退城入园30万吨预焙阳极项目可行性研究报告.docx
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退城入园30万吨预焙阳极项目可行性研究报告
工程咨询资格证书
工咨甲11820070051
山东晨阳碳素股份有限公司
30万吨/年预焙阳极生产线搬迁改造及余热综合利用项目
可行性研究报告
编号：
鲁工咨
山东晨阳碳素股份有限公司
30万吨/年预焙阳极生产线搬迁改造及余热综合利用项目
可行性研究报告
院长：
周建华
副总工程师：
丛高杰
项目负责人：
朱文峰
济宁碳素工业总公司
山东晨阳碳素股份有限公司
“30万吨/年预焙阳极生产线搬迁改造及余热综合利用项目”
可行性研究报告
1、总论
1.1项目承担单位简介
济宁碳素工业总公司始建于1987年，经过20多年的发展，已成为国家大二型股份制民营企业，为济宁市重点企业二十强之一。
先后荣获济宁市经济效益支柱企业、出口创汇功勋企业、山东省优秀民营企业、先进民营企业、重合同守信用企业、山东省综合经济实力500强企业，济宁市综合经济实力20强之一，1997年至今连续10年被山东省农业银行授予“AAA级信用企业”，2000年被授予公开守信企业。
公司位于济宁市车站南路39号，占地面积600余亩，现有资产13.5亿元，员工2500余人。
下辖山东晨阳碳素股份有限公司、济宁辰光杰科特煤化有限公司、晨阳能源科技有限公司、济宁辰光美博化工有限公司等八个控、参股公司,涉及电解铝用预焙阳极、煤焦油深加工、热电联产、精细化工等多个行业。
形成了以热电为龙头，以铝电解碳阳极、煤化产品加工为主体，涉及冶金、化工、机械制造、房地产开发等行业的多元化、立体化的产业格局。
公司拥有五大系列产品，二十多个品种。
主导产品碳阳极产能达30万吨／年，是中国国内最大的铝用商品碳阳极生产企业。
也是业界最强势企业之一，煤焦油加工能力达到50万吨／年。
公司产品国内市场覆盖率达到34％，产品远销美国、欧洲、俄罗斯、澳大利亚等国家和地区，公司各项经济指标连续三年持续、稳定增长。
公司于1997年，在同行业中第一家成立了专业的碳素研究所。
2002年，公司投入1000万元巨资引进国际一流检测、检验仪器组建了碳素实验室，并通过了实验室国家认可，实现了在同行业中的一路领先。
2008年，总公司完成销售收入20亿元，实现利税1.5亿元，其中利润为9000万元，出口创汇7000万美元。
根据济宁市城市建设总体规划，晨阳碳素公司厂区属北湖旅游度假区，根据济宁市委“退城入园”及“济政纪（2008）25号”会议纪要的要求，确保三年内及时将济宁碳素工业总公司和山东晨阳碳素股份有限公司迁往任城区新厂址。
为此，济宁碳素董事会一班人决定：
积极响应市政府的“退城入园”规划，将位于车站南路的晨阳碳素股份在三年内分批次的进行迁移。
根据公司发展和市场的需求，公司决定在任城区廿里铺北辰光工业园内建设30万吨/年预焙阳极生产线搬迁改造及余热综合利用项目。
建成后，淘汰山东晨阳碳素的所有预焙阳极生产装置，确保济宁市政府“退城入园”规划的实施。
1.2“退城入园”迁建项目建设的必要性
1991年全球铝锭产量约为1962万吨，2005年产量为3100万吨，2006年产量为3397万吨。
2006年，中国铝产量达935万吨，2007年国内铝产量1256万吨。
今年世界原铝需求量将超过3400万吨，而且今后10年需求增长率也将达4～5％。
中国近年来铝产量的增长（万吨）表1—1
年份
2003
2004
2005
2006
2007
产量
556
667
778
935
1256
