年产12500吨碳化硅项目可行性研究报告（优秀可研）

年产 12500 吨碳化硅项目 可行性研究报告 *市励宁硅业有限公司 二 00 四年三月 2 目 录 1. 总论 -6 1.1 项目概述 -6 1.2 建设规模及产品方案 -6 1.3 主要建设条件 -7 1.4 设计原则 -9 1.5 主要设计内容 -9 2. 市场分析及建设规模与产品方案 -11 2.1 市场分析 -11 2.2 建设规模和产品方案 -12 3. 主要技术经济指标 -14 4. 生产工艺 -17 4.1 概述 -17 4.2 设计规模及产品方案 -17 4.3 工艺生产车间组成 -17 4.4 产品质量标准 -17 4.5 原料质量标准 -17 4.6 生产工艺及生产方法 -18 5. 总图运输 -21 5.1 区域概况 -21 5.2 总平面布置 -21 5.3 工厂运输 -22 3 5.4 工厂消防及绿化 -22 6. 电力 -23 6.1 电力负荷及性质 -23 7.1 厂区供热 -24 7.2 厂区热力管网 -24 8. 给排水 -25 8.1 设计范围 -25 8.2 用水量及水源 -25 8.3 厂区排水 -25 9. 采暖通风 -26 9.1 设计依据及设计原则 -26 9.2 气象资料 -26 9.3 除尘设计原则 -26 9.4 通风措施 -27 10. 土建工程 -28 10.1 设计原则 -28 10.2 建筑结构设计 -28 10.3 建筑防火 -29 11. 机械维修 -30 12. 环境保护 .-31 12.1 厂区环保设施 -31 13. 职业保护及职业安全卫生 -33 4 13.1 设计依据标准 -33 13.2 炭化硅生产中存在的不安全与有害因素 -33 13.3 职业卫生措施 -34 13.4 职工安全措施 -35 13.5 环境管理和监测机构 -36 14. 防火措施 -37 14.1 总平面布置 -37 14.2 建筑与结构 -37 14.3 电气防火 -37 14.4 消防给水 -37 15. 项目总投资估算 -38 15.1 工程概况 -38 15.2 依据及原则 -38 15.3 项目总投资估算 -38 16. 技术经济分析 -40 16.1 组织机构及劳动定员 -40 16.2 职工培训 -41 16.3 总投资及资金筹措 -41 16.4 建设进度 -43 16.5 成本费用估算 -44 16.6 损益估算 -47 16.7 财务评价 -48 5 16.8 不确定性分析 -50 16.9 综合评价 -53 6 1. 总论 1.1 项目概述 *市励宁硅业有限公司成立于 2004 年，是主要从事炭化硅冶炼的民营企业。公司依托 *市丰富的电力、石英砂和无烟煤资源，生产和开拓硅系列产品。现拟自筹和引进资金建设年产12500 吨炭化硅项 目，装机容量 12500kVA。 碳化硅（ SiC, Silicon Carbide）材料有许多优异的性能，如耐磨削、耐高温、耐腐蚀、高热导率、高化学稳定性以及高电子迁移率等。磨料、冶金和高温承载件是目前碳化硅的主要应用领域。目前，世界 SiC 总产量约 150 万吨 /年，中国产量最大，约占 30%,年产量约 45 万吨左右。中国 SiC 生产企业主要集中于 *、青海、四川、甘肃、山东等地。作为世界最大的碳化硅生产国与出口国，中国碳化硅的产销对于世界碳化硅行业有着重要影响。 本项目建设厂址选择在 *蓝山工业园区，拟选厂址属规划的工业用地，不占用耕地。 建设场地水源充足、电力供应有保证，为本项目的建设提供了较好的建设条件。 本项目的建设为该公司今后开拓炭化硅砂、微粉、炭化硅制品提供了原料基础，为改善今后的可持续发展奠定了必要的基础条件。 