100万吨年直接还原铁生产建设项目可行性研究报告

1、 100 万吨万吨/年直接还原铁项目年直接还原铁项目 可行性研究报告可行性研究报告 目 录 1 1 总总论论.1 1.1 概述 .1 1.2 建设指导思想 .5 1.3 项目建设的背景 .5 1.4 研究结论 .6 2 产产品品市市场场预预测测 .9 2.1 世界直接还原铁产量 .9 2.2 价格现状与预测 .10 2.3 市场竞争力分析 .13 3 3 产产品品方方案案及及产产品品规规格格 .14 3.1 产品方案 .14 3.2 产品规格 .14 4 4 工工艺艺技技术术方方案案 .15 4.1 工艺技术方案的选择 .15 4.2 技术来源 .26 4.3 工艺流程及消耗定额 .26 4.

2、4 自动控制 .33 4.5 装置设备 .45 5 原原料料、辅辅助助材材料料及及燃燃料料供供应应 .54 5.1 原料供应 .54 5.2 辅助材料供应 .56 5.3 燃料供应 .57 6 建建厂厂条条件件和和厂厂址址方方案案 .58 6.1 建厂条件 .58 6.2 厂址方案 .59 7 公公用用工工程程和和辅辅助助设设施施 .61 7.1 总图运输 .61 7.2 给水排水 .63 7.3 供电及电信 .77 7.4 供热、供汽、供氮、脱盐水、仪表风、压缩空气.90 7.5 土建 .92 7.6 机电仪修 .98 7.7 分析化验 .98 7.8 采暖通风 .100 7.9 铁浴炉除尘

3、 .102 7.10 铁浴炉燃气设施 .104 7.11 铁浴炉热力设施 .105 7.12 火炬.106 8 能能源源.108 8.1 编制依据 .108 8.2 能源分析 .108 9 消消防防.111 9.1 消防设计依据 .111 9.2 消防设计原则 .111 9.3 火灾危险性分析 .111 9.4 主要消防措施和设施 .111 10 环环境境保保护护 .114 10.1 环境现状 .114 10.2 环境质量现状 .114 10.3 执行的环境保护法规和拟采用的标准.114 10.4 拟建项目主要污染源及污染物.115 10.5 污染物治理措施 .116 10.6 环境监测设施及

4、机构 .117 10.7 绿化.118 10.8 水土保持 .119 10.9 拟建项目污染物总量控制方案.119 10.10 环保投资 .119 10.11 环境影响分析 .119 11 劳劳动动安安全全与与工工业业卫卫生生 .120 11.1 劳动安全卫生执行的标准、规范 .120 11.2 环境因素分析 .121 11.3 设计中采用的主要防范措施 .123 11.4 劳动安全监督与管理 .125 12 工工厂厂组组织织和和劳劳动动定定员员 .127 13 项项目目实实施施规规划划 .129 14 投投资资估估算算和和资资金金筹筹措措 .131 14.1 投资估算 .131 1 15 5

5、 技技术术经经济济分分析析 .133 15.1 经济评价方法的选择 .133 15.2 基础数据及计算条件 .133 15.3 财务计算 .133 15.4 盈亏平衡分析 .135 15.5 敏感性分析 .136 15.6 结论 .137 15.7 附主要经济指标汇总表 .137 16 附表附图附表附图: 16.1 项目总投资估算表1 页 16.2 投资估算表 1 页 16.3 财务指标汇总表1 页 16.4 项目投资现金流量表1 页 16.5 项目资本金现金流量表 1 页 16.6 利润与利润分配表 1 页 16.7 财务计划现金流量表2 页 16.8 资产负债表1 页 16.9 流动资金估

6、算表1 页 16.10 项目总投资使用计划与资金筹措表1 页 16.11 营业收入、营业税金及附加估算表1 页 16.12 总成本费用估算表 1 页 16.13 外购材料费估算表1 页 16.14 外购燃料、动力费估算表1 页 16.15 折旧与摊销计划表1 页 16.16 借款还本付息计划表1 页 16.17 工艺流程图 1 1 总论总论 1.1 概述概述 1.1.11.1.1 项目名称项目名称 100 万吨/年直接还原 铁项目 1.1.21.1.2 项目负责人项目负责人 吴道洪 1.1.31.1.3 项目建设单位名称项目建设单位名称 北京神雾集团公司 1.1.41.1.4 项目建设地点项目

7、建设地点 秦皇岛市青龙满族自治县山神庙经济开发区 1.1.51.1.5 项目建设单位基本情况项目建设单位基本情况 神雾公司成立于 1995 年，十余年来，公司依托拥有自主知识产权的节 能专利技术和自有资金，一直致力于化石燃料（煤炭、石油、天然气等）节 能燃烧技术的研究与产品推广，实现了非常规、跨越式发展。年销售额从 1995 年的 70 万元增至 2007 年的 35 亿元，资产总额从 1995 年的不足 20 万元增至 2007 年底的 9.1 亿元。已投产的各种蓄热式节能加热炉达260 多座，平均节能 30%以上，co2等有害气体排放下降 30%以上。销售业绩 连续多年在同行业中名列第一，

