山西焦化数学化配煤实验室工程可行性方案

1、可行性研究报告山西焦化股份有限公司数字化配煤实验室工程可行性研究报告山西焦化数字化配煤实验室工程建设项目组二一二年二月山西焦化股份有限公司数字化配煤实验室工程可行性研究报告项目主管领导：潘则孝 项目组 组长：张国富项目组副组长：刘志江 闫美丽 燕 慧 范晋豫 倪宁飞 项目组 成员：张保华 贾银虎 赵文栋 李康召 张国良 候晓瑞郭林虎山西焦化数字化配煤实验室工程建设项目组二一二年二月目 录一、总说明 4二、项目的概述、背景 7三、我公司建设实验焦炉的必要性、可行性 9四、目前国内实验焦炉概述、现状 11五、实验焦炉的技术方案 14（一）实验焦炉工艺流程14（二）实验焦炉炉型14（三）实验焦炉技术

2、参数14（四）实验焦炉的结构16（五）实验站除尘装置18（六）实验焦炉所需能源介质18（七）40Kg焦炉的处理 19（八）煤焦分析项目的配备19六、人员配备 21七、环境保护和消防 21八、投资概算 22九、资金来源 24十、建设厂地及厂房布局 24 十一、运营方式 28十二、收益预估 28 附表：煤焦化验分析设施明细表29一、总 说 明1、项目名称：山西焦化数学化配煤实验室工程项目2、企业概况：企业名称：山西焦化股份有限公司法定地址：中国山西省洪洞明姜镇法人代表：郭文仓3、参加编制可行性报告的单位及人员：编制单位：山西焦化股份有限公司焦化厂、质检中心、技术中心主要负责人员：主管领导： 潘则孝

3、 项目组长： 张国富项目副组长：刘志江 闫美丽 燕 慧 范晋豫 倪宁飞项目组成员：张保华 贾银虎 赵文栋 李康召 张国良 候晓瑞郭林虎协助单位：中国中钢鞍山热能研究院有限公司4、编制依据和范围编制依据：山西焦化股份有限公司2012年技术改造项目“2012技改01”。山西焦化股份有限公司焦化厂相关技术资料。中国中钢鞍山热能研究院有限公司提供的试验焦炉的部分相关资料。编制范围：本可研报告的编制范围包括：实验焦炉、煤焦化验设备等实验设施，以及与之相配套的公用及辅助设施等。5、可行性研究的概况、结论与建议建设规模：确定本次建设规模为一座300kg的试验焦炉及相关配套的煤焦化验分析项目工程。建设内容：本

4、项目实验设施包括实验焦炉、煤焦化验设备等实验设施，以及实验厂房、化验楼（化验室、办公室、库房、试验台等）的基础处理及厂房建设；厂房、化验楼的装修；地面的固化、绿化；及实验站的大门、围墙、栏杆等建设。同时根据环保、消防要求，建设相应的环保、消防设施等等。6、建设进度预计2012年2 月技术方案通过技术委员会审定；2012年3月发布设计单位招标公示；2012年4月完成设计单位招标，确定设计单位；2012年5月完成土建设计，并确定土建施工单位；2012年67月完成土建施工；2012年8月进行实验焦炉的砌筑和设备的安装，同时进行煤焦化验室的设备仪器的安装、调试；2012年11月进行实验焦炉的单项、整体

5、调试；2012年12月份正式投用。7、可行性研究结论随着山西煤炭资源的变化，山西焦化股份有限公司焦化产能的进一步扩大，以往那种 “气、肥、焦、瘦”配煤的传统理念已不再能适应现阶段炼焦生产的需求。本项目采用国内较成熟的实验焦炉，实现对炼焦煤的研究，做到合理利用，改变以往那种粗放型、粗线条型的炼焦配煤生产模式，实现精细化、经济配煤；同时对炼焦新技术进行开发，有利于进一步提高焦炭质量，降低生产成本。因此，本项目的建设是可行的，也是必要的，建议尽早予以实施。二、项目的概述、背景2011年全国焦炭产能4.28亿吨，华北地区焦炭产量领居首位，其中山西省2011年焦炭累计产量9048万吨为中国产量最高省。焦