本项目符合国家产业政策，属于国家鼓励发展的项目。 1.2 建设规模及产品方案 7 根据建设场地、供电、供水、资金筹措能力和市场需求，确定设计规模为年产 碳化硅 12500 吨。 1.3 主要建设条件 1.3.1 原料 本项目所需主要原料为：无烟煤、石英砂、木屑。主要原料来源和供应叙述如下： 无烟煤： *矿区出产的“ *”无烟煤因其具有“三低六高”（低灰、低硫、低磷、高发热量、高比电阻、高机械强度、高精煤回收率、高化学活性、高块煤率）的优良品质而闻名国内外。是冶金、化工等行业公认的最适宜生产炭化硅产品的最佳煤种。 *煤炭资源丰富，预测储量 2047 亿吨，居全国各省区第六位，其中焦性煤约 75 亿吨；探明储量 313 亿吨，居第五位；煤种齐全，在中国所有的 10 个煤炭种类中， *有 9 种，是我国煤种最集中分布的地区；主要煤种有无烟煤，焦性煤、 1/3 焦煤，不粘结煤、褐煤等煤种。 *无烟煤的地质探明总储量为 6.5 亿 吨，这部分煤集中在汝芨沟矿区。目前 *的煤炭总生产能力为 2500万吨，总产量 1800 万吨，其中 *无烟煤 500 万吨，不粘结煤 500万吨，主焦煤 400 万吨， 1/3 焦煤 250 万吨，其他长焰煤与烟煤150 万吨。 本项目年需 *无烟煤 1.63 万吨，从 *市煤炭市场采购，供应有保证。 8 石英砂： *市境内石英砂地质储量丰富，已探明储量 45822.5 万吨。满足本项目原料质量要求的石英砂主要分布在位于 *红果子火车站 4km 处的红果子沟，位于 *市火车站西 7.5km 处的正义关，位于 *市 *区北约 6km 处的枣窝火车站， 位于 *北 8km*沟口东侧，这四处矿床已探明储量为 2596.32 万吨。原料质量为SiO2 98%；Al2O3 1%； Fe2O3 0.1%，品质完全满足碳化硅生产对原料的品位要求。 木屑： 本项目年需木屑 5000 吨，因需要量较少，由当地木材加工企业供应，即可满足供应。如果木屑供应有困难，可以用稻谷壳代替。 电力： *市境内现有火力发电厂 5 座，总装机容量 1200MW，预计*第二发电厂 3、 4 号机组 2005 年底即可发电，届时， *市总装机容量可达到 1800MW。本项目冶炼变压器容量 12500kVA，年用电量 7677.92 104kWh， *市的电力供应可以满足本项目要求。 1.3.2 厂址 项目建设厂址选择在 *县蓝山工业园区。厂址距 *区 15kM。 1.3.3 供电 该项目建设新增供电容量 12500KVA，从 *变电所架设供电 9 线路解决。 1.3.4 供水 本项目每年用水量为 5482.5m3，其中：生产用水 2062.50m3，生产循环用水 1500.00m3，生活用水 1920.00m3。水源由 *蓝山工业园区供水管网解决。 1.3.5 交通运输 本项目年运输量为 54425.00 吨，其中运入量 41300.00 吨，运出量 13125.00 吨。 本项目建设厂址位于 110 国道近旁，交通运输十分方便，运输车辆雇用社会车辆解决。 1.4 设计原则 1.4.1 认真贯彻国家建设方针政策及有关规定，精心设计，加快项目建设进度。 1.4.2 总图布置力求紧凑合理，并充分考虑与现有生产工艺的衔接。 1.4.3 项目建成后的机械维修利用外协方式，充分利用 *地区机械修理厂家的机修能力，新建项目不考虑大型设备的机械维修，仅考虑中、小修。 1.4.4 本项目全部生产设备均采用国产设备，采用国内先进、可靠、成熟的先进技术和设备。 1.4.5 贯彻国家节能政策，尽量节省能源，做好消防设施的布置和环境保护的设计。 