综上所述，预测2008年全球铝市场继续呈现供给不足的状况。
在铝工业生产中，预焙阳极被称为铝电解槽的心脏，优质的预焙阳极是保证现代大型预焙电解槽最佳运行的前提，有不可代替的作用。
铝的增长带动了铝用炭素的发展，碳阳极生产规模的也在不断扩大。
目前随着铝用碳阳极需求的增加，给公司提供很大的市场空间，国外客户订单难于满足数量要求，因此迁建30万吨/年预焙阳极炭块项目是十分必要的。
济宁碳素工业总公司建设年产30万吨/年预焙阳极生产线搬迁改造及余热综合利用项目的优势有：
（1）原料优势：
公司处于石油焦的集中产地，山东有齐鲁、济南、青岛的五大石油焦生产基地，总产量达200多万吨，对于石油焦而言具有运输距离近，易采购的优势；煤沥青公司自产20多万吨/年，不用外购，购货渠道畅通。
（2）技术优势：
a、济宁碳素公司是预焙阳极国家标准的修订者。
目前预焙阳极产品标准有7个，其中3个是沿用我们企业的标准，2个是我们参与修订的标准，我们没有理由不把预焙阳极产品作大、作精、作强。
b、我们花费了1600多万建立了国家认证级的碳素实验室和研究所，绝大部分设备和仪器是从瑞士进口的。
在这20多年里，我们与湖南大学联合培养了一批碳素生产管理和碳素新产品研发的专业骨干，这为我们预焙阳极的产品开发及升级提供了坚强后盾。
c、我们的碳素专用设备开发已具相当规模，并已部分替代进口设备，其中4项已获得国家专利。
（3）设计优势：
公司的技术中心，承担公司内部的技改和项目扩建的任务。
利用公司现有炭阳极生产技术，对外承担设计，设计的预焙阳极项目投资比国内同规模的装置减少1/3以上。
如内蒙古霍宁碳素有限责任公司年产130kt预焙阳极炭块工程和内蒙古霍煤通顺碳素有限责任公司年产160kt预焙阳极炭块工程的设计，该项目已顺利投产，运行正常。
（4）地方支持优势：
地方政府的大力支持。
济宁碳素工业总公司，根据市场需求及企业自身发展的需要，结合自身的优势和济宁市的城市发展规划要求，按照“退城入园”的政策在济北辰光工业园区内搬迁建设30万吨/年预焙阳极炭块项目，是可能的，也十分必要的。
（5）市场优势：
我们有国内和国外两个经过近20年培育起来的市场优势。
1.3项目建设条件
本项目拟建厂址位于山东省西南部，济宁市任城区廿里铺北济宁碳素辰光工业园内，该处交通运输便利，地势平坦，项目在工业园区占地300多亩，厂址范围内均为农田无拆迁工程量，符合当地工业发展规划的要求。
厂址及周围无文物风景区和自然保护禁区，无名胜古迹，地下无矿区。
附近无机场、电台及军事设施。
1.4项目建设设计的原则
根据国内外预焙阳极炭块的现有生产技术与设计技术，本研究按以下原则进行：
1在保证产品质量的前提下，尽量减少投资、保证产能；
2采用国内外先进的生产技术；尽量节能降耗；
3注重循环经济和环保法规，“三废”尽可能利用且达标排放。
1.5项目建设的内容
本项目建设内容包括：
1）原料仓储区。
2）石油焦的煅烧装置；余热综合利用装置。
3）生阳极成型装置：
包括煅后焦、残极的破碎、筛分；配料及与煤沥青混捏；震动成型装置。
4）焙烧装置及成品库；焙烧炉烟气净化装置。
5）项目配套公用工程综合管网；道路；绿化；消防；
根据建设内容，论证项目所需场地，供水、供电、供汽、工程地质、水文地质、环境保护等建设条件的可行性；选择合理的建设方案，作出建设内容的投资估算，并通过技术经济分析论证拟采用的项目建设方案的可行性。
1.6项目的建设规模
济宁碳素工业总公司根据国内、外的市场需求情况和公司的实际情况，项目建设完成后，预焙阳极炭块的生产规模为30万吨/年。
1.7产品方案
⑴产品规格：
预焙阳极炭块的规格按市场要求进行设计。
