先进电弧炉短工艺流程可行性研究报告

1 先进电弧炉 短工艺流程 可行性研究报告 2 目 录 一、 节能 炼钢工艺 . 1 二、 供电 .、 自动化控制系统 .、 给排水设施 .、 通风除尘设施 .、 燃气设施 .、 热力设施 .、 检验设施 . 、 土建 . 、 投资估算 . 一、 公司简介 . 1 页 共 20 页 先进电弧炉 短工艺流程可行性研究报告 一、 节能 炼钢工艺 1、 概述 年产 50 万吨短流程绿色 炼钢厂 配置 60t 超高功率 交流电弧炉 一座 ，电炉 配置一套 废钢预热成套设备， 利用电炉四孔高温烟气加热炉料，以提高电炉产量和节省电能，经过预热通道后的尾气仍有650的温度需进入余热锅炉 再次利用，并将尾气温度降低至 204以下，最后与电炉的二次烟气混合经布袋除尘器净化外排。电炉节能炼钢工艺流程如下：四孔炉气废钢预热通道重力沉降与余热锅炉一次烟气混合布袋除尘器排气筒。 电炉节能炼钢 废钢预热输送成套设备是当今最先进、清洁、节能和利于环保的炼钢技术、设备，已 被河南 舞钢、冀南特钢 、湖北华鑫特钢、 芜湖新兴铸管有限责任公司 、越南 铁公司、 世界顶尖钢铁企业韩国浦项制铁 家港不锈钢公司 等企业 广泛采用 。 第 2 页 共 20 页 其工艺过程，能预热输送槽内的废钢，能够节约电能和化学能，同时也改 善了 工作环境 ，没有料篮加料过程中产生的二次烟尘，同时一次烟气预热废钢后仍以高温离开预热段，保证了烟尘中污染物的完全燃烧，避免了有味气体的产生。 连续式加料预热系统冶炼熔池平稳，和料蓝加料的电炉相比显著降低了对 电网产生的冲击。和其它炉型相比，连续式加料技术可降低车间内噪音 和粉尘明显改善工作环境，由于这是一种高效的技术，可以减小和降低电炉、变电所、布袋除尘及冶炼设备的投资，提高了 整个车间生产效率。 2、 连续式加料工艺 连续式加料先进工艺是一种电炉炼钢工艺，通过特殊的在线输送设备达到连续加料，预热炉料而进行冶炼 ，而烟尘排放量少和噪音较小，改善环境。特殊的输送设备连续把废钢送到炉内，进入预热段的炉料和电炉烟气逆向相遇，烟气的余热和 燃烧热共同连续预热了废钢，预热后的废钢加入电弧炉内冶炼。连续式加料电弧炉工艺的特点为留在炉内钢水直接熔化废钢。电能用来加热钢液而不像传统式的顶装料工艺用电弧直接熔化废钢。由于这独特的冶炼特点，连续式加料电炉冶炼溶池平稳，极大减小了顶装料工艺存在的电压波动和闪烁， 第 3 页 共 20 页 交流电炉配连续式加料系统比直流电炉采用顶装料工艺的电压波动小，维护费用也低。 3、 冶炼周期缩短 10 15分钟； 4、 年 产量 提 高 10%以上； 5、 每吨钢可节电 6、 电炉采用连续操作，供电曲线平稳， 与传统电炉相比所需要的装机容量小 20%左右 ，一般可以降低 5%的增容电费 。 7、 电极消耗减少 耐火材料消耗减少 5%； 8、电炉熔池连续处于精炼状态，降低了渣中的 量以及扒渣的金属损失，一般提高金属收得率 预计可达到 94%的收得率。 9、 吨钢烟尘产生量由 1720低到 11 10、 吨钢释放的 0 30%； 11、 生产现场含尘量小于 103； 12、 二恶英和 排放量达到发达国家排放标准。 13、 风机功率相应减少 30%。 14、 充分进行了余热利用：在输送段上可将废钢预热至 450以上，后部余热可通过余热锅炉产生蒸汽来发电或采暖，锅炉出来的烟气基本上可以直接进入袋式除尘器进行除尘。而传统电炉系统烟气则需要经过水冷管道、机力冷却器等设备，要消耗大量能源来进行降温后方可将烟气通到除尘器，而烟气所携带的能量则被完全浪费掉。 15、 节省闪烁控制系统（ 需安装一套控制谐波的电容系统（ 第 4 页 共 20 页 16、 电炉连续精炼周期内，噪声 低于 80 分贝以下 。 