8、日益受到国内外同行的广泛关注和认同。目 前，北京神雾公司拥有各类技术、设计、制造及管理人员1000 余人。公 司总部坐落在北京中关村科技园昌平园区，工业园区总投资一亿多元，拥有 12000m2的加工基地、 6000m2的设计大楼和 3000m2的研发实验室，是中 国同行企业中少有的集科研开发、设计、生产及施工于一体的综合性高科技 企业。迄今为止，公司在人才规模、技术创新成果、专利申请、年销售额、 应用业绩、品牌知名度等方面均处于国内同行业之首。 北京神雾热能技术有限公司是北京市昌平区高新技术企业，近三年企业 发展迅猛。资产从 2004 年末的 1,39 亿元发展到 2007 年年末的 9.12

9、 亿元， 增长了 6.5 倍；销售收入从 2005 年的 1.83 亿元增长到 2007 年的 8.45 亿 元，增长了 4.6 倍。 神雾公司 财务情况参见主要 财务指标表 1-1、资产负债表 1-2、损益 表 1-3。 表表 1 -1 20052007 主要财务指标主要财务指标 指标类别及名称2005 年年2006 年年2007 年年 一、获利能力 1净资产收益率（）46.4030.3825.92 2总资产报酬率（）15.3210.726.59 3经营利润率（）15.8211.548.05 4销售利润率（）15.9311.509.20 5成本费用利润率（）18.7813.0010.01 二

10、、偿债能力 1资产负债率（）66.9864.7074.58 2已获利息倍数（）33.0220.2640.50 3速动资产 (万元)24,46336,94779,994 4速动比率101.36113.03117.62 5流动比率120.06132.26121.91 三、营运能力 1营运资金 (万元)4,84110,54314,903 2总资产周转率 (次)150.45133.18119.24 3存货周转率 (次)1614.942774.723146.57 4应收帐款周转率 (次)360.65240.01180.68 四、成长能力 1资本积累率（）88.8349.9129.98 2销售收入增长率（

11、）104.8953.5646.59 3利润增长率（）659.0610.8917.29 4总资产增长率（）159.8940.2280.50 5资本平均增长率（）82.6273.4763.73 6利润平均增长率（）347.2286.3414.26 表表 1-2 2007 年年末末资资产产负负债债表表 编制单位 ：:北京神雾热能技术有限公司 2007年12月 单 位：元 资 产行次 年初数 期末数 负债及所有 者权益 行次 年初数 期末数 流动资产： 流动负债： 货币资金1 24,398,161.83 112,821,985.01 短期借款37 12,500,000.00 110,000,000.0

12、0 短期投资2 应付票据38 28,570,000.00 应收票据3 11,358,340.44 2,960,000.00 应付账款39272,328,336.64 471,516,701.74 应收股利4 预收账款40164,740.00 应收利息5 应付工资41 应收账款6313,978,725.86 625,971,816.46 应付福利费42 4,408,840.96 减：坏帐 准备 7 1,676,444.17 3,422,957.49 应付股利 (利 润) 43 应收款项 净额 8312,302,281.69 622,548,858.97 应交税金4410,589,441.42 2

13、1,452,256.66 预付账款9 45,652,874.52 其它应交款45 93,320.54 1,165,001.19 应收补贴 款 10 其它应付款46 26,799,356.47 47,422,917.94 其它应收 款 11 21,413,817.88 61,606,241.95 预提费用47 存货1217,196,738.54 29,216,786.47 预计负债48 待摊费用13 一年内到期 的长期负债 49 14 其它流动负 债 50 其它流动 资产 15 流动负债合 计 51326,884,036.03 674,126,877.53 流动资产 合计 16432,322,2

14、14.90 829,153,872.40 长期负债：52 长期投资： 17 长期借款53 长期股权182,000,000.00 2,000,000.00 应付债券54 资 产行次 年初数 期末数 负债及所有 者权益 行次 年初数 期末数 投资 长期债权 投资 19 长期应付款55 长期投资 合计 202,000,000.00 2,000,000.00 专项应付款56 固定资产： 21 其他长期负 债 57 固定资产 原价 2267,594,626.49 81,788,304.84 长期负债合 计 58 减：累计 折价 237,866,346.75 10,854,528.20 递延税项：59 固

15、定资产 净值 2459,728,279.74 70,933,776.64 递延税款贷 项 60 在建工程2511,172,989.80 9,839,300.00 负债合计61326,884,036.03 674,126,877.53 固定资产 清理 26 所有者权益62 固定资产 合计 2770,901,269.54 80,773,076.64 实收资本 (或 股本) 63 16,300,000.00 16,300,000.00 无形资产 及其他资 产： 28 个人资本64 无形资产29 外商资本65 长期待摊 费用 30 资本公积66 30,330,977.80 23,700,000.00

16、其它长期 资产 31 盈余公积67 1,613,535.50 1,613,535.50 无形资产 及其他资 产合计 32 其中：法定 盈余公积 68 33 公益金69 递延税项： 34 未分配利润70 130,094,935.11 190,186,536.01 递延税款35 所有者权益71 178,339,448.41 237,800,071.51 资 产行次 年初数 期末数 负债及所有 者权益 行次 年初数 期末数 借项合计 资产总计36 505,223,484.44 911,926,949.04 负债和所有 者权益总计 72 505,223,484.44 911,926,949.04 表表