10 1.5 主要设计内容 1.5.1 工艺生产系统包括原料储存、粉碎、冶炼、破碎、检验、包装等。 1.5.2 动力系统包括供水、供电、通风等。 1.5.3 厂区总平面布置、供排水管网等。 2. 市场分析及建设规模与产品方案 11 2.1 市场分析 2.1.1 *市碳化硅现状 *市现有碳化硅生产企业 15 家，总用电负荷为 10.7 万 kVA；已形成碳化硅块 10 万吨、碳化硅微粉 0.5 万吨、碳化硅制品 0.1万吨的 生产能力。 2003 年生产碳化硅 9.8 万吨。 2.1.2 碳化硅用途 炭化硅是一种具有良好的导热、耐磨、耐高温、耐腐蚀、化学稳定性强等优良特性的非金属合成材料。其应用领域主要是作为冶金工业的脱氧剂、磨料、耐火材料、橡胶工业填剂，产品应用领域涉及冶金、航空、机械、化工、能源、建材、军工、轻以及电子工业等行业。 2.1.3 碳化硅市场 目前，世界 SiC 总产量约 150 万吨 /年，中国产量最大，约占30%,年产量约 45 万吨左右。中国 SiC 生产企业主要集中于 *、青海、四川、甘肃、山东等地。作为世界最大的碳化硅生产国 与出口国，中国碳化硅的产销对于世界碳化硅行业有着重要影响。 国外生产厂家较大的有 30 余家，主要集中在北美、西欧和日本，近年来，由于受耗能、污染、人工等诸多因素的影响，国外炭化硅产量有所减少，产量呈下降趋势。 我国自 80 年代中期以来，由于出口量不断扩大，炭化硅生产厂家迅速增加，遍及全国，但比较集中的是西部地区。 *市炭化硅企业目前有 17 家，装机总容量 10.7 万 kVA，生产能力 12 12 万吨。 分析近 10 年国内炭化硅生产发展历程，炭化硅的生产比较平稳，不象铁合金大起大落。目前，国际市场对炭化硅需求量有较大增加，而西欧 、日本及北美的一些工业化国家又在减少炭化硅生产企业的数量和产量，我国只要把握住这一良好契机，适当发展炭化硅，增加出口量，扩大产品覆盖面，炭化硅生产销售前景将十分乐观。 2.1.4 市场前景预测 近几年炭化硅价格逐年上升，至 1997 年起由于国家电价普遍上调，使得炭化硅生产成本加大，由于生产成本的加大和市场需求的拉动，炭化硅价格进来迅速攀升。目前，炭化硅一级品价格已达到 3900 元 /吨，二级品价格也达到 2900 元 /吨。据目前价格走势分析，价格有望继续上扬。 炭化硅是一种高耗能产品，由于世界能源危机，发达国家所需 炭化硅均依赖进口，进口量较多的国家和地区有德国、日本、美国、东南亚、澳大利亚等国家和地区，使我国的出口量猛增。我国的炭化硅生产受资源、能源的限制主要集中在青海、甘肃、*等省区， *的优势最突出。 *的炭化硅已占领了相当一部分国内和国际市场。本项目位于 *兰山工业园区，将享受一系列优惠政策，本项目的市场前景将十分乐观。 2.2 建设规模和产品方案 根据项目的建设和资金筹措的可能，确定本项目的建设规模 13 为年产 碳化硅 12500 吨。其中：一级品 6250.00 吨；二级品 6250.00 吨；冶炼废料 625.00 吨。 3. 主要技术经济指标 14 主要技术经济指标见下表： 主要技术经济指标表 序号 指标名称 单位 数量 备注 1 建设规模 t/a 12500 2 产品产量 2.1 一级品 t/a 6250 2.2 二级品 t/a 6250 2.3 冶炼废料 t/a 625 3 产品合格率 % 100 4 主要原料需要量 4.1 石英砂 t/a 20000 4.2 无烟煤 t/a 16300 4.3 木屑 t/a 5000 5 供水 t/a 5482.5 6 供电 年用电量 kW.h 7678104 7 外部运输及总图 外部运输总量 t/a 54425 其中：运入量 t/a 41300 运出量 万 t/a 13125 15 项目占地 亩 50 8 建设期 a 1 9 劳动定员 职工人数 人 128 其中：工人 人 113 管理及服务人员 人 15 10 实物劳动生产率 其中：全员 t/a.