铝电解预焙阳极生产线节能技术改造项目可行性研究报告.docx
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铝电解预焙阳极生产线节能技术改造项目可行性研究报告
铝电解预焙阳极生产线节能技术改造项目
可行性研究报告
目 录
第一章总论
第一节项目名称及承办单位
项目名称：
某某碳素有限公司铝电解预焙阳极生产线节能技术改造项目
承办单位：
某某碳素有限公司
第二节可行性研究编制单位
编制单位：
工程咨询等级：
甲级
工程咨询证书编号：
发证机关：
国家发展和改革委员会
第三节研究工作的依据与范围
一、研究工作的依据
1、国家发展和改革委员会2005年40号令发布实行的《产业结构调整指导目录（2005年本）》；
2、《节能中长期专项规划》；
3、发改环资[2008]704号国家发展和改革委员会财政部关于印发《节能项目节能量审核指南》的通知；
4、国家有关法律、法规及产业政策；
5、项目承担单位提供的基础数据；
6、有关设计规范、规定。
二、研究工作的范围
本可行性研究主要包括：
1、对项目提出的背景、必要性、建设内容及建设规模、建设条件与场地状况的分析；
2、对项目的技术原理、节能改造工艺路线及设备选择等技术方案的研究；
3、对项目所采取的消防、环境保护、劳动安全卫生及节能措施的评价；
4、对项目实施进度及劳动定员的确定；
5、对项目作出的投资费用估算及技术经济综合评价。
第四节简要结论
我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境代价。
这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。
不加快调整经济结构、转变增长方式，资源支撑不住，环境容纳不下，社会承受不起，经济发展难以为继。
某某碳素有限公司充分认识节能减排的重要性和紧迫性，把节能降耗看作支撑社会和企业发展的生命线，使经济增长建立在节约能源资源和保护环境的基础上。
公司依靠科技进步，攻克了一些节能减排的关键性技术，提出实施铝电解预焙阳极生产线节能技术改造项目。
本节能技术改造项目由以下两部分内容组成：
1、对石油焦煅烧炉的余热进行回收利用
公司现有三条预焙阳极生产线的所有用热设备的热源来自公司的5台燃煤锅炉，其总热能需求为600x104kcal/h；而公司内的六台石油焦煅烧炉（其中8罐煅烧炉一台，24罐煅烧炉3台、12罐煅烧炉一台、30罐煅烧炉一台）的余热资源可达到922x104kcal/h，因此，增加5台余热热媒炉后，可以充分利用本公司煅烧炉的余热资源供应公司内所有用热设备的热能需求，每年可为公司节省燃料煤11000吨。
2、对公司内三台十八室阳极焙烧炉进行节能改造
阳极焙烧炉节能改造规模为：
改造原有3台18室环式焙烧炉。
调整火道隔墙的数量，由原来的w型火道改为wv型火道，从而达到使挥发份充分燃烧的效果。
通过初步分析估算，本节能技术改造项目工程总投资构成及资金来源为：
1、项目总投资6805万元。
其中，建设投资6805万元，建设期贷款利息0万元，铺底流动资金0万元。
在建设投资中，土建工程费3367万元，设备购置费及安装费2588万元，其它费用346万元，预备费504万元。
2、资金来源为全部由企业通过自筹解决。
3、本项目实施后，年可节约原煤11000吨、天然气680万标准立方，折合标煤16440吨。
预计企业正常年份可实现节能收益1994万元，利润1153万元。
该项目符合国家节能政策，符合国家节能中长期规划要求，是企业发展的需要，可带来良好的经济效益和环境效益。