17、 1-3 20052007 损损益益表表 编制单位：北京神雾热能技术有限公司 单位：元 序号项目2004年末2005年末2006年末2007年末 1主营业务收入183,195,719.62375,340,917.39576,358,234.31 844,901,514.51 2减主营业务成本 142,050,094.02281,881,533.75469,163,964.46 730,216,047.81 3 主营业务税金 及附加 2,4755,438.387,593,511.6011,176,185.87 2,412,471.09 4主营业务利润38,670,187.2285,865,872

18、.0496,018,083.98 112,272,995.61 5加其他业务利润 2,293,327.932,791,880.00 6减营业费用18,638,350.2612,376,793.0221,962,160.22 17,008,859.70 7 管理费用13,488,447.1714,675,278.454,078,593,.28 25,246,089.06 8 财务费用768,995.671,867,216.753,442,412,91 1,968,396.43 9营业利润8,067,722.0559,738,463.8266,534,917.57 68,049,650.42 10

19、加投资收益 11 补贴收入119,895.67 12 营业外收入12,475.5636,376.9717,251.30 21,612,686.45 13减营业外支出204,468.72113,175.51259,868.90 11,907,312.28 14 15利润总额7,252,655.5559,781,560.9566,292,299.97 77,755,024.59 16减：所得税655,349.194,579,688.4712,120,057.19 17,663,253.69 17净利润6,597,306.3655,201,872.4854,172,242.78 60,091,770

20、.90 1.2 建设指导思想建设指导思想 （1）以循环经济理念来指导 项目建设 ，认真贯彻国家和地方有关法规及行 业政策。特别是环保、节能、安全、卫生、消防等方面的政策和法规。 （2）坚持高起点、高效益、低消耗的设计原则，采用当今国内外先进的技 术及装备，建成国内外先进的环保型企业 。 1.3 项目建设的背景项目建设的背景 1.3.11.3.1 项目提出的理由与过程项目提出的理由与过程 本项目依托 青龙满族自治县 的铁矿资源。该县 隶属于秦皇岛市， 1987 年 5 月成立满族自治县， 2001 年被列为国家扶贫开发重点县，辖25 个乡 镇，396 个行政村。全县总面积 3510 平方公里，总

21、人口 52.9 万，有满、 汉、苗、回等 11 个民族，满族人口占 68.6%。境内区域广阔，资源丰富， 有铁、金、石等多种矿产资源，其中铁矿资源尤为丰富，铁矿资源储量达15 亿吨以上。 为实现县域经济的跨越发展，不断培育县域经济发展的后劲和支撑，青 龙县委、县政府依托本县丰富的铁矿资源，与具有雄厚经济实力和技术优势 的我国最大的钢铁企业 河北钢铁集团公司 （原唐山钢铁集团）、北京神雾 热能技术有限公司合作，建设山神庙经济示范园区，实施工业入园 ，园区 带动的发展战略，落实工业生产项目，促进企业合作、规模化生产，实现优 势互补、良性互动。 唐钢负责整合本县主要铁矿资源，并在园区建设260 万吨

22、/年规模的 氧化球团厂，神雾公司 以氧化球团为原料，建设竖炉年产100 万吨直接还 原铁作为铁浴炉的原料，铁浴炉生产88 万吨融熔还原铁水 。铁水供唐钢 作为炼钢原料。唐钢气体公司提供氧气氮气等工业气体。目前，竖炉年产 100 万吨直接还原铁项目已获河北省发展改革委批准，氧化球团厂已经开始 建设。 1.3.21.3.2 项目建设的必要性项目建设的必要性 采用直接还原工艺生产海绵铁产品，具有有害杂质含量低，性能稳定等优 点。竖炉法生产还原铁，在我国还是空白。山神庙循环经济园区融熔还原铁水 项目，采用水煤浆气化做还原气，竖炉直接还原生产海绵铁作为铁浴炉原料， 生产融熔还原铁水，融熔还原铁水比高炉铁

23、水硅低、磷低的特点(见 3.2 描述)， 对后道工序炼优质钢提供保证。 1.4 研究结论研究结论 1.4.11.4.1 研究范围研究范围 主要分为三部分：还原气体制备系统、竖炉系统和铁浴炉系统。 还原气体制备系统包括：原煤贮运、气化、变换、脱硫、脱碳、硫回收六 部分。 竖炉系统包括：还原气预热、还原竖炉、炉顶气降温除尘、炉顶气压缩、 上料系统、水循环系统。 铁浴炉系统包括：矿槽上料系统、鼓风系统、热风炉系统、铁浴炉本体、 通风除尘系统、出铁场、煤粉喷吹系统。 公用工程包括火炬、变配电所、控制室、中央化验室、循环水站、污水处 理、通风除尘、消防及其它辅助设施。 新鲜水、消防水、蒸汽、氧气、氮气、

24、脱盐水、仪表风、压缩空气等由工 业园区统一供应，不在本项目范围之内。 1.4.21.4.2 研究结论研究结论 “气基直接还原铁 +铁浴炉”工艺技术先进，设备运行安全可靠，产品 质量优良。作为高品质优质钢种生产所必不可少的原料。 项目投产后，还将会促进地方相关产业的发展，促进青龙县及周边地区的 经济繁荣。 本项目的建设投资 197085 万元，所得税后内部收益率 26.09%，投资回 收期为 5.5 年（含建设期 1.5 年） ，项目的盈利能力满足行业要求。 项目各项效益指标及敏感性分析结果表明 ,项目具有较强的抗风险能力 和贷款清偿能力。 综上所述，该项目工艺技术先进成熟，市场前景良好，建成后