6、炭行业在粗钢生产的拉动下，年度焦炭产量首次突破4亿吨水平。同时，在行业产能过剩、焦煤成本持续高位的大背景下，焦化企业亏损面和亏损额均最高；进入2011年四季度，钢材、矿石产品均经历一路狂跌，焦炭产品降幅也达到8%。而我公司是年产360万吨冶金焦的独立焦化产业基地，是省内最大的独立焦化企业。公司的效益受原料煤市场和焦炭市场的两头挤压，亏损严重。同时随着1500万吨焦化产业的整合，我公司的焦化综合产能将大大提高，用原料煤量进一步加大，进厂煤厂家增加，造成煤种复杂多样，同时为了降低生产成本，需要不断的开辟新的煤源、配用新的煤种等措施，在这种情况下，如何加强配煤管理、实现精细化配煤、降低生产成本、提高

7、焦炭质量，才能真正实现内部挖潜，实现利润最大化，才能在困境中求得生存。加强对各种进厂煤的研究、评价，对焦炭质量实现有效控制，加强对配煤的优化、实现精强化、经济配煤等项工作将显得尤为重要，也是焦化行业实现利润的一个重要点。只有通过对各种来煤进行试验，进行精确研究，建立数据库模型，才能全面指导炼焦配煤，同时合理的利用煤炭资源，经济配煤，实现利润最大化。200Kg以上的实验焦炉在国内已有不少，如宝钢、鞍钢、本钢、唐山佳华、河北旭阳、江苏沙钢等，都在利用实验焦炉来指导炼焦配煤。同时有的企业还利用实验焦炉对外承担煤焦的化验分析、煤质的评价及配煤实验等项业务，为公司创造效益。在山西省内现在还没有200Kg

8、及以上的实验焦炉，太钢正在和中钢热能研究院进行接触，也在计划建设一座实验焦炉。针对目前的形势，及山西焦炭整合后的需求，随着我公司产能的大幅提高，煤源的增多，煤质的复杂化，我公司建设一座300Kg的实验焦炉对炼焦煤进行准确评价、优化炼焦配煤，实现炼焦新技术研发，开展精细化、经济配煤，在山西省内实现炼焦配煤的领先水平。同时可开展对省内焦化企业的煤焦化验分析、煤质的评价及配煤实验等项业务。三、我公司建设实验焦炉的必要性、可行性山西焦化股份有限公司焦化厂现有一套40kg的小焦炉实验装置，该套实验装置已有10年之久，设备老化，配套设施只有：1/4米库姆鼓、1.8m落下实验装置和两套手动筛网，且部分筛网已

9、破损严重，对煤、焦的研究受到了很大程序的限制。同时40 kg试验焦炉，因其装炉量少，与大炉生产的工况条件相差甚远，对大炉的指导意义不大，不能有效地指导炼焦配煤。山西焦化行业竞争激烈，我们要改变观念，永于创新，改变以往那种粗放型、粗线条型的炼焦配煤管理。由于煤的复杂性，煤与煤之间的性质千差万别，不同煤田的煤质差别较大，即使是同一煤田中不同煤层之间的煤质，其差异性也很大；成煤阶段的不同，成煤地质条件的不同，也造就了煤与煤之间性质的千差万别；如青海煤，由于成煤地质的特殊性，青海的焦煤不能做为焦煤使用，青海的1/3焦煤不能等同于国家分类标准的1/3焦煤的性质；侏罗纪的煤由于成煤年代近，所形成的煤一般为