通过研究可以看出本项目依据条件较好，工艺技术成熟可靠，无论在技术上还是在经济效益上都是可行的。
第五节主要技术经济指标
主要技术经济指标表
序号
项目
单位
指标
备注
1
节约标煤
标煤吨/年
16440
2
改造规模
石油焦煅烧炉的余热回收利用
台
5
增加余热热媒炉五台，供公司所有用热设施的热能
焙烧炉改造
台
3
18室3台
3
项目总投资
万元
6805
其中：
建设投资
万元
6805
建设期贷款利息
万元
0
铺底流动资金
万元
0
4
主要原材料、水电等消耗
5
项目定员
不增加
6
全年运行天数
天
360
7
人员工作日
天
250
8
项目收益
万元/年
2538
9
年总成本
万元/年
841
正常年
10
利润总额
万元/年
1697
正常年
11
投资回收期
年
2.89
不含建设期
12
投资利润率
%
24.94
第二章项目提出的背景及建设的必要性
第一节承办企业基本情况
一、承办企业简介
某某碳素有限公司成立于1988年，位于**市天衢工业园内，占地80000m2，现有员工333人。
某某碳素有限公司自成立以来，几经改、扩建，企业由小到大滚动式发展，从一个名不见经传的村办小厂，发展成为一个固定资产1.58亿元，具有自营进出口权，年产铝电解用预焙阳极12万吨的碳素生产集团。
公司主导产品为铝电解用预焙阳极，其它产品有铝电解用阳极糊、铝电解用半石墨质阴极炭块、焙烧电极、增碳剂、优质煅烧焦等。
近三年来，公司生产规模不断扩大，2007年成功的实现了与外资合作以及跨地区跨行业的外延联合，建立了合理的产业链和畅通的销售渠道，并确定了国内国外两个市场兼举的经营发展理念。
目前，该公司已成为**市的支柱企业、民营企业明星、出口创汇大户。
获得重合同守信用企业、首批信用民营企业、2007年度外贸出口先进企业等荣誉称号。
公司将利用联合后的资金优势、市场优势、技术优势，把铝用碳素做专、做精、做大、做强。
力争到2015年把公司建设成为技术领先，装备一流，产品精湛，管理高效，绿色环保，全国第一，亚洲最大的铝用碳素生产基地。
企业综合经济实力情况表
单位：
万元
企业登记
注册类型
其他有限责任公司
职工人数（人）
333
其中：
技术人员（人）
68
银行信用等级
AAA
企业总资产
15883
固定资产原值
8170
固定资产净值
4424
资产负债率
45.30%
企业贷款余额
1610
其中：
中长期贷款余额
0
短期贷款余额
1610
年度（近三年）
企业经常情况
2006年
2007年
2008年
备注
销售收入
15024
21293
22495
利润
1006
1500
1609
税金
109
321
517
二、法人代表简介
翟永良男生于1957年7月民族汉
大专文化程度中共正式党员
1988年10月，适逢改革开放近十年之际，对某某碳素有限公司而言，注定是一个不平凡的月份，因为，那是她诞生的月份。
时任德城区二屯镇翟时庄村委书记翟永良同志，用他那敏锐的目光和活跃的头脑，意识到光靠种地是不能带领百姓共同富裕的，于是结合当时市场行情，抓住机遇，做出了一个果敢的决策：
开办碳素厂！
二十年过去了，历经风雨，公司也从当初的村办工厂逐步发展成如今固定资产过亿、年产值达数亿元的具有一定规模效应和领导效应的行业精英业，2006年、2007年、2008年各项经济指标如下：
企业总资产为7265万元、12014万元、13883万元，实现销售收入15024万元、21293万元、22495万元，企业利润为1006万元、1500万元、1609万元，上缴税金109万元、321万元、517万元。
在任碳素厂负责人以来，他做到了与时俱进，勇于开拓，坚持自主创新，努力进行产品品质和内涵的充实、提高与完善，使得企业得以快速发展。