17、 电炉以连续熔化 、精炼的方式操作，也可得到低的磷、硫含量。 18、 炼钢系统主体工艺设备配置 整条短流程生产线中的炼钢部分采用 ： 废钢预热加料装置 超高功率电炉 钢水 炉外精炼 方坯 连铸 短流程 生产工艺 ， 配置 了一座 60流电弧炉、一座 60米 5 机 5流方坯连铸机。 19、 生产规模及产品方案 1）生产规模 炼钢厂每年生产钢水 铸坯 50 万吨。 2）铸坯规格 铸坯断面 120 120、 150 150、 220 220尺长度 3、 6m 3）生产钢种 生产钢种 碳素结构钢和优质碳素结构钢 20、 主要 工艺设备 设计 选型 1） 电炉容量的选择 根据生产规模，设计选择公称容量 60t，平均出钢量 65t，变压器容量 450%的交流电弧炉。 2） 炉外精炼装置型式的选择 设计 选 用 钢包精炼炉 的主要功能为 ： 电弧加热、 第 5 页 共 20 页 造渣精炼、合金添加及底吹气体搅拌 ，同时配备喂丝机，必要时对钢水成分进行微调。 3） 连铸机机型选择 根据棒线材轧机对坯料规格的要求，设计决定采用一台 机 5流全弧形方坯连铸机，铸坯直接热送至轧钢厂。 4） 电炉除尘方式选择 电炉烟尘的捕集方式 采用 屋顶烟罩 与半密闭罩结合的型式，即导流式屋顶罩。 配备 热锅炉及布袋除尘器。 5） 电炉出渣工艺的选择 出渣方式选择炉前热泼渣工艺，该工艺无需中间翻渣场及设备，基建投资低；无需渣罐及渣罐的维修，生产管理费用低；操作人员少。 6) 电炉修炉工艺的选择 为提高生产率，减少修炉对电炉作业率的影响，采用吊换炉壳的修炉方式。 21、 电炉 车间 生产能力计算 1） 电炉（ 60t）主要技术参数 序号 项 目 单位 数 量 备注 1 炉壳直径 5600 2 额定出钢量 T 65 3 留钢量 T 20 4 电极直径 500 5 电极分布圆直径 1150 第 6 页 共 20 页 序号 项 目 单位 数 量 备注 6 电极升降 速度 m/7 电炉倾动角度 出钢 /出渣 () () 20/12 8 炉盖提升行程 00 9 炉盖旋转角 () 70 10 液压介质 水乙二醇 11 液压工作压力 2 12 电炉变压器额定容量 5 13 电炉变压器一次电压 5 14 电炉变压器二次电压 V 700 400 2） 连铸机年产量 钢水年产量 104t 钢水至铸坯收得率 96 连铸机年有效作业率 连铸机年产量 104 96%=50 104 22、 主要原材料供应及质量要求 1） 炼钢年需要废钢 吨、需要生铁 2） 炼钢年需要各类铁合金约 吨。 3） 炼钢生产年需要冶金石灰约 ，由市场采购供应。 4） 炼钢生产年需要电极 1750 吨，其中电炉用 500 超高功率电极 1500吨；钢包炉用 350电极 250吨 。 5） 炼钢 生产年需要耐火材料 吨 。 第 7 页 共 20 页 23、 主要工艺设备配置技术参数 1） 钢包炉主要技术参数 序号 项 目 单 位 数 量 备 注 1 钢水额定容量 t 60 2 钢包 钢包壳内径 钢包总高度 (含包脚 ) 钢包内衬厚度 熔池直径 自由空间 mm mm mm mm 3150 3500 300 2400 600 3 钢包炉变压器额定容量 4 钢包炉变压器一次电压 5 5 钢包 炉变压器二次电压 V 2206 平均 升温速度 / 7 电极 分布 圆直径 620 8 电极直径 50 9 电极上升下降最大速度 (自动 ) m/(2） 连铸机主要技术参数 序号 项目名称 单位 数量 备注 1 机型 全弧形连续矫直 2 连铸机台数 台 1 3 连铸机流数 流 5 4 连铸机基本半径 m 5 铸坯断面 50 150、 120 120、 