10、长焰煤、弱粘煤，而贺兰山煤田汝箕沟（侏罗纪矿区）矿区生产的煤却是无烟煤，而且无烟煤质量是全国最好的，被称为太西煤以区别于一般的无烟煤，主要由于成煤地质条件的特殊性造成的。此种种特殊原因造成了炼焦配煤的复杂性和多样性。到目前为止，还没有那个化验指标能准确反映煤的炼焦结果，有时还出现反常的现象：分类牌号为焦煤的煤，在配煤中却不能做为焦煤使用；煤的镜质组反射率相同的煤种，却炼出机械强度明显差异的焦炭；奥亚膨胀度差异明显的煤种，却又能得到焦炭强度相似的结果；甚至煤岩的可熔成分含量相似的煤种，亦能得到强度明显差异的焦炭。如此等等，屡见不鲜。再加上目前国内炼焦煤混煤现象比较普遍，同时进口煤在生产中的使用，

11、如何正确评定炼焦煤的质量，最好的方法，就是通过实验焦炉进行炼焦试验。煤质的复杂性和多样性也决定了炼焦配煤的难度。 随着我公司的全面、快速的发展，1500万吨焦炭整合工作的全面展开，焦炭产能的进一步提高，进厂煤质的多样化，同时商业性混煤现象的普遍存在，不能对其进行研究，不对其进行试验，要做到正确、合理的使用，几乎是不可能的。只有对各种煤进行精确研究，进行实验，建立相关数据库模型，才能全面指导炼焦配煤，进行经济配煤，实现利润最大化。我公司通过对煤的显微组份、焦炭的显微结构等的研究，用于对煤质进行评价和指导炼焦配煤工作的技术，已落后于同行业水平。建设300Kg实验焦炉，进一步加强对煤质、煤源的研究、

12、实验，对配煤新技术进行开发；同时根据用户需求，及时开展试验焦炉实验，制定合理、经济的配煤比，指导焦炉生产。焦炭成本中，原料煤的比例占到总成本的90%，只有有效的降低装炉煤的成本，才能真正的实现炼焦生产成本的控制。四、目前国内实验焦炉概述、现状试验焦炉的主要任务是：评价炼焦用煤的结焦性，筛选炼焦用煤，检验各种配煤比下焦炭的质量，及时为生产提供需要的配煤方案。进行煤料选择粉碎、型块配煤、煤调湿、捣固炼焦、膨胀压力测定、干熄焦等各种备煤炼焦工艺的试验，为工业焦炉生产服务。试验焦炉要最大限度模拟工业焦炉生产的工况条件，尽量贴近工业生产状态，使得试验结果能直接表示生产结果，或者使试验结果与生产结果建立良

13、好的相关性。其次是要有稳定性的试验结果，试验重现性好，另外尽量达到机械化、仪表化、自动化等，使操作方便灵活可靠。我国的煤炭、焦炭产量均居世界前列，评价煤炭的炼焦性质、选择炼焦用煤，以及预测焦炭质量的试验工作，历来受到高度重视。国内外已有多种形式的试验焦炉。试验焦炉炭化室用砖有粘土砖、高铝砖、镁铝砖及碳化硅砖等。加热方式有煤气加热和电加热方式。炭化室宽度从150mm至500mm不等，有可变幅炉室等。装出炉方式有顶装、侧装及底装等。规模有400kg、300kg、200kg及40kg、20 kg、10Kg等。我国是炼焦生产大国，试验焦炉的形式多种多样。现使用较普遍的是40kg试验焦炉和200kg试验

14、焦炉，现300kg试验焦炉也已在各大钢厂、焦化厂已陆续投入使用，运行情况也很好，能很好的指导炼焦生产。实验焦炉担负着工业焦炉使用的各种煤结焦性的评价、炼焦煤基地的选择、生产中配煤方案的优化确定，焦炭质量波动原因的分析以及新技术的试验等。这些如果靠工业大炉来进行试验是不合适，也是不经济的，只有通过实验焦炉来完成。实验焦炉可以灵活方便的进行各种条件的试验，省时又省力，是焦化工业发展必不可少的试验设备。200kg400kg实验焦炉类似缩小的工业焦炉，它的特点是与工业焦炉的模拟性好，结焦过程与工业焦炉相似。工艺参数检测较全面，焦炭机械强度测定设备与工业生产一样，试验结果直观，重现性好、区分性好，相关性