二十年，弹指一挥，历经坎坷，公司几经改制、扩建，企业由小到大滚动式发展，从一个名不见经传的村办小厂，发展成为一个拥有固定资产1.58亿元,具有自营进出口权,年产铝电解用预焙阳极12万吨的跨地区、跨行业联合的碳素生产集团,公司注册的“德碳”牌碳素制品早已成为享誉国内外的知名品牌。
2007年，为响应**市政府打造“百万吨碳素基地”号召，他利用自身影响力为德城经济发展做贡献。
东方希望集团下属的东方希望包头铝业是公司的长期客户，在合作过程中，双方结下了良好的情谊，充分展现了**人讲诚信、重情义的良好品质，东方希望集团董事长刘永行为此深受感动，使得东方希望集团再次在**出资，兴办了一座现代化的碳素生产企业。
在做好内资引进的同时，他还不忘为政府的外资引进做贡献，同年，公司和长期发生贸易合作的俄罗斯欧莱恩集团成立了一家合资公司——**欧莱恩**碳素有限公司，当然，合资公司的能够成立，也是基于公司一直恪守的诚信上。
目前，这两家公司一期工程均已投产，二期工程正在筹划之中，“百万吨碳素基地”已是初具规模，相信，不远的将来，在他和公司的共同努力下，**市全体人民的这一良好愿望一定会能达成。
该同志在注重企业生产、经营的同时，也注重各项技术、管理、制度的建设。
从办厂到企业体制变更的过程中，该同志时刻紧抓生产安全，建厂20年来，公司从未发生过重大安全生产事故。
该同志还意识到环保、节能对于社会的重要性，是关系到千秋万代的大事，因此，环保工作总是走在生产的前列，公司先后投入三百万元用于改善环保、节能设备，得到了环保部门的一致肯定。
同时，该同志还从广大职工切身利益着想，建立了一套健全的党政工团组织，每年召开两次职代会，听取职工意见，为他们置办社会保险，解决了职工的后顾之忧，这一切使得公司成为德城区劳动关系和谐企业，他个人也获得了“山东省劳动模范”荣誉称号，并连续三届当选**市人大代表。
第二节项目提出的背景
现代铝工业技术的发展对铝用碳素材料的质量提出了越来越高的要求，技术开发、生产工艺和装备改进促使铝用碳素质量不断提高，从而改善优化其在电解过程中的性能，达到铝电解大幅度节能降耗，提高核心竞争力，推动铝用碳素工业和铝电解工业发展的关键因素。
铝用碳素材料生产是耗能较高的行业，其主要用能设备为焙烧炉及成型生产线，焙烧炉及成型生产线设备性能直接影响着铝用碳素生产的质量和能耗。
国内外各铝用碳素厂家现焙烧阳极采用的焙烧设备有隧道窑、倒焰窑、车底式焙烧炉、回转床式焙烧炉、环式焙烧炉等大型窑炉设备，近几年，尤其以环式焙烧炉焙烧制品的居多。
国内外铝用碳素厂家在焙烧炉的炉型上也各不相同，例如，日本采用AP型焙烧炉，德国采用了W型焙烧炉，中国的各大设计院采用德国W型焙烧炉炉型并加以改进，形成具有中国特色的焙烧炉炉型。
但这些焙烧炉炉型集中突出的问题是产量小、能耗高，且对环境的污染严重，制品自身的可燃性气体——挥发份溢出后，得不到充分的燃烧。
此外，煅烧炉煅烧过程中排出850℃～980℃的烟气，含有大量的余热能源，目前国内大部分企业这部分余热都未能充分利用，全部白白浪费掉，非常可惜。
某某碳素有限公司现有三台焙烧炉和六台煅烧炉，其焙烧炉由于设计和工艺操作的原因致使能耗始终居高不下，每吨产成品能耗在110×104kcal/t左右，导致此结果的原因有，①焙烧制品时，制品所含的可燃性气体未能充分燃烧，导致烟囱黄烟滚滚。
②工艺操作的原因，炉室的密封性能差，漏风严重，造成天然气耗量居高不下。
此外，公司三条成型生产线的设备加热需要5台蒸汽锅炉供热，每年的耗煤量达到11000吨。
与此同时，公司六台煅烧炉的余热资源未能回收利用，全部白白浪费掉。