主要规格为L×W×H=1550×660×620mm，同时考虑兼顾其他规格的产品。
⑵产品质量
产品质量达到表1—2的要求。
产品质量要求（YS/T285-1998）表1—2
名称
要求
指标
灰份
不大于%
0.5
电阻率
不大于μΩm
55
耐压强度
不小于MPa
32
体积密度
不小于g/cm3
1.5
真密度
不小于g/cm3
2.0
CO2反应性
不大于mg/cm2·h
45
热膨胀率
不大于%
0.45
1.8原料
生产所用主要原材料的质量标准与需要量见表1—3
原材料的质量标准与用量表1—3
名称
质量标准
需要量（t/a）
来源
延迟石油焦
SHO527-92
240000
采购
煤沥青
GB8730-88
60000
本公司自供
残极、阳极碎
60000
自供、采购
1.9项目进度
项目建设期为24个月，建设进度如表1—4所示：
建设进度安排表表1—4
时间
阶段
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11-20
21
22
23
24
项目审批
●
●
●
工程设计
●
●
●
●
●
设备订货
●
●
●
●
●
●
工程施工
●
●
●
●
●
●●
●
试车投产
●
●
●
●
1.10投资情况
本项目投资通过企业自有资金和银行借款来解决。
建设总投资32000万元，其中建设投资为26400万元，铺底流动资金2500万元，其它费用412万元，建设期利息为2688万元（24个月）。
建设单位自有资金（资本金）12800万元，其余19200万元申请银行贷款，年利率为7.0%，建设期利息为2688万元。
项目达产期需流动资金5000万元，申请银行流贷贷款3000万元。
1.11可行性研究结论
通过大量的调查研究与论证，对济宁碳素工业总公司建设年产30万吨预焙阳极炭块生产线的综合评价如下：
①该项目的建设地，交通便利，辰光工业园对水、电、汽、天燃气、煤沥青等供应充足；石油焦市场价格适宜；
②该项目通过对国内外最新技术的消化吸收，在国内属于先进水平，适合于公司目前的情况；
③该项目的“三废”治理完全可达到国家排放标准；
④该项目配套建设自有知识产权的预热综合利用技术，使该项目具有循环经济的模式。
5济宁碳素有广阔的市场。
济宁碳素在这个行业里磨打滚爬20多年了，有国内国外很多优质的客户群，有在同行业的高信誉。
产品一半销往国内，一半销往国外。
6济宁碳素有优质的产品。
济宁碳素的产品质量在国内是一流的，在国际上也享有很高的声誉。
在整个欧美市场上，该公司的产品取得了瑞士R＆D碳素公司的权威认证。
⑦该项目经济效益较好，抗风险能力较强。
研究结论：
综合评价该项目是可行的。
2市场调查与价格预测
2.1市场调查
铝电解生产中，炭阳极的质量是非常重要的一个环节。
预焙阳极炭块被称为铝电解槽的心脏，其质量的好坏直接影响到铝电解生产的各项技术经济指标。
优质的预焙阳极炭块是保证现代化大型预焙电解槽最佳运行的前提；也是保证自焙电解槽成功改造为预焙电解槽的关键之一。
目前国内的铝产量中，预焙槽产铝占全国总产量的90%以上，而自焙槽产铝占全国总产量不足10%。
随着国家环保法规要求的不断严格，自焙槽生产厂的生存将愈来愈艰难，而将自焙槽改造为预焙槽是一条根本解决烟气达标排放问题的有效途径。
如此一来，自焙槽生产的铝产量将一步步减少,阳极糊产品将逐渐失去其市场;预焙槽生产的铝产量将逐步增多,预焙阳极炭块的市场则会愈来愈大。
所以无论从目前的产品改型需求还是从将来预焙电解槽的推广，预焙阳极炭块都有较好的市场前景。