15、好。相对于40kg、10kg等规模试验焦炉，它更具有代表性和可靠性。炼焦用煤质量的优劣，焦炭质量的好坏，直接影响着焦化企业的经济效益。试验焦炉为焦化企业提高产品质量，创造经济效益起到很大的作用，是炼焦配煤试验最终的评定设备，是大中型焦化企业不可缺少的试验设备。目前国内200Kg以上实验焦炉的现状：序号单位建设时间实验焦炉炉型1武钢昆明钢铁公司2004年 200公斤煤气加热2宝山钢铁公司2007年 300公斤电加热3本溪钢铁公司2007年200公斤煤气加热4鞍山钢铁公司2008年200公斤煤气加热5攀枝花钢铁公司2008年200公斤煤气加热6重庆钢铁公司2008年200公斤煤气加热7武钢昆明钢铁

16、公司2009年200公斤煤气加热8唐山佳华公司2009年300公斤煤气加热9河北旭阳焦化有限公司2010年300公斤电加热10河北中煤旭阳焦化公司2010年300公斤电加热11张家港宏昌公司（沙钢）2011年300公斤电加热五、实验焦炉的技术方案（一）、实验焦炉工艺流程 煤焦试验的工艺流程图：各单种洗精煤储煤槽 混煤机煤斗地坑（大煤斗）小煤斗捣固机小焦炉熄焦车水熄焦装置（干熄焦箱）凉焦台落下实验（4m落下）鼓前自动筛米库姆转鼓鼓后自动筛实验室分析其它指标试验用煤经过混煤机混合均匀，煤料（散料顶装或捣固侧装）装入试验焦炉中，焦炉用380V电加热，荒煤气由炭化室顶部上升管排出至荒煤气净化装置，再排

17、至燃烧炉内燃烧。实验炉顶有炉压压力自动调节装置，自动调节炉顶压力，保证炉顶压力。成熟后的焦炭由推焦机推至熄焦车内，经熄焦（水熄或氮气干熄）后进行落下和转鼓，得出焦炭筛分组成及转鼓指标结果，再根据需要进行其它项目的分析。（二）、实验焦炉炉型焦化厂拟建设300Kg电加热、活动墙实验焦炉 1、300Kg实验焦炉，由于其装煤量大，且一炉焦炭量可做两次转鼓。可在一炉内同时做同一煤种平行实验，也可同时做不同配煤比装炉煤的结焦性实验，可相当于两座200Kg试验焦炉同时工作能力。2、电加热方式可以很好的控制升温速率，加热均匀，自动化程度高，污染少。而且可以根据试验要求改变升温曲线，改变实验条件，达到最好的试验

18、结果。3、活动墙可对装炉煤的膨胀压力进行测定，可实现大幅度调整配比及新增煤种时对膨胀压力的测定，有利于对大炉炉体的保护。 4、推焦采用推焦捣固两用、齿轮传动推焦车。 5、熄焦装置采用干熄和湿熄两套装置。6、荒煤气采用煤气净化处理装置进行处理后燃烧。7、炉顶压力自动调节。（三）、实验焦炉技术参数1、容积：外形尺寸为：1942mm 2183 mm2697 mm 炭化室尺寸为：1942 mm 450 mm1250 mm炭化室有效尺寸为：1000 mm 450 mm 1000 mm 有效容积： 0.45m 2、有效装煤量：（1）顶装：装煤堆密度：0.725t/m；装煤量300kg(干基)；（2）侧装（