25、能带来良好 的经济效益和社会效益，建议尽快建设。 1.4.2.1 主要技术经济指标汇总表 表 1-4 主要技术经济指标汇总表 序号名 称单 位数量备 注 一装置规模 融熔还原铁水万吨/年88公称能力 煤气万 nm3/年78656副产品 水渣万吨/年18.5副产品 硫磺吨/年2000副产品 二年操作时间小时7200 三主要原料 1 煤万吨/年45 2 氧气 nm3/h 23352 3 氧化球团 万吨/年 161 竖炉原料 四公用工程 1 新鲜水万吨/年504 2 电 万 kwh/年 12000 3 脱盐水 万吨/年 21.6 4 氮气 nm3/h 4587 5 仪表空气 nm3/h 1600 6

26、 蒸汽 万吨/年 12000 五三废 1 废气 nm3/h 87500达标排放 2 废水 t/h 49 3 废渣万 t/a8.07作为副产品外售 六年总运输量万吨/年336.77 1 运入万吨/年222.2 2 运出万吨/年114.57 七占地面积公顷16 八总定员人242 2 产品市场预测产品市场预测 2.1 世界直接还原铁产量世界直接还原铁产量 2006 年，世界直接还原铁产量创新高，达到了 5959 万吨，比上年增长 290 万吨增幅 4.9%。2007 年估计产量 6500 万吨。历年世界直接还原铁产量 统计见表 2-1，走势图见图 1。由表 1 和图 1 可知，20012007 年增

27、速最快， 平均年增幅为 7.1%。表明了 20012007 年直接还原铁需求的强劲增长，据预 测，2010 年全球直接还原铁的产量将达到 7500 万吨。 世界各国直接还原铁厂产量统计见表 2-2，自 2003 年以来，印度取代了 委内瑞拉成为全球最大的直接还原铁生产国。其次为委内瑞拉、伊朗，他们共 同的特点是均为铁矿石或天然气资源大国。印度就得益于铁矿石资源和其西部 的天然气资源。美国有 57%的粗钢是电炉生产的，2000 年直接还原铁产量 160 万吨，2006 年只生产了 20 万吨，进口 277 万吨。 表 2-1 历年世界直接还原铁产量统计 单位：百万吨 年份1970 1971 19

28、72 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 产量0.79 0.951.391.92.722.813.023.5256.647.147.927.28 比上年% 20.346.336.743.23.37.516.642.032.87.510.9-8.1 年份1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 产量7.99.34 11.17 12.53 13.52 14.09 15.63 17.68 19.32 20.51 23.65 27.37 30.67 比

29、上年% 9.34 11.17 12.53 13.52 14.09 15.63 17.68 19.32 20.51 23.65 27.37 30.67 9.34 年份1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 产量33.3 36.19 36.96 38.59 43.78 40.32 45.08 49.45 54.6 56.99 59.79 6500 比上年% 8.68.72.14.413.4-7.911.89.710.44.44.98.6 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

30、70.00 1357911 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 系列1 图 1 历年直接还原铁产量增长走势图 表 2-2 世界各国直接还原铁厂产量统计 单位：百万吨 2001 增加 % 2002 增加 % 2003 增加 % 2004 增加 % 2005 增加 % 2006 增加 % 印度5.5913.96.5914.67.6715.59.3717.211.119.914.724.7 委内瑞拉6.3815.86.8915.36.9147.8314.38.95168.614.4 伊朗512.45.2811.75.6211.46.4111.76.8512.

31、36.911.5 墨西哥3.679.14.910.95.6211.46.54125.9810.76.210.3 沙特阿拉伯2.887.13.297.33.296.73.416.23.636.53.66 俄罗斯2.516.22.916.52.915.93.145.83.3463.35.5 埃及2.375.92.535.62.875.83.025.52.95.23.15.2 特立尼达和多巴哥2.315.72.325.12.284.62.364.32.053.72.13.5 阿根廷1.283.21.463.21.743.51.743.21.833.323.3 南非1.563.91.553.41.54

32、3.11.6331.783.21.82.9 利比亚1.092.71.172.61.342.71.582.91.6531.62.7 印度尼西亚1.483.71.53.31.232.51.472.71.392.51.32.2 马来西亚1.122.81.082.41.63.21.683.11.382.51.52.6 新西兰0.93-0.88-1.02-1.03-0.991.8- 卡塔尔0.731.80.751.70.781.60.831.50.821.50.91.5 加拿大0-0.180.40.511.0920.591.10.50.8 德国0.210.50.541.20.591.20.611.10.