1991年全球初生铝锭产量约为1962万吨，近15年来产量年平均增率为3.4%，2005年产量为3100万吨，2006年，中国铝产量达935万吨,在连续3年,年增加产量达100万吨以上的基础上，又比前一年增长157万吨，占世界铝产量3397万吨的6.4%，2007年铝产量1256万吨。
今年世界原铝需求量将超过3400万吨，而且今后10年需求增长率也将达4～5％。
中国近年来铝产量的增长（万吨）
年份
2003
2004
2005
2006
2007
2008
产量
556
667
778
935
1256
1270
我国2006年中国铝厂的个数为88家，其中年产能30万吨以上的铝厂有30家，占总产量的42%，2007年我国有5家铝厂年产能超过50万吨，2008年由于受经济危机的影响，电解铝的产量与07年基本持平。
随着经济的发展，铝的用途更加广泛，在中国存在的120多个制造业当中，用到铝的就达到90多个，主要涉及建筑、包装、机械制造、电力、日用品和交通运输等行业。
东南亚经济的复苏、我国的西部大开发，国内、国际铝消费不断增长。
东南亚占世界铝消费的五分之一，但没有铝生产，为铝净进口国。
日本、韩国等铝消费大国也全部依赖进口。
WTO的加入，将有力地促进铝出口的增长，我国铝工业增长率同步于国民经济的发展。
国家计划“十五”期间实现电解铝生产能力350万吨，2001年实际生产能力已达357万吨。
2002年原有铝厂继续进行以环保为中心的技术改造，将自焙槽改为预焙槽，同时增加生产能力。
一些省区实施铝—电联营和煤—电—铝一体联营，电解铝能力快速扩张。
2002年我国电解铝生产能力为435万吨，即2002年国内对预焙阳极的需求总量260万吨，比2001年增加近50万吨，而国内预焙阳极实际生产能力约220万吨，缺口40万吨。
2007年国内预焙阳极的产量为660吨，实际缺口60万吨以上。
专家预测，2010年我国电解铝生产能力将达1700万吨以上，铝用预焙阳极的需求量也将大幅度的提高。
近年来，预焙阳极产品的国际定单不断增加。
以俄罗斯、伊朗等国家为开端，欧美客户亦不断增加，公司铝用炭阳极产品销售供不应求，形势较好，具有广阔的市场前景。
2.2价格预测
预焙阳极炭块的生产中，由于投资较多，技术要求较高，其价格较阳极糊价格高得多。
目前国内市场上预焙阳极炭块的价格在2800—3000元/t，而出口国外的预焙阳极炭块价格在450美元/t左右。
市场经济条件下，竞争不可避免，价格的竞争也将难以避免。
影响价格的几个重要因素有：
一是预焙阳极炭块的生产成本，目前阳极炭块的生产成本在2600元/吨左右；二是竞争因素，市场经济条件下的价格波动是供求不平衡的结果，虽然预焙阳极炭块的投资较大，也不能排除微利竞争生产的可能；三是铝价波动，由于铝电解厂是预焙阳极炭块的唯一用户，目前过低的铝价必然会影响其接受能力和支付能力；四是原料供应，煤沥青和石油焦的价格的波动，直接影响到预焙阳极炭块的生产成本；五是人工费用，随着社会的发展与进步，人工成本的增加是必然的，但技术的发展对降低成本是有利的。
预计预焙阳极炭块的国内价格可能在2850元/吨左右波动。
3、工艺
本项目为“退城入园”搬迁项目，参照本公司现有生产装置进行设计，新增烟气脱硫装置和余热综合利用装置。
3.1产品规格
预焙阳极炭块的规格：
L×W×H=1550×660×620mm
预焙阳极炭块重量（生块）：
980kg/块。
（熟块）重量：
930kg/块
3.2产品质量：
产品质量应符合国标YS/T285-1998的规定,具体指标见表2—1。
预焙阳极炭块的产品质量要求表2—1
指标
等级
灰份（%）
电阻率