19、捣固）：装煤堆密度：1.05t/m；装煤量420Kg(干基)。3、装炉煤水份：10% 4、结焦时间：16-18h 5、加热方式：电加热 6、装煤方式：顶部装煤、侧装两种方式 （四）、实验焦炉的结构1、主体结构配煤实验焦炉的主体设备是300kg试验焦炉，焦炉炉体是由一个不带锥度的炭化室和两个燃烧室构成。活动炉墙砌在一个平放在双轨上面的可移动小车上。炉顶部分用槽钢悬吊在炉体框架上。试验焦炉的两侧炉墙各设三个加热火道。炭化室墙面和燃烧室选用导热系数较高、抗急冷急热性能良好的硅砖砌筑，其余部位采用粘土砖和保温砖。火道温度控制在105010，焦饼中心温度可以达到100010。焦炉两侧加热室及机焦侧均设护

20、炉铁件，以保护炉体。机焦侧炉门框内镶嵌砌筑炉门砖，以保证炉头温度。实验焦炉整体采用钢板保护。2、加热系统实验焦炉采用电加热方式，每侧炉墙设三个加热火道，每个火道采用硅碳棒作为加热元件，每个加热火道的功率为：30KW，总180KW。电加热方式可以很好的控制升温速率，加热均匀，自动化程度高，污染少。3、荒煤气处理系统荒煤气的产生是装炉后煤在炼焦过程中产生的水汽、煤气的混合气体，通过上升管排出。处理流程如下：荒煤气上升管荒煤气压力自动调节装置荒煤气净化装置燃烧炉大气4、推焦系统推焦设备采用集推焦、捣固于一体的推焦车。该设备完全靠开关来操作。既可作为推焦机使用，同时也可作为捣固装煤使用，且捣固均匀、操

21、作简单、稳定可靠、行程限位准确、占地空间小。推焦机还具有测定推焦电流功能，可推断推焦阻力大小。5、熄焦系统 熄焦装置考虑采用干熄和湿熄两套装置 （1）干熄焦系统流程：氮气总阀减压阀流量计阀门干熄焦箱旋风除尘器大气（2）水熄焦系统流程：熄焦管道-闸阀-电动蝶阀-管道-熄焦装置 6、电气系统电气系统采用常规设计，满足实验站使用需求。包括：两个加热控制柜、硅碳棒加热元件、电缆、电缆桥架、设备电源控制柜等。7、自控系统采用PLC控制系统（PLC控制柜），以保证系统的检测准确性和先进性。PLC控制系统要监测以下内容并能实现电脑调节控制。序号名称主要内容1系统主画面检测点焦炉两侧炉墙温度焦饼中心温度、上升

22、管温度、上升管压力两侧电加热棒的功率炉体的膨胀压力2调节控制画面功能主画面固定墙检测温度曲线活动墙检测温度曲线电加热棒功率曲线焦饼中心曲线上升管温度压力曲线膨胀压力曲线报表显示打印功能8、炉墙膨胀压力装置焦炉的活动墙侧装有一套测定装炉煤膨胀压力的装置，利用称重传感器根据作用力和反作用力原理测量膨胀压力。膨胀压力测定流程图：煤饼活动炉墙称重传感器放大器自控仪表电脑活动炉墙实验焦炉能够移动，故密封性较固定墙差些。（五）、实验站除尘装置实验站内设布袋除尘设施。 装炉、出焦、破碎、转鼓、自动落下、自动筛分机等产生的烟尘、粉尘经收集后，由管道输送至布袋除尘装置处理合格后排放。（六）、实验焦炉所需能源介质

23、所需能源介质：1、电源：380V、50Hz； 功率：450KW其中：（1）实验焦炉：电源：380V、50Hz； 功率：300KW。（2）试验站照明、化验分析实验室及其它用电约150 KW。2、氮气：压力：0.5MPa；流量200m/h。专为干熄焦所用，熄焦时间主要根据氮气流量来定。3、水：水包括生活、工业、消防三种。4、净煤气：流量30m3/h，压力：500Pa；荒煤气燃烧炉点火使用。（七）、40Kg焦炉的处理 焦化厂现有的40kg小焦炉实验装置将其移至300Kg实验焦炉厂房内，并对其进行维修、升级，对单种煤结焦性进行实验使用。（原有40 kg小焦炉由于使用时间过长，设备部分已老化、损坏，在搬