人 97.66 工人 t/a.人 110.62 11 投资及资金筹措 投资总额 万元 1643.49 其中：固定资产投资 万元 1261.14 建设期利息 万元 流动资金 万元 382.35 投资方向调节税 万元 0.00 免征 12 总成本 万元 3662.26 年平均 13 单位成本 元 /t 2929.81 年平均 14 销售收入、税金及 利息 16 销售收入 万元 4281.25 正常年 销售税金及附加 万元 150.58 正常年 利润总额 万元 385.79 年平均 所得税 万元 127.31 年平均 税后利润 万元 258.48 年平均 公积金 万元 25.85 年平均 公益金 万元 12.92 年平均 15 盈利能力 全部投资财务内部收益率 % 22.06 税后 全部投资财务净现值 万元 971 I=10%,税后 投资回收期 a 5.33 税前包括建设期 1 年 投资利税率 % 32.45 投资利润率 % 23.47 16 财务状况分析 资产负债率 % 21.10 投产后第 1 年 流动比率 % 244.17 投产第 1 年 速动比率 % 121.19 投产第 1 年 4. 生产工艺 17 4.1 概述 生产工艺和设计原则：充分发挥当地优质碳化硅的资源优势，尽可能地节约建设资金，采用先进可靠的工艺技术，可靠的生产设备，提高产品档次，增加企业的经济效益，增强企业可持续发展的能力。 碳化硅冶炼炉选用 多炉芯冶炼专利技术，改技术具有提高产量、节能和提高产品质量的效果，已在某企业实施，节能、增加产量、提高质量的效果明显。 碳化硅炉拟采用炉墙、炉底节能专利技术，改技术节电效果明显，吨产品节电 200-270kWh，可以大幅度降低生产成本。 本项目采用以上二项专利技术后，节电效果显著，提高产量约 10以上，一级品率可以提高 20以上。 4.2 设计规模及产品方案 4.2.1 本设计规模为年生产吨 12500 吨 碳化硅 。 4.2.2 产品方案 产品方案为： 年产 碳化硅 12500 吨。其中：一级品 6250.00 吨；二级 品 6250.00 吨；冶炼废料 625.00 吨。 4.3 工艺生产车间组成 根据工艺流程，生产工艺车间由以下车间组成： 原料储运、粉碎、配料、冶炼、破碎、检验、包装、动力等车间。 18 4.4 产品质量标准 产品执行国家企业标准。 一级品 SiC 97.50；二级品 SiC 90。 4.5 原料质量标准 原料应符合产品要求的质量标准。 无烟煤灰分 5，石英砂 SiC2的含量 98。 4.6 生产工艺及生产方法 4.6.1 生产工艺 生产工艺流程为： 原料储运破碎配料冶炼破碎检验包装成品 4.6.2 工艺流程简述 炭化硅是在二氧化硅被炭化还原的电热过程中生成的，其化学反应方程式如下： SiO2 + 3C = Sic + 2CO 工业生产炭化硅是在两端装有电极，中心装有石墨发热体的电阻炉内冶炼而成的。 无烟煤（粒度 1-100mm）用汽车运输进厂，经 400 600 锤式破碎机破碎至 0-3mm，经 D250 斗式提升机送至煤库储存。 石英砂由汽车运输进厂，加工粒度 0.5-5mm，粒度符合生产要求直接卸入露天硅砂堆场储存。 木屑用汽车运输进厂，用麻袋盛装储于辅助材料原料场。 以上三种原料经化验合格后 方能投入使用。 