（μΩm）
CO2反应性mg/cm2h
热膨胀率%
耐压强度（MPa）
体积密度（g/cm3）
真密度（g/cm3）
不大于
不小于
TY-1
0.50
55
45
0.45
32
1.50
2.00
TY-2
0.80
60
50
0.50
30
1.50
2.00
TY-3
1.00
65
55
0.55
29
1.48
2.00
预焙阳极炭块的几何尺寸偏差为：
长度不大于±1%
宽度不大于±1.5%
高度不大于±3%
不平直度不大于1%
外观：
成品表面的氧化面积不大于表面积的20%，深度不超过5mm；
掉角长度在100-300mm之间的不得多于2处；
掉棱长度在100-300mm之间，深度不大于60mm的不得多于2处，小于100mm的不计；
棒孔内或边缘裂纹长度≦80mm，孔与孔之间不允许有连通裂纹；
大面裂纹长度不得大于200mm，数量不多于3处。
3.3主要原材料
预焙阳极炭块生产所用主要原材料为延迟石油焦和高温（或改质）煤沥青，还有部分中碎。
3.3.1原材料质量指标
预焙阳极炭块生产所用原材料延迟石油焦和高温（或改质）煤沥青的质量应达到相应标准的规定。
延迟石油焦质量标准详见表2—2。
延迟石油焦质量标准（SH/TO527-1992）表2—2
项目
合格品
一级品
试验方法
1号
2号
3号
A
B
A
B
A
B
硫分%不大于
0.5
0.8
1.0
1.5
2.0
3.0
0.5
GB/T387
挥发分%不大于
10
12
15
16
18
12
SH/T0026
灰份%不大于
0.3
0.5
0.8
1.2
0.3
SH/T0029
水分%不大于
3
3
SH/T0032
真比重g/cm3不大于（1300℃5h煅烧）
实测
2.08-2.13
SH/T0033
粉焦量%不大于
（块粒8mm以下）
实测
25附录A
硅含量%不大于
0.08
SH/T0058
钒含量%不大于
0.015
SH/T0058
铁含量%不大于
0.08
SH/T0058
煤沥青质量标准见表2—3
改质沥青质量标准（YB/T5194-1993）表2—3
指标名称
一级
二级
试验方法
软化点（环球法）℃
100-115
100-120
GB2294
甲苯不溶物含量%
28-34
>26
GB2292
喹啉不溶物含量%
8-14
6-15
GB2826
β-树脂含量%不小于
18
16
结焦值%不小于
54
50
GB2827
灰份%不大于
0.3
0.3
GB2295
水分%不大于
5
5
GB2288
3.3.2主要原材料年用量
根据物料平衡计算，主要原材料的年用量为：
延迟石油焦：
240000（t/a）
煤沥青：
60000（t/a）
生熟碎为辅助性原料，以降低对原始石油焦的需求,降低生产成本,减少SO2的排放。
3.3.3主要原材料来源
延迟石油焦从国内市场采购；煤沥青由公司内部供给；残极由预焙阳极炭块的用户收集返回再使用。
3.4工艺流程简叙
3.4.1原料仓库、石油焦粗碎
石油焦由铁路、公路或水运至工厂内，卸至原料仓库，石油焦在进煅烧炉前，先预碎至70mm以下，再经皮带输送和斗式提升机送至煅烧工序。
3.4.2石油焦煅烧
石油焦煅烧目前有两种方式：
一是回转窑，二是罐式煅烧炉。
从节能的角度考虑，我们选用罐式煅烧炉。
煅烧炉最高火道温度应达到1380℃；煅后焦的质量控制指标为：
粉末电阻率≯600μΩm真密度>2.05g/cm3
煅烧炉在生产过程中，不需外加燃料，靠石油焦自身的挥发份燃烧，并产生大量的热量，烟气温度最高可达11000C。
在其烟道中加装余热锅炉或蒸汽发生器产生过热蒸汽进行热电联产，以满足项目乃至整个园区的蒸汽和电力的需求，年节约标煤达5万余吨。