某某碳素有限公司经过反复研究和到相关兄弟单位参观考察，决定对现有的3台焙烧炉进行改造，通过改造，使焙烧炉成为节能环保环式铝电解用预焙阳极焙烧炉，可以充分燃烧预焙阳极自身含有的可燃挥发份，降低燃料的单耗；增加5台余热热油炉，将现有煅烧炉高温烟气的余热充分回收利用，达到节能、环保的效果。
第三节项目建设的必要性
一、符合国家产业政策
中国是世界人均能源拥有量较低的国家，石油、天然气人均剩余可采储量仅有世界平均水平的7.7%和7.1%，储量比较丰富的煤炭也只有世界平均水平的58.6%。
与能源短缺形成强烈反差的是能源浪费惊人，我国能源利用效率只有33%，比国际先进水平低10个百分点左右；其中，轻工、纺织、建材、电力、钢铁、有色金属、石化、化工等8个行业主要产品单位能耗平均比国际先进水平高40%。
党的十七大提出：
坚持节约资源和保护环境的基本国策，关系人民群众切身利益和中华民族生存发展。
必须把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置，落实到每个单位、每个家庭。
要完善有利于节约能源资源和保护生态环境的法律和政策，加快形成可持续发展体制机制。
落实节能减排工作责任制。
开发和推广节约、替代、循环利用和治理污染的先进适用技术，发展清洁能源和可再生能源，保护土地和水资源，建设科学合理的能源资源利用体系，提高能源资源利用效率。
国家《产业结构调整指导目录（2005年本）》中把第二十六项“环境保护与资源节约综合利用”中第34条“节能、节水、环保及资源综合利用等技术开发、应用及设备制造”列入鼓励类。
该项目实施后，可以降低能源消耗，增加经济效益，符合国家节能政策。
二、符合国家节能中长期规划要求
《国家节能中长期规划》中指出：
节能是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是当前一项极为紧迫的任务。
能源是战略资源，是全面建设小康社会的重要物质基础。
解决能源约束问题，一方面要开源，加大国内勘探开发力度，加快工程建设，充分利用国外资源。
另一方面，必须坚持节约优先，走一条跨越式节能的道路。
节能是缓解能源约束矛盾的现实选择，是解决能源环境问题的根本措施，是提高经济增长质量和效益的重要途径，是增强企业竞争力的必然要求。
不下大力节约能源，难以支持国民经济持续快速协调健康发展；不走跨越式节能的道路，新型工业化难以实现。
必须从战略高度充分认识节能的重要性，树立忧患意识，增强危机感和责任感，大力节能降耗，提高能源利用效率，加快建设节能型社会，为保障到2020年实现全面建设小康社会目标作贡献。
因此，项目的建设符合《国家节能中长期规划》要求。
三、符合国家“十一五”规划纲要和循环经济要求
当前，实现节能减排目标面临的形势十分严峻。
近期以来，全国上下加强了节能减排工作，国务院发布了加强节能工作的决定，制定了促进节能减排的一系列政策措施，各地区、各部门相继做出了工作部署，节能减排工作取得了积极进展。
但是，“十一五”节能减排工作的难度仍然很大，据统计，近年来工业特别是高耗能、高污染行业增长过快，占全国工业能耗和二氧化硫排放近70%的电力、钢铁、有色、建材、石油加工、化工等六大行业增长20.6％，同比加快6.6个百分点。
我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，群众对环境污染问题反应强烈。
这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。
不加快调整经济结构、转变增长方式，资源支撑不住，环境容纳不下，社会承受不起，经济发展难以为继。