33、440.80.61 巴西0.431.10.360.80.410.80.440.80.430.80.40.6 中国0.110.30.220.50.310.60.430.80.410.70.40.7 美国0.120.30.4710.210.40.180.30.220.40.20.4 秘鲁0.070.20.030.10.080.20.080.10.090.20.10.2 澳大利亚1.373.41.022.31.953.90.691.3- 2.2 价格现状与预测价格现状与预测 2.2.1价格现状 我国是世界第一钢铁大国，估计 2007 年全球粗钢产量 13.5 亿吨，我国 约 5 亿吨，占 37%。主

34、要钢铁原料铁矿石对外依存度达 51%以上，进口价从 2005 年到 2008 年分别上涨了 71.5%、19%、9.5%、65%，三年已经翻了一 番，2008 年铁矿石涨价 65%，唐山地区铁精矿粉价格去年 12 月份已超过 1500 元/t。参见表 2-3，图 2。 表 2-3 2007 年 1-12 月国内主要地区铁精粉价格 2007 年 1-12 月国内主要地区铁精粉价格 地区辽宁朝阳山西代县湖北大冶河北唐山山东淄博安徽繁昌 tfe66%64%63%66%64%64% 单位：元/t湿基不含税干基含税 1 月475487.5620740715660 2 月492.5507.56207557

35、30675 3 月530542.5622.5775750690 4 月542.5595655785770700 5 月587.5607.5697.5875782.5740 6 月597.5600730852.5800790 7 月615612.5745872.5835825 8 月687.5727.5867.51057.5965897.5 9 月887.5877.51032.51292.511901045 10 月927.58951112.51347.512751162.5 11 月96096012151372.513451275 12 月1015967.51322.51517.51472.5

36、1362.5 2.2.2 废钢价格情况废钢价格情况 我国钢铁工业的快速发展是在近十年才兴起的，社会废钢的积蓄量还很低， 约在 1315 亿吨，还未进入废钢铁高产期。废钢铁的供应量的增长远远跟不上 钢铁产量的增长幅度，从上世纪九十年代中期开始进口废钢，整个废钢市场进 入了供不应求的运行周期。 全世界平均吨粗钢耗用废钢 400500kg ，我国由于缺乏废钢资源，2000 年废钢单耗水平为 228kg/t，是世界平均水平的 50%，2007 年我国废钢单耗 图 2 按 160kg/t 测算，全年废钢需求量为 7840 万吨。据测算，2007 年社会废钢 产生量 4200 万吨，钢铁企业自产废钢 30

37、00 万吨左右，加上铸造、设备制造 小五金行业、小钢厂用料，废钢缺口 1000 万吨以上。2007 年全年只进口废钢 2100 万吨。2007 年 19 月废钢生铁平均价格走势见表 2-4 和图 3。 表 24 2007 年 19 月废钢生铁平均价格表 单位：元/t 月份1 月2 月3 月4 月5 月6 月7 月8 月9 月 废钢 价格 202120602097212021842189235723572416 生铁 价格 226123782459252026202663263228443075 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 1月 2月 3月 4月 5月

38、 6月 7月 8月 9月 2007 年 18 月进口普通废钢 202 万吨，与上年同比降了 51.28%，8 月 进口普通废钢价格上升到 491 美元/t，创历史新高。进口废钢市场继续处于低 迷状态，国内废钢缺口得不到足够的补充，进一步加剧市场的紧张局面，废钢 市场继续高价位运行已成定局。由于废钢资源供应不足，炼钢生铁采购过旺， 涨势自然强劲。 2.2.3 价格预测 我国的直接还原铁产量低，需求量高，其价格也自然随着铁矿石、废钢和 生铁的涨势而上涨。2007 年在氧化球团价格 1600 元/吨的情况下，天津无缝 钢管厂的直接还原铁出厂价高达 4000 元/吨,未来几年也将维持在高位运行。 图

39、3 2007 年 19 月废钢生铁平均价格走势图 2.3 市场竞争力分析市场竞争力分析 市场竞争力，主要取决于市场容量和生产要素的优化重组。2007 年全球 粗钢产量约 13.5 亿吨，我国粗钢产量约 5 亿吨，占全球产量的 37%；全球直 接还原铁产量约 6500 万吨，我国只有 50 万吨，只占 0.77%。如果按全球的 直接还原铁所占粗钢产量的平均比例计算，我国直接还原铁的缺口为 2350 万 吨。 党的十六届三中全会决定提出， “抓住新一轮全球生产要素优化重组和 产业转移的重大机遇” 。全球生产要素优化重组和产业转移，本质上说的是一种 产业结构调整现象。对于现代化大工业生产，资源、技术

40、、管理、资金、信息 都是非常重要的生产要素。青龙山神庙经济园区的“100 万吨直接还原铁+铁 浴炉”项目，依托当地铁矿资源优势，通过北京神雾公司把先进的气基直接还 原技术引进到本园区，填补了我国的技术空白和产品空白。依托区位优势，生 产的优质融熔还原铁水产品可满足环渤海经济圈装备制造业和钢铁业急需的高 品质炼钢铁料，以促进其加工贸易和产业的转型升级。 该项目原料和产品均在工业园区内，可以减少原料和产品的库存量，减少 生产和管理成本，有利于发展循环经济。 3 3 产品方案及产品产品方案及产品规格规格 3.1 产品方案产品方案 本项目产品方案为： 融熔还原铁水：88 万吨/年 或直接还原铁：100

41、 万吨/年 副产品： 硫磺：2000 吨/年 煤气：7.36 x 108nm3 水渣：18.5 万吨/年 年操作时间：7200 小时 生产方式 :连续生产 操作制度：四班三运转 3.2 产品规格产品规格 日常生产热装铁水，铁浴炉检修时，生产热压块 hbi 直接还原铁 hbi 质量指标为： 融熔铁水成份 序号序号项项 目目指标指标(wt) 1金属化率92% 2碳（c）1.3% 3全铁（tfe）92.2% 4金属铁（mfe）84.8% 5feo8.1% 6脉石总量4.9% 序号序号项项 目目数值数值 1碳4.3 % 2硅0 3锰0.04 % 4磷0.03 % 5硫0.03 % 6温度 1480 4