19 将石英砂、无烟煤、木屑与冶炼回收料，按硅碳比 r=1.56-1.62进行配料计量后，用铲车送至 JS500 强制式混合机中，搅拌均匀，卸入吊料筒内，用天车运输，装入固定式炭化硅冶炼炉内，装炉完成后，利用装入炉料中心的石墨炉芯为发热载体，通以强大的电流，在 1600-2700时发生化学反应，生成炭化硅，冶炼时间约 24 小时左右，为了不使电极发热，电极采用通水冷却，通电冶炼达到规定时间和送电量后，停止送电。炉体自然冷却至少60 小时后，用天车吊下炉墙，再次自行冷却，并浇水冷却，然后进行劈炉。若缩短冷却时间 ，浇水急冷，会造成碳化硅结晶表面进一步氧化，增加 SiO2层的厚度。使用天车上配置的抓取器，将炉上的结晶筒取送至厂房里分级地点进行分级。把连结在一起的一级和二级品用人工分开。一、二级品分别装入专用料斗内，用铲车送至堆棚中，经颚式破碎机、锤式破碎机二级破碎至要求的粒度 0-10mm，称量包装后送入产品库。 在冶炼过程中，每吨碳化硅将产生 15的废异物和部分可回炉使用的保温料、焙烧料，可用天车爪斗送至铲车上，运出车间堆放，废弃物含 SiO2约 50-30， SiC10，杂质 10。可做为修筑公路与飞机场的筑路材料全部 销售出厂，回收后的保温料，焙烧料待下一步循环使用。 冶炼一炉碳化硅需经过配料、混料、混炉、通电开炉、冶炼、停电冷却、卸料、修炉等数个操作环节，缺一不可，根据计算生产周期为 5天，而一炉碳化硅通电冶炼时间共需 22-24小时左右， 20 为了充分发挥变压器（ 12500kVA 可调式）的生产能力，本设计采用外形长 15.7m，宽 2.52m，高 2.52m 的碳化硅冶炼炉 10 座，循环操作，保证每天有 2 炉碳化硅在通电冶炼。 选用 1 台 12500kVA 变压器可满足生产需要。 4.6.3 主要设备 4.6.3.1 冶炼设备 固定式电阻炉 10 台 炉芯产量 20 吨 /炉 4.6.3.2 混料设备 混料机 4 台 规格与型号： JS-500 强制式双卧轴搅拌机 容量： 500kg 台时产量： 35t/天 功率： N=37kW 4.6.3.3 破碎设备 破碎机 2 台 规格与型号： POB600400 给料粒度： 100mm 设备详见“建筑、构筑物及设备投资表”（附表： 17）。 5. 总图运输 21 5.1 区域概况 5.1.1 地理位置 本项目的建设厂址位于 *市 *蓝山工业园区，距 *区 15KM。 5.1.2 交通 110 国道从厂旁通过， *火车站距厂 2KM。外 运产品和原材料的运入都十分方便。 5.1.3 自然条件 5.1.3.1 地形地貌 厂区内场地地势平坦，满足项目建设条件。 5.1.3.2 气象条件 年最高气温 35 年最低气温 -23.5 年最大降雨量 238.2mm 年最大蒸发量 2720.7mm 最大冻土厚度 0.83m 地震烈度 8 度 5.2 总平面布置 本项目的厂址地势较平坦，为总平面布置创造了较好的条件，总平面布置本着满足生产工艺和总平面布置的要求进行。 原料库、 破碎、混料、冶炼车间布置在厂区的西侧，包装车间布置在中部。办公室和职工福利设施布置在上风口，厂区内建设职工倒班宿舍，职工住宅由购买商品房解决。 22 5.3 工厂运输 工厂年运输量为 56000 吨，其中运入原料 42875 吨，运出量为产品 12500 吨，运出废弃物 625 吨。 主要原材料产地均在本市，故考虑采用汽车运输。外运根据产品发送目的地的不同，采用公路或铁路运输。 本项目不考虑购置运输设备和生活用车，以节省项目投资。 5.4 工厂消防及绿化 *区设有消防队，该厂消防由 *区消防队负责。厂内设有消防栓，可满 足消防部门的防火要求。在总平面布置中已考虑了消防道路要求。 在道路两侧及周边种植花草树木，保护环境有利于工人的身体健康。绿化率达到 20。 6. 