只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展，才能实现经济又好又快发展。
同时，温室气体排放引起全球气候变暖，备受国际社会广泛关注。
进一步加强节能减排工作，也是应对全球气候变化的迫切需要，是我们应该承担的责任。
“十一五”规划建设目标的一个重要特点是，从产出方面提出了目标要求，人均GDP翻一番，同时也提出另外一个约束性非常强的指标，单位GDP能耗要比“十五”期末降低20％。
而实现单位GDP能耗下降20％的主要途径有三个，包括结构节能、推进技术节能及管理节能。
可以看出节能已成为一项政府行为，也是十一五规划的工作重点之一。
四、企业可持续发展的需要
随着国内铝电解用预焙阳极生产厂家的增加,市场竞争加剧，用户对产品质量的要求越来越高，各铝用碳素生产厂家都在积极的进行探索和研究。
只有不断改进现有生产工艺，研究和开发具有节能、优质与环保的新焙烧炉型和焙烧方式，不断提升产品质量和降低生产成本来提高市场竞争力，才是企业生存和发展的根本。
实施节能技术改造，有利于企业充分发挥设备潜力，提高运行效率，达到降低能耗，促进技术进步，提高企业的竞争力和经济效益，实现企业的可持续发展。
因此，某某碳素有限公司铝电解预焙阳极生产线节能技术改造项目，对促进企业进一步发展十分必要的。
第三章节能潜力分析及节能改造的主要内容
第一节项目实施前情况分析
一、生产工艺
生产工艺流程简述如下：
1、原料贮存和前处理
预焙阳极生产所需的主要原料为生石油焦和煤沥青，其中生石油焦运入贮存场后暂存，然后经破碎机粗碎后，送入煅烧炉进行煅烧。
生产所用的煤沥青分为固体沥青和液体沥青，其中液体沥青由罐车运来后，直接放入沥青罐，沥青罐由高温蒸汽管线加热和保温，固体沥青加入沥青罐加热后使用。
2、煅烧
粗碎后的生石油焦经物料提升机，送入煅烧炉加料斗后，进入煅烧炉。
石油焦在煅烧炉内通过加热，使石油焦中的可燃挥发份通过炉内逸出口入炉内火道，进行燃烧，因此简单加热后可自行煅烧，煅烧温度1300℃，煅烧过程中释放出较多热量，正常生产时不使用外加燃料。
3、振动成型
振动成型包括中碎、混捏、成型三个过程。
中碎：
石油焦经煅烧后称为煅后焦，煅后焦送入腭式破碎机破碎后，再经对辊破碎机破碎，然后送入振动筛分机进行不同粒度的筛分，分级物料进入不同的储料斗仓，分级好的物料进行配料后进入混捏工序。
混捏：
储料斗内不同粒级的物料，经配料计量后，进入混捏锅进行预热，达到一定时间、温度后，再放入液体沥青，进行混捏。
振动成型：
液体沥青与煅后焦混捏好后形成可塑性好的糊料，送入振动成型机，物料在振动成型机内边振动边加压，最终振型成阳极生坯。
振型好的生阳极放入水池中降温冷却3-4小时，降温后送窑炉焙烧，废品破碎重新返回生产工序再利用。
4、焙烧
将振动成型的生阳极块，装入焙烧炉，再装填充料，填充料是粒径2-6mm的冶金焦，本项目所用焙烧炉为十八室环式焙烧炉，共有3台，所用燃料为天然气，生阳极块在焙烧过程中所产生的挥发份通过焙烧炉的竖缝进入火道，天然气与挥发分燃烧所产生的废气（G5）经沥青烟静化除尘器处理后，通过55米的排气筒排放。
生产工艺流程如下图：
二、主要耗能工序
碳素企业是资源循环利用型企业，主要原材料为延迟石油焦和固体煤沥青。
1、煅烧车间
为使延迟石油焦排除水份和挥发份提高导电率和真密度、强度增加，进行热处理，煅烧温度为1250℃～1300℃。
煅烧后真比重2.04-2.07g/cm3,水份≯0.3%,挥发份≯0.3%。
煅烧耗能是原料自身所含的可燃性气体挥发份。
企业现有原料煅烧炉6台，分别为1台8罐，1台12罐，3台24罐，1台30罐。
其余热热能可达922x104kcal/h.