42、 4 工艺技术方案工艺技术方案 4.1 工艺技术方案的选择工艺技术方案的选择 本装置采用目前先进的水煤浆气化工艺制还原气，还原气氢碳比可通 过变换灵活调整，能为 还原铁生产提供优质的还原气；还原铁生产采用 midrex 工艺，技术先进可靠。还原铁直接进入铁浴炉，工艺流程图如下 ： 4.1.14.1.1 还原气制备方案还原气制备方案 4.1.1.1 煤气化 以煤为原料的气化方法主要有固定床、流化床和气流床等。 固定床气化技术在我国运用较广，较为先进的有鲁奇（lurgi）气化技术， 在我国建有 3 套装置。该技术虽然能连续加压气化，但由于气化温度低，生成 气中甲烷含量大，同时生成气中含苯、酚、焦油

43、等一系列难处理的物质，净化 流程长；尤其是该技术只能用碎煤不能用粉煤，因而原料利用率低，大量筛分 下来的粉煤要配燃煤锅炉进行处理。此技术用于城市煤气较好，不宜作还原气。 固定层间歇气化技术是我国小氮肥、小甲醇厂普遍采用的气化技术。该技 术投资低，技术成熟；但气化效率低，单炉产气量少，常压间歇气化，吹风过 程中放空气对环境污染严重。该技术在国外已被淘汰。 国内在固定床间歇气化技术的基础上发展而来的富氧连续气化技术，虽然 实现了连续气化无吹风气排放，污染较少，但只能采用焦炭或无烟块煤作原料， 原料价格高；也同样存在着单炉生产能力较小等缺点。不适宜大规模生产。 流化床气化技术主要有灰熔聚流化床粉煤气

44、化和 恩德炉粉煤气化技术。 灰熔聚流化床粉煤气化技术为中科院山西煤化学研究所与秦晋科技公司 开发，该技术可用多种煤质作原料，如烟煤、焦炭、焦粉等，使用粉煤在 1100下气化，固体排渣。但气化压力低、单炉产气量小，其次是 煤气中粉 尘含量高，净化困难，目前尚没有稳定运行的装置 。 恩德粉煤气化技术是由我国抚顺恩德机械有限公司引进国外专利技术， 并进行重大改进完善开发成功的工艺，属于沸腾床粉煤气化技术。目前主要 在空气煤气、半水煤气生产方面建有装置，但也是气化压力低、用于还原气 净化负荷大及碳利用率低。另外，粗煤气中含灰量较大，造成废锅及洗涤塔 等处易堵塞，需经常停炉除渣、除焦，给操作和日常维护带

45、来巨大困难。 气流床气化技术是煤气化 技术的一个革新，加压气流床气化技术代表着 煤气化的发展趋势，是现在最清洁的煤利用技术之一。气流床气化技术主要 有水煤浆气化技术、荷兰谢尔（ shell）粉煤加压气化技术和德国索克 （gsp）粉煤加压气化技术等。 水煤浆气化技术是在煤中加入添加剂、助熔剂（视煤的灰熔点）和水， 磨成水煤浆，加压后喷入气化炉，与纯氧进行燃烧和部 分氧化反应。气化温 度 13001400，气化炉无转动部件，对于生产合成气的气化炉，大多采用 冷激流程。该技术由于是水煤浆进料，大量水份要进行气化，因而以单位体 积的(co+h2)计的煤耗和氧耗均比 shell 气化高。但其粗水煤气中甲

46、烷及其它 惰性气体含量很少，对还原气生产来说，不需脱甲烷和氮。 我国煤气化技术科研人员经过多年努力研究，还开发出了具有中国知识产 权的水煤浆气化技术，如西北化工研究院的多元料浆气化技术、华东理工大学 的四喷嘴气化技术和清华大学、达立科的熔渣非熔渣气化技术。 多种水煤浆气化技术目前国内已有数套大中型工业化装置，均运行平稳。 shell 气化技术是荷兰谢尔公司开发的一种先进的气化技术，该技术采用纯 氧、蒸汽气化，干粉进料，气化温度达 14001700，碳转化率 99%，有效气 体（co+h2）90%以上，液态排渣，采用特殊的水冷壁气化炉，使用寿命长。 采用废锅流程，可副产高压蒸汽。采用干粉气化，氧

47、耗量较德士古低（15%）。 但气化炉（带废锅）结构复杂、设备庞大、设备费及专利费均较高。主要设备 需在国外制造，建设周期较长。该技术目前国外只有一套大型装置运行，用于 联合循环发电，国内引进了几套装置，但由于工业化的经验不多，均存在问题。 同时该技术须全面依赖进口，国内技术支撑率低。 gsp 粉煤气化技术，是德国未来能源公司开发的工艺技术，既有德士古气 化炉的工艺特点，又有 shell 气化工艺的特点。上世纪 70 年代开始研究，1979 年建成了 3mw 和 5mw 的气化炉。其特点是：干粉进料，粗合成气有效气体 成份高，气化效率高。这与谢尔工艺相似。气化炉内部采用膜式水冷壁，可承 受高达