220 220 第 8 页 共 20 页 序号 项目名称 单位 数量 备注 6 铸坯定尺 m 3、 6 7 连铸机流间距 350 8 铸机拉速范围 m/9 结晶器长度 800 10 结晶器振动频率 次 /0400 11 振幅 6 12 引锭杆型式 / 刚性 13 铸坯切割 火焰切割 14 出坯系统 公共出坯辊道、移钢机、集中冷床 3） 炼钢车间主厂房各跨间主要参数及起重机配 置 序号 跨间名称 主厂房技术参数 起重机吨位及台数 （ t台） 长 (m) 宽 (m) 轨面标高 (m) 面积 (1 废钢配料跨 216 33 12 7128 32/10 2 电磁吊 2 电炉跨 216 24 22 5184 150/50 2、 80/10 1 3 散状料跨 216 12 22 2592 10 1 4 连铸跨 216 27 15 5832 20/5 2 5 出坯跨 216 24 10 5184 16/5 2 合 计 25920 24、 工艺流程 1） 电炉炼钢工艺流 程 连 铸 机 废钢、生铁 废钢预热加料装置 超高功率电炉 钢 包 钢 包精炼炉 上料系统 溶剂及铁合金 高温烟气回收净化系统 炉前泼渣 装 载 机 弃 渣 场 废气 炉渣 第 9 页 共 20 页 2) 连铸机工艺流程 60t 钢 包 钢包回转台 中 间 罐 溢 流 罐 事故钢包 结 晶 器 结晶器振动装置 二冷导向装置 拉 矫 机 刚性引锭杆 切前辊道 火焰切割机 切后及运输辊道 切头收集装置 出坯辊道 热 送 辊 道 集中冷床 铸坯堆存 铸坯精整 外 运 轧 钢 厂 双向移钢机 第 10 页 共 20 页 二、 供电 1、 供电方案 新建炼钢以后，全厂用电绝大部分为二级电负荷，仅有电炉、精炼炉和连铸以及吊车等设备用电为一级用电负荷，因此， 220降变电所安装一台 220/3560变压器负责向电炉和精炼炉供电，一台 35/1010变压器负责向炼钢和连铸及辅助设施动力用电负荷供电。 炼钢车间电炉和精炼炉 35205钢车间其它高压用电设备和低压用电设备由车间内 10电室供电。低压配电采取分区域设置马达控制中心 进行分区配电。 2、 无功补偿与滤波 采用传统的加料方式时，由于电炉冶炼过程无功冲击大，功率因数低，同时产生大量低次谐波电流，需在 35炉供电母线装设动态无功补偿装置（ 压畸变和流入系统谐波电流限制在电网充许水平以内将冶炼用电功率因数提高到 上。本方按采用了废 钢预热连续加料装置后， 容量可适当减小 。 三、 自动化控制系统 新建炼钢工程自动化控制系统是按电炉 精炼炉 连铸机这一生产流程的三电一体化设计原则，包括计算机控制、检验仪表和电气传动等。该系统拟按一级 置，即基础自动化级。 第 11 页 共 20 页 基础自动化级主要面对生产实际工艺过程的顺序控制、逻辑控制、回路控制和各种工艺参量的监视和报警。各个工艺环节的主要检测控制信号均送入基础自动化级，显示、报表、控制和报警等均由基础自动化级完成。原则上不再设置现场仪表盘（个别除外），各个相关控制室均设置 作站。 四、 给排水设施 1、 用水量及水量平衡 根据各用户对水质、水量、水压的要求，经水量平衡后生产总用水量为 3200m3/h，其中： 净环水量 2800m3/h 浊环水量 300m3/h 车间洒水 20m3/h 补充生产新水 150m3/h 生产用水循环率为 生活用水 20m3/h 2、 设计的给排水系统 1） 电炉、连铸净环水系统 主要供电炉 、 包炉、连铸设备等净环水用户，供水量为2800m3/h。该部分冷却水用后仅水温升高，水质未受污染，由泵加压后循环使用。 第 12 页 共 20 页 为保证循环水水质，该系统设 500m3/ 2） 制氧站净环水系统 主要供氧压机、空压机等冷却 用水，供水量为 500m3/h。