2、生阳极车间
生阳极车间选用4台3000立升混捏锅、3台2000立升混捏锅、5台1200立升混捏锅，混捏锅的作用是将加入锅内配好的干料与液体沥青一起在一定温度下混捏成可塑性的糊料待成型。
混捏锅的热源来自于热媒加热、热媒进口油温245℃，出口220℃，糊料温度不低于170℃。
耗能：
426万kcal/h。
高位槽、沥青称、沥青管道保温热媒进口230℃，出口210℃，耗能54万kcal/h。
生阳极车间耗能合计480万kcal/h。
公司食堂和浴池耗能30万kcal/h。
3、沥青熔化库
沥青熔化工序是将固体沥青加入沥青熔化槽中间加热熔化成液体沥青。
沥青熔化的目的是除去沥青的水分和杂质。
热源为热煤，热媒进口温度230℃，出口温度为210℃。
企业现有5台60t沥青熔化槽、2台30t沥青熔化槽、4台40t沥青熔化槽。
耗能：
120万kcal/h。
4、焙烧车间
焙烧车间是炭素企业耗能较大的工序，由生阳极车间生产的生预焙炭块运到焙烧车间，放入焙烧炉中加入填充料进行热处理，焙烧温度1250℃，经热处理的预焙阳极导电率达到55～65μΩ.m,耐压强度29～32Mpa,体积密度1.48～1.5g/cm3。
真密度≥2.00g/cm3。
企业现有阳极焙烧炉3台，其燃料为天然气，由于火道的设计不合理吨制品耗能122-125标立天然气，耗能约为110×104kcal/t产品。
5、传统能耗指标
按传统工艺设计，其单位产品能耗指标为：
（1）焙烧炉用天然气热耗4.5GJ/t（110×104kcal/t）
（2）沥青熔化、静置、混捏等生产用热媒热耗：
1.67GJ/t（40×104kcal/t）
第二节节能潜力分析
某某碳素有限公司为年产12万吨铝电解用预焙阳极的（加工）资源循环利用型企业。
企业现有的窑炉设备有：
原料煅烧炉6台，分别为1台8罐，1台12罐，3台24罐，1台30罐及生制品焙烧用的18室阳极焙烧炉3台，年产铝电解用阳极12万吨。
现简要计算其余热能量。
一、煅烧炉的节能潜力分析
煅烧工序选用6台罐式8层火道顺流罐式煅烧炉，其中1台8罐炉、1台12罐炉、3台24罐炉、1台3罐炉。
罐式炉在正常生产时不使用外加燃料，靠被煅烧的延迟石油焦（石油焦自身所带的10％～12％）的挥发份燃烧所产生的热量来保证煅烧所需的温度，同时排出850℃～980℃的烟气，烟气量3000～9000Nm3/t·台不等。
按8罐煅烧炉计算，每罐每小时排料90kg（空气过剩系数取3.0时）
Vn=8×90÷0.75×0.10×1.4m3×25=3360m3/h（烟气量）
其中：
8——8罐
90——90kg/罐.h
0.75——75%的实收率
0.10——10%的挥发份含量、
空气过剩系数取3.0时，每立方米挥发份生成烟气25m3、每千克挥发份1.4m3）。
取入口的温度900℃，出口温度400℃时的热容（分别为0.367kcal/℃、0.352kcal/℃）。
Q热=3360×（900×0.367-400×0.352）×（1-0.05）=604884kcal/h。
即8罐煅烧炉每小时可以回收热能604884kcal/h。
每年可回收热能（折算成标准煤：
604884×24×30×12÷7000=746吨标准煤）。
同理：
12罐煅烧炉可回收的热能907326kcal/h；
3台24罐煅烧炉可回收的热能5443956kcal/h；
30罐煅烧炉可回收的热能2268315kcal/h；
煅烧炉全年可回收的热量值（折算成标准煤）为：
11385吨标准煤。
二、焙烧炉的节能潜力分析
对筑炉材料、火道宽度、炉墙厚度、自动化燃烧设备及控制系统进行改造，改造后，可由原来4.5GJ/吨（110×104kcal/t）制品降低至（60×104kcal/t）吨制品，每吨制品约降耗57Nm3天然气（天然气的热值按9000kcal/Nm3）120000×50×104÷7000=8570吨标准煤。
第三节节能改造的主要内容及节能总量
一、煅烧炉烟气的余热利用
煅烧炉烟气利用热油炉回收热量后可用作生阳极车间用热设备和沥青熔化库的沥青溶化槽，同时可用于职工浴池和公司食堂做饭。
根据热油炉的技术参数和计算需吸收余热量。
选择供热能力为160×104kcal/t的热油炉及其配套机车1台套，120×104kcal/t的热油炉及其配套机车3台套，50×104kcal/t的热油炉及其配套机车1台套，共选用5台（套）不同规格型号热油炉。
回收热量570×104kcal/H，将1台60吨沥青溶化槽和2台30吨沥青融化槽直接用高温烟气加热融化，可回收热能30×104kcal/H，其他热能用于职工浴池和公司食堂做饭，可回收热能30×104kcal/H。
因罐式炉运转率高达95％以上，其排出热量完全可以保证生产和生活用热。
全厂用热的热平衡及供热方案见下表：
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