电力 6.1 电力负荷及性质 23 6.1.1 负荷计算 根据本项目要求经计算动力及照明负荷为： 有功功率 P=12680kW（包括动力用电 180kW） 无功功率 Q=10524.4kVAR 视在功率 S=16484KVA 功率因数 COS =0.77 补偿到 0.9 年耗电量 W=7719.61104KWh 6.1.2 负荷性质 根据生产工艺要求和设备性质，全厂各车间均属二级负荷。 6.1.3 供电电源及供电方案 电源由 *蓝山工业园区变电所接线。本项目的供电方案为：从蓝山工业园区的 10KV 线路“ T”接入厂内配电所，供生产变压器和生产动力、照明使用。 6.1.4 功率因数补偿 根据负荷计算，自然功率因数为 0.77，故在厂区 10KV 侧设无功功率补偿装置，进行集中补偿，补偿后功率因数达到 0.9 以上。 7. 热力工程 7.1 厂区供热 24 建设 1 台 2T 热水锅炉，供冬季采暖用汽和职工沐浴用热水 。本项目生产不用蒸汽，冶炼车间不设采暖设施。其它车间和办公室设置采暖设施。 7.2 厂区热力管网 厂区热力管网与热源联结，热力管网包括热水管道和回水管道。 热水管道和回水管道管采用不通行地沟敷设。热水管道、回水管道均需要保温，管道保温材料用岩棉制品。 8. 给排水 8.1 设计范围 25 本设计包括本项目的生产、生活和消防用水系统，厂区内的生活、雨水排放系统，车间内的给排水系统。 8.2 用水量及水源 本项目每天用水量为 18.22M3，其中：生产用水 5.87M3（伴料用水 ，按原料的 5计算）；补充冷却循环水 5M3；生活用水7.35M3。 供水水源由 *蓝山工业园区供水系统供给，本项目的供水管路接入园区供水管网即可。 8.3 厂区排水 本工程总排水量为 3.68m3/天，全部为生活排水，冬季锅炉房排污量较少未计算在内。 生产排水为冬季锅炉房排污，未受污染，且无有害物，可直接排放。 生活排水主要为厕所及沐浴排水，除厕所排水需经化粪池处理后，其他污水均无污染可直接排放。 全厂排放的生产、生活污水及厂区内的雨排水均排入厂外附近的天然洪水沟内。 9. 采暖通风 9.1 设计依据及设计原则 26 9.1.1 设计依据 1）工业企业设计卫生标准 2）大气污染综合排放标准 3）采暖通风与空气调节设计规范 4）建筑设计防火规范 9.1.2 采暖设计原则 本项目设集中采暖，其采暖范围是冶炼以外的其它车间，冶炼车间不设采暖。 采暖热媒由现有锅炉房经室外供热管网统一供给。 采暖系统采用水平串联式系统。 9.2 气象资料 冬季采暖室外计算温度 -15 冬季通风室外计算温度 -9 夏季通风室外计算温度 27 室外年平均风速 1.7m/s 9.3 除尘设计原则 本项目生产工艺为干法生产，主要原料为无烟煤、石英砂和木屑等。其生产特征为扬尘点较少，粉尘散发量不大。故不对每一个扬尘点进行收尘处理。仅对混合、破碎车间设置集中收尘装置。 收尘措施 放散粉尘的工艺设备采取密封措施。 27 排风罩结构将采取缓冲罩的形式，以减少物料带出。 除尘系统基本按工艺流程划分，采取分散式系统。 收尘粉的处理，中碎部收尘纳入工艺流程予以配料，无二次扬尘。 9.4 通风措施 本项目在生产过程中有害气体，主要是生产过程中的少量粉尘和冶炼过程中产生的烟尘，通风措施采用 然通风和强制通风，以保证工人的劳动环境和身体健康。 10. 土建工程 10.1 设计原则 28 本项目为新建工程，在土建设计中应遵照以下原则： 1）遵照我国现行的有关方针、政策及有关规范、规程、规定及建筑法规进行设计。 2）根据我国国情，在满足生产工艺的前提下，吸取现有碳化硅生产企业的建设经验，制定切实可行的施工方案，力求作到技术先进可靠，因地制宜地尽量采用