使用后的水仅水温升高，水质未受污染，加压再循环使用。 为保证循环水水质，该系统设 100m3/ 3） 浊环水系统 该系统主要供连铸二冷水及冲氧化铁皮用水，供水量为 300m3/h。用后的水含有油、氧化铁皮等杂质，经一次铁皮沉淀池沉淀后的水一部分经泵加压送至车间冲氧化铁皮；一部分送至化学除油沉淀器中进行除油、二次沉淀处理。处理后的上清液送至冷却塔进行冷却，冷却后的回水加压并通过控制杂质粒径的管道过滤器处理后，供用户循环使用。化学除油沉淀器底部定期排出的污泥由泥浆泵加 压送至板框压滤机进行污泥脱水，经脱水处理后的泥饼外运，综合利用。 4） 生产 消防给水系统 本系统供全厂生产及消防用水。室内消防水量为 10L/s，室外消防水量为 20L/s。 5） 排水系统 排水采用生产废水、生活污水、雨水合流制排水系统。雨水汇同少量的生产废水和经过化粪池处理的生活污水，排入排水管道。 6） 安全供水 为满足电炉、钢包炉及连铸结晶器、连铸设备及二冷水安全供水的需要，本设计设一座 V=500H=32m 的安全水塔。 第 13 页 共 20 页 五、 通风除尘设施 1、 设计内容 电炉除尘系统（担负炉内的排烟和屋顶罩收集的烟尘） 钢包精炼炉及散状料除尘系统。 连铸二冷室排汽。 炼钢车间采暖通风降温设施。 辅助生产 车间 及公用设施采暖通风。 2、 电炉、钢包炉及散状料除尘系统设置 3、 电炉烟气除尘系统 本电炉烟气净化系统设计采用屋顶罩与半密闭罩结合使用，即导流式屋顶罩。 导流罩由固定导流罩和移动导流罩组成。固定导流罩设置于加料侧及炉后，移动导流罩设置于炉前变压器室上方。加料时，移动导流罩移至变压器室顶部，冶炼时移至炉体区域，移动导流罩与固定导流罩将电炉围在其中，迫使烟气在导流罩范围内上升，烟气上升至导流罩罩口时，与屋顶罩罩面仅有 5m 距离大 大地减弱了车间横向气流的影响。 屋顶罩为内外双层结构。内罩捕集从导流罩按扩散角排出的烟气，外罩则捕集溢出的烟气。电炉除尘系统的总风量为 1100000m3/h。 4、 钢包精炼炉及散状料除尘系统 第 14 页 共 20 页 钢包精炼炉冶炼时产生的烟气采用炉盖罩进行捕集，车间的散状料在贮运过程中散发大量的粉尘，在各设备密闭的前提下与钢包炉组成一套除尘系统。系统的总风量为 100000m3/h。 5、 除尘系统工艺流程 输灰系统流程为： 6、 主要设备 脉冲布袋除尘器 : 电炉除尘系统 : 过滤面积： 167001台 钢包炉 及散状料系统： 过滤面积： 15001 台 电炉除尘系统 : 除尘主风机： 28F 锅炉引风机， 2 台 配用电机： 10率： 1120 钢包炉及散状料系统：除尘风机： 14D 锅炉引风机， 1 台 配用电机： 功率： 2801 台 7、 连铸二冷室排汽 电炉炼钢车间设有 五 流方坯连铸机一台，连铸机的二次冷却室产生大量的水蒸汽，需要设置排汽系统，设计选择 10D 锅炉通风机一台，排汽量为 50000m3/h。 六、 燃气设施 电炉 导流式屋顶罩罩 脉冲除尘器 引风机 消声器 烟囱 钢包精炼炉 炉盖罩 引风机 消声器 上料系统各吸尘点 灰斗 刮板输送机 斗式提升机 贮灰仓 汽车外运 第 15 页 共 20 页 燃气设施需建设 3200m3/h 氧气站一座，切割及烘烤等用燃料采用天然气，通过管网直接供应。 1、 制氧机的选型 炼钢车间需供应氧、氩气，根据氧气和氩气的消耗量，新建3200m3/h 氧气站一座可满足生产的需要。 2、 制氧机组主要性能 本设计流程属技术先进的第六代空分流程，其主要特点为：分子筛吸附、增压透平膨胀、规整填料塔、全精馏无氢制氩、 散控制系统等。