48、2000的气化温度，对原料煤的灰熔点限制较少，可以气化高熔点的煤。 采用激冷流程，设备结构简单。相比 texaco 和 shell 有诸多优点。但目前国内 尚无工业化的装置。没有成功的操作管理和运行经验。 我国科研和工程技术人员也在进行类似 gsp 粉煤加压气化技术的工程化工 作。但目前尚无工程化实例。 大型气化技术比较见表 4-1。 表 4-1 大型气化技术比较表 序序号号项项 目目水水煤煤浆浆炉炉shellgsp 1气化炉形式加压气流床加压气流床加压气流床 2气化剂氧气氧气氧气 3气化压力 /mpa4.0-6.513.0-4.0 4.0 序序号号项项 目目水水煤煤浆浆炉炉shellgsp

49、4气化温度 /1300-14001400-1600 2000 5能量回收形式水激冷或废锅废锅 激冷、水冷 壁 6炉体保护装置耐火材料水冷壁锅炉水冷壁锅炉 7适用原料烟煤褐煤+烟煤褐煤+烟煤 8使用原料粒度 水煤浆 0.076mm 占 70% 干粉煤100 目 碎煤干法加 料 90%100 目 9有效组分 co+h283%90%90% 10ch4 （v%）0.100 11 氧耗 nm3/(1knm3co+h2) 389330330 12 煤耗 kg/(1knm3co+h2) 610565565 13碳转化率98%99%99% 14对环境影响洁净煤气化洁净煤气化洁净煤气化 15工程投资较多大2较多

50、 16技术难度技术较复杂技术复杂 3 技术较复杂 17送料系统较复杂复杂4复杂4 18国产化程度全部国产化 主要部件目前 全部依赖进口 主要部件依 赖进口 19运行情况 自 93 年引进及 国产化的多套均 正常运行 目前尚在试运 行中 目前尚无工 业化运行装 置 注：1 有个别厂家使用 2.8 或 8.5mpa 气化压力； 2 按年产 20 万吨氨计， shell（无备用炉）投资较 texaco（有备用炉）多 1520%； 3 包括设备制造、操作控制； 4 干粉煤制备及高压氮密相输送粉煤技术复杂； 综合以上比较，本项目采用 国内的非熔渣 -熔渣的水煤浆气化技术制炼 铁用还原气。 气化炉的规格主

51、要有 3200 和 2800 两种，一般情况下，同一种炉型， 由于气化压力降低，每增加1 台炉子，投资要增加 30%。根据还原气用量 及不同炉型的投资估算，同时考虑对净化投资和运行费用的影响，确定本项 目采用 2800、4.0mpa 气化炉 4 台，三开一备 。 4.1.1.2 变换及脱硫脱碳 由于还原铁装置要求还原气成份h2 /co=1.51.8，因此气化来的粗煤 气要进行变换。 co 变换有耐硫变换和非耐硫变换之分，非耐硫变换气体要先脱硫，由于 脱硫工艺要求在常温下进行，故流程会出现 “冷热病” ，进入变换需补加蒸 汽，增加消耗。而采用耐硫变换时，由于水煤浆气化粗合成气经洗涤后含尘 量 1

52、2mg/m3（标） ，并被水蒸汽饱和，水气比约 1.46，直接进入变换，不 需再补加蒸汽；流程短，能耗低，故水煤浆气化配耐硫变换是最佳选择。同 时在变换炉的上段设有预变换，用于除去气体中杂质及防止变换催化剂中毒。 变换产生大量的工艺余热用于产生蒸汽及预热锅炉给水。 水煤浆气化工艺生产的粗煤气除含 co、h2、co2外，还有少量 h2s、cos、ch4、n2、ar 及微量的氯，氨等成分。 从国内外煤气化装置中所采用的脱除酸性气体的工艺来看，低温甲醇洗和 nhd 较常见。 低温甲醇洗工艺是采用冷甲醇作为溶剂脱除酸性气体的物理吸收方法， 主要有德国 林德公司的低温甲醇洗工艺脱硫脱碳工艺和鲁奇公司的低

53、温甲 醇洗脱硫脱碳工艺。该技术成熟可靠，能耗较低，气体净化度高，可将 co2脱至 10ppm 以下，h2s 小于 0.1ppm。而且溶剂吸收能力大，循环量小， 能耗省，溶剂价格便宜，操作费用低。该法缺点是在低温下操作，设备低温 材料要求较高，整个工艺投资较高。 大连理工大学从 1983 年开始进行低温甲醇洗的工艺过程研究 ,在中石 化和浙江大学的协助下 1999 年该项研究通过了中石化的鉴定， 2000 年获 得了中石化科技进步三等奖，并且获得了国内两项专利申请。经改进后该技 术采用六塔流程，与 林德工艺相似，设备投资比 林德工艺低10%。 nhd 同低温甲醇洗一样，同属物理吸收，其对 co2