3.4.3沥青贮槽
煤沥青由公司焦油加工区经管道输送至本项目生产现场沥青储槽，通过管道再输送至车间沥青计量槽，使用时再送至混捏成型工序。
3.4.4生阳极工序
煅后石油焦经破碎、筛分、磨粉、配料，在混捏锅中加热干混一定时间后，加入一定量的沥青湿混，经振动成型机成型成生阳极块，经水冷却后，送至生阳极库。
残极的清理、破碎、筛分由其单独系统完成。
不合格的生块用机械或人工方式破碎，再进入混捏。
3.4.5焙烧
生阳极炭块在54室敞开环式焙烧炉中，用天燃气作为燃料，6室运转，按192小时升温曲线加热，最高火道温度不低于1200℃。
为了降低出炉温度，出炉前用强制冷却系统对炉室进行强制冷却。
焙烧后的炭块经检验后进入成品库。
生阳极炭块采用多功能天车或普通天车进行堆垛、装出炉；填充料的装出炉采用多功能天车或专用填充料抽吸机组；由于填充料在装出炉时，炭块间填充粒度为4-1mm，而上部为粉料，填充料应设专门的筛分系统；焙烧好的炭块表面清理采用人工与机械相结合方法。
3.4.6焙烧烟气净化
在阳极炭块的生产过程中，环式焙烧炉烟气中有害物质有氟化物、沥青烟和炭粉尘等。
本设计采用静电捕集沥青烟及粉尘的方案。
3.5主要设备技术指标
3.5.1石油焦粗碎
选用Φ750×600双齿辊式破碎机3台。
年生产能力：
240000t/a；
破碎能力：
34t/h；
设备运转率：
95%；
工作制度：
每天一班，每班8小时；
需要台数=240000/（330×8×0.95×34）=2.81<3（台）
3.5.2石油焦煅烧
选用顺流式8层火道的40罐煅烧炉10台。
※已经建设4台40罐的煅烧炉了，本次再新建6台40罐煅烧炉。
年需煅后焦量：
240000t;
煅烧炉每罐产能：
85kg/罐；
年工作日：
365天，每天24小时；
设备运转率：
90%；
煅烧能力=0.085×40×10×365×24×0.90=268056t/a
满足项目需要。
3.5.3混捏锅
选用4000L热媒加热、底开式混捏锅8台。
年需混料数量：
231000m3;
混捏锅产能：
4m3/65min；
年工作日：
330天，每天24小时；
设备运转率：
95%；
需混捏锅数=231000/（4×365×24/65/60×0.95）
=7.52台<8台
3.6.4振动成型机
选用单工位振动成型机8台。
年需成型生阳极数量：
323136t;
振动成型机产能：
1块/10min；
年工作日：
330天，每天24小时；
设备运转率：
85%；
需成型机台数=323136/（330×24×60/10×85%）=8台
3.5.5焙烧炉
选用54室（3系统8料箱）敞开焙烧炉3台。
装炉方案：
立装；
装炉量：
每炉3层，每层7块；
焙烧曲线：
6室运转，192小时升温曲线；
焙烧炉运转率：
95%；
成品合格率：
95%；
焙烧炉产量=0.93×3×7×8×330×24/32×0.95×0.95×3×3
=314093>300000吨
满足本次项目需要。
4、辅助公用设施
4.1概述
本工程公用设施主要有供电、供水、供热、办公室、化验室、维修间及循环水系统。
4.1.1供电
本项目所需的电力由辰光园区内的热电厂提供。
年耗电3.86×107KWh。
4.1.2给排水
本项目新鲜用水量为142632m3／y（其中阳极块冷却补充水为1200m3／y，余热锅炉用水129600m3／y，生活用水8832m3／y，煅后焦冷却补水3000
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