其主要技术性能如下： 加工空气量 20000 m3/h 空气压力 ) 产品产量及纯度 (标准工况 ) 介质 产品产 量 (m3/h) 纯 度 氧气 3200 2 液氩 40（折合成气态） 99 999%能指标： 连续运转周期（两次大加温间隔期）： 二年 冷箱加温解冻时间： 36 小时 装置启动时间（从膨胀机启动到氧气达到纯度指标）： 36 小时 空分单元制氧能耗 (液体以 1： 3 计 )： h/、 热力设施 第 16 页 共 20 页 电炉工程共需要压缩空气约 70m3/缩空气压力为 新建压缩空气站一座，内设 40/8 型螺杆空压机三台，其中两台运行， 一台备用。 0 m3/气压力为 电动机 4， 250动仪表和布袋除尘器等用户需要净化（无尘、无水、无油）压缩空气 11 m3/力为 压缩空气站内设两套 20/油器和两套 0 型微热再生式压缩空气干燥器，每台干燥气量为 20m3/作压力为 台运行，一台备用。 八、 检验设施 为满足炼钢厂正常生产需要，根据炼钢工艺要求，拟设置炉前化验室。主要承担电炉炉前钢水的快速分析任务。主要配 备有真空直读光谱仪和快速试样切割机、自动磨样机等设备。 九、 土建 炼钢主厂房采用钢筋混凝土独立基础，钢筋混凝土柱或钢柱，钢吊车梁、钢托架、钢屋架、钢檩条、彩色压型钢板屋面板、墙面板及挡雨板，玻璃钢采光带，天窗为纵向或横向通风采光窗，采用钢天窗架，彩色压型钢板挡风板，有组织排水。 车间内操作平台采用钢平台，电炉、钢包炉、连铸 机基础地坑均采用混凝土结构，车间内辅属建筑物采用砖混结构或轻钢结构。 主厂房外辅助建筑物一般采用钢筋混凝土框排架结构或砖混结构。 第 17 页 共 20 页 十、 投资估算 及经济效益 1、 炼钢厂主要设备投资估算 起重 设备 废钢预热 设备 元 电炉工艺设备（成套） 钢包炉工艺设备（成套） 炼钢辅助工艺设备 360 万元 连铸工艺设备 1750万元 工艺管道 280万元 除尘系统 余热锅炉 150 万元 散装料上料系统 150 万元 采暖通风及空调 50 万元 公辅设施 水处理设施 180 万元 废钢堆场及仓库 100 万元 总降变电所 1860万元 500 万元 检验设施 80 万元 机修间 50 万元 空压站 100 万元 第 18 页 共 20 页 氧气站 1100万元 土建工程费用估算 主厂房及辅房 8500万元 各种设备基础及耐材砌筑 1500万元 合 计 21190 万元 （国内报价） 注：以上所报价格为新建一座炼钢企业费用，如果 已经有土地、可以借用部分厂房和现有设备总造价还会降低。 4、经济效益 工程建设期限为 十二 个月，项目建成投产后可 年产钢坯 500000吨，年产值 210000 万元人民币，年利润 18900 万元人民币 ， 投产 一年可收回投资 。 综上所述，该项目投资省，见效快，无污染，有利于废钢铁的处理和循环 经济 ，具有较强的市场竟争力 ，可以投资建设。 十一 、 公司基本情况 河南太行全利重工股份有限公司，（ 原 河南太行全利集 团 有限 公司）是专业从事节能炼钢成套设备开发、制造与应用的技术研究基地，也是全国最大的振动机械研发、制造基地。公司位于河南省鹤壁市，交通便利，地理位置优越 , 占地面积 10万余平方米，拥有生 第 19 页 共 20 页 产车间 14 座，各类型生产、检测设备 300 余台（套），现有职工 500余名。公司先后被上级部门评定为河南省高新技术企业、河南省首批节能减排科技创新示范企业、河南省电炉炼钢节能工程技术研究中心、河南省首批博士后科研基地、河南省 50 户重点装备制造企业、 河南省100 户 高增长 企业 、 河南省知识产权先进单位、河南省拟上市后备企业及国际工程承 包资质企业。 公司始终贯彻以 “ 科学技术是第一