54、、h2s 等均有较强 的吸收能力，但对 cos 的吸收能力较弱。 nhd 净化可将 co2脱至 0.1%以 下，h2s 小于 1ppm。nhd 溶剂吸收能力比甲醇低，因而溶剂循环量大，且 溶剂价格较高，因而操作费用较高。该法的优点在于设备无腐蚀，可采用碳 钢设备，整个装置投资较少。 两种工艺的比较见表 42。 表 42 nhd 和低温甲醇洗工艺技术比较表 序序号号 项项 目目低低温温甲甲醇醇洗洗nhd 1吸收环境 -50 -50 2溶剂循环量小大 3净化度 co22010-6 h2s0.110-6 co20.2% h2s510-6 4制冷消耗高低 5溶剂热稳定性好好 6价格与来源市场供应多，价

55、格低市场供应多，价格较高 7其他说明粘度小、吸收易达到平衡粘度大、传质差 8工艺技术的成熟性成熟成熟 9影响投资因素 设备多、部分材料、机泵 需引进 软、硬件费低 10操作与投资操作费用少、投资高 操作费用高（ 10%）,投 资低（40%） 对炼钢用还原气来说，由于对 co2和 h2s 的净化要求较合成气低，溶剂循 环量会有所减少。综合以上，本项目采用 nhd 净化工艺。 4.1.1.3 硫回收 克劳斯（claus）法硫回收技术是目前煤制气、炼厂气、天然气加工副产 酸性气体及其它含 h2s 气体回收硫的主要方法。 典型的克劳斯装置通常由一个燃烧段和随后的二个或三个催化转化段组 成, 燃烧段由带

56、有燃烧室的燃烧炉和废热锅炉组成, 在燃烧段 , 克劳斯原 料气中 1/3 的硫化氢按照下面的化学反应式燃烧生成二氧化硫, 根据克劳 斯平衡反应 , 二氧化硫与剩余的硫化氢反应生成单质硫 : h2s+3/2o2 so2+h2o (a) 2h2s + so2 3s + 2h2o (b) 在燃烧室典型的 1200温度条件下 , 硫的转化率为 6070%, 由于原 料气中含有 co2、nh3和烃类等杂质 , 因此在燃烧段可产生许多副反应 , 反应后的气体离开燃烧室 , 进入废热锅炉冷却至 160左右, 回收热量产 生蒸汽, 以冷凝分离液硫 , 工艺气再经加热后 , 将在有克劳斯催化剂的反 应器里利用催

57、化剂使克劳斯平衡反应向生成硫的方向进行, 以进一步提高 硫的转化率。克劳斯反应段由工艺气加热器、催化反应器和硫磺冷凝器组成。 硫磺在克劳斯反应器后冷凝分离 , 未反应的气体进入下一个催化反应段继 续反应和生成硫 , 其反应过程如下 : 2h2s + so23s + 2h2o (c) 对于硫化氢含量高的富酸性气 , 设有二个反应段的克劳斯装置理论上的 回收率为 96%, 设有三个反应段的克劳斯反应段的克劳斯装置理论的上的硫 回收率为 98%, 但在实际上, 由于受到各种条件的限制 , 硫的回收率只能达 到 9497%。而硫化氢含量低于 25%v 左右的酸性气，硫回率将更低。 对于硫化氢含量低的富

58、酸性气 ,可采用络合铁法。其溶液的活性及稳定性 好，正常情况下无 fe(oh)3沉淀，没有堵塔危险。溶液极易再生，生成硫的 颗粒大，易于分离。另外，脱硫溶液无毒，对环境污染少；溶液配置简单， 原料价廉易得；溶液中付反应生成物增长速度慢。 由于络合铁法流程简单、设备少、占地少、投资省，该法也是较普遍采 用的氧化脱硫方法，国外应用较普遍，我国兰州化肥厂、腾县化肥厂等用此 法脱硫，并进行硫回收。 综合以上，本项目采用络合铁法脱硫。 4.1.24.1.2 直接还原铁方案直接还原铁方案 直接还原工艺用于将球团矿或块矿形式的铁氧化物转换成适于炼钢的高度 还原产品。为实现这种转换，还原工艺利用连续流动的还原

59、气体用化学方法从 铁氧化物中提取氧。还原过程在低于给料熔融温度的条件下进行。将还原气 （氢、一氧化碳和其它成分的混合物）以可控的成分和温度引入到还原反应器 内。还原气沿反应器向上流动，将下降的铁氧化物加热到还原温度。氢气及一 氧化碳从铁氧化物中提取出氧，得到高纯度还原产品。 直接还原温度控制在850-950。 还原区发生的基本反应如下： 3 fe2o3 + co2 fe3o4 + co2 3 fe2o3 + h22 fe3o4 + h2o fe3o4 + co3 feo + co2 fe3o4 + h23 feo + h2o feo + cofe + co2 feo + h2fe + h2o

60、3fe + 2cofe3c + co2 3fe + co + h2fe3c + h2o 3fe + ch4fe3c + 2h2 在气基直接还原工艺中，竖炉法的 midrex 和 hyl 占有绝对优势，具有 工艺技术成熟可靠、投资少、生产率高（容积利用系数可达 812t/m3d-1） 、 单炉产量大（最高达 180 万 t/年）等优点。目前，midrex 和 hyl 竖炉生产技 术经过不断完善，已实现规模化生产。 midrex 法 midrex 法为美国米德莱克斯(midrex)公司所发明，是目前普遍使用的生产 方法。据统计，其生产量 2001 年为 2684 万 t，占直接还原法产量的 66以