KG/KWH，折算成节能量为14930吨标准煤，可获得节能奖励资金为2987万元。82概述转底炉生产过程中产生大量的高温废气，能有效利用废气热能，节能降耗会得到国家政策大力扶持。目前余热利用有两种方式一类是热利用，即利用余热来产生热水或蒸汽以供暖、制冷、料制备用等；另一类是动力利用，即将余热转换为电能或机械能。本次设计采用余热发电方式。工艺流程如图81所示。换热器转底炉助燃风机锅炉余热除尘器布袋主排风机风量分配烘干机风量分配烟囱汽轮机发电图81转底炉烟气余热利用工艺流程83设计参数表81烟气成分数据IDCO2H2ON2O2温度/备注117209907210080780出换热器/进余热锅炉废气216991100007122079177进入布袋除尘器废气表82烟气流体数据项目单位指标备注原始废气流量HNM/3115000原始废气温度1100用于烘烤产品的烟气/34100用于换热器的原始1100废气流量H110900进换热器废气温度1000掺混冷空气NM/311752进换热器的1000原始废气流量H122652出换热器/进余热锅炉废气温度780出圆筒烘干机废气流量/36200进入布袋除尘器废气流量HNM128852进入布袋除尘器废气温度17784余热发电方案841设计总则设计以节能降耗为目的，采用先进成熟可靠的余热回收技术，产生中高压力等级的蒸汽发电，弥补工矿企业用电。采用成熟可靠的技术翅片管式蒸汽发生器；设计中尽可能优化设计降低投资。842余热发电工艺计算废气参数见表83。设计计算见表84。表83废气参数表序号名称指标1废气流量NM3/H1230002废气进口温度7803含尘G/NM3304排烟温度20020表84设计计算结果表序号名称中压蒸汽1蒸汽压力MPA2352蒸汽温度4003蒸汽量T/H254发电功率KW6000有效51005锅炉烟气侧阻损PA7508006给水35自来水85工艺技术方案1余热回收技术本次余热回收装置采用模块化翅片管式余热锅炉，一般由翅片管式蒸汽发生器及水预热器、蒸汽过热器三部分组成。其中上下集箱翅片管式蒸汽发生器是一种新型的蒸汽发生装置，它采用高频焊接翅片管作为换热元件，通过翅片来强化传热，整套装置传热效率高，设备结构紧凑，热侧流体流动阻力小。其基本特点是汽包和产汽部分分离，水的受热和汽化在翅片管内完成，众多翅片管通过上下集箱组成一片，再通过联络管与汽包连接，这就使本套装置有别于一般上下锅筒结构的余热锅炉。产汽套管与汽包间用导管相连，管道可任意调整长度，现场布置灵活，适应了复杂现场的要求。全套设备除给水系统外，无运转部件，运行可靠，操作维修方便。2余热发电的原则性热力系统图见图82。图82热力系统图1余热锅炉2汽轮发电机3凝汽器4除氧器5凝结水泵6给水泵7排污扩容器8排污水冷却器经水处理来的除盐水先经过排污水冷却器加热后进除氧器除氧，分别通过中、低压给水泵对水加压，除氧水经过中压给水泵泵入中压省煤器后进中压汽包，中压汽包炉水通过下降管、上升管与蒸汽发生器