24、迁过程中，耐火砖也会受到损坏，建议购买新炉，或购买新砖并升级控制软件。）（八）、煤焦分析项目的配备1、煤焦分析化验分析项目 序号分析项目名称分析项目1煤的分析项目煤的工业分析水份、灰份、挥发份、固定碳硫份测定硫份煤的胶质层Xmm、Ymm 煤的粘结指数测定G煤的奥亚膨胀度软化温度、开始膨胀温度、固定温度、最大收缩度、最大膨胀度煤岩的测定最大反射率、最小反射率、平均反射率、标准差煤的基氏流动度开始软化温度、最大流动温度、固化温度。煤的显微组分镜质组、半镜质组、丝质组、半丝质组、稳定组、惰质组2焦炭的分析项目焦炭的工业分析水份、灰份、挥发份、固定碳硫份测定硫份焦炭的机械强度M40、M10筛份测定80

25、mm、8060mm、6040mm、4025mm、25mm反应性和反应后强度测定CRI、CSR焦炭的显微组分焦炭的光学组织焦炭的显气孔率2、煤焦处理及分析化验设备（具体明细见附表（共5页）。（1）试验站配套设备：采制样设备； （2）实验室分析设备：煤焦分析设备。六、人员配备 由于焦化厂配煤研究室不仅仅是个研究机构，还对炼焦配煤、配煤比的调整、进厂煤的监控、焦炭的质量等负责，为此人员的配备要比单独的试验焦炉实验室人员要多些。现有人员：主任（兼）1 人；副主任2人；技术员2 人，共5 人。数字化配煤室建设完成投用后，配备的人员素质要高，要能够做到一岗多能，同时也是技术研究人员。还需增加人员配制：岗位

26、人员配制煤焦采制样3煤焦分析5煤岩分析2主控室2现场管理3合计15七、环境保护和消防实验站内设布袋除尘设施。装炉、出焦、破碎、转鼓、自动落下、自动筛分机等产生的烟尘、粉尘经收集后，由管道输送至布袋除尘装置处理合格后排放，符合环保要求。实验站内根据消防要求配备消防栓、灭火器等消防器材。八、投资概算山西焦化数字化配煤实验室工程建设总投资约1260万元，其中：（一） 实验焦炉 投资约500万元 包括：焦炉炉体、焦炉护炉铁件、推焦车、熄焦设施、电气系统、荒煤气处理及炉顶压力调节系统、自控系统及配套爬梯、栏杆等。序号名称总金额(万元)（干熄焦）1焦炉炉体报价1002焦炉护炉铁件及设备报价2603焦炉电气

27、系统报价454焦炉自控系统报价635安装调试费用156包装运费68设计费8合计497（二）煤焦处理设备及分析化验 配套煤焦处理设备及化验分析仪器费用总约430万元，其中：1、试验站配套煤焦处理设备 约30万 2、实验室分析仪器设备 约400万（价格明细见附表）（三）土建方面投资约330万元包括：实验厂房、化验楼（化验室、办公室、库房、试验台等）的基础处理及厂房建设；厂房、化验楼的装修；地面的固化、绿化；及实验站的大门、围墙、栏杆等建设。序号名称总金额(万元)1试验厂房1502化验楼1503地面的固化、绿化204实验站的大门、围墙、栏杆及相关辅属设施等10合计330九、资金来源 山西焦化数字化配煤实验室工程建设所用资金由山西焦化股份有限公司自己筹备。十、建设厂地的选择及厂房布局（1）实验焦炉、煤焦化验室及配套设施总占地面积约：2500m2。（2）实验焦炉厂房采用保温彩钢板结构；煤焦化验室采用砖混、全封闭结构。实验焦炉厂房：长：45000mm， 宽：1800025000mm；煤焦