3改建项目工程分析.docx
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3改建项目工程分析
3改建项目工程分析
3.1项目建设背景
由于现有80万t/a氧化铝生产线已投产多年,且停产时间过长使得设备性能下降,主要表现在:
现有2400t/d焙烧炉引风机电机老化,风机轴变形弯曲,焙烧炉本体存在腐蚀减薄、需进行局部改造,上述问题经多次维修仍未从根本上得到解决。
鲁渝博创计划对现有设备进行优化改造;同时为实现产品品种的多样化、提升企业的综合实力,鲁渝博创计划在在建年产120万吨氢氧化铝项目基础上进一步延长产业链,以氢氧化铝为原料生产化学品氧化铝。
为此,山东鲁渝博创铝业有限公司拟建设铝基新材料改建项目,从节约投资角度确定改建方案如下:
(1)新建一台2400t/d高温气态悬浮焙烧炉(2#),替换现有的2400t/d焙烧炉。
(2)增加化学品氧化铝的生产。
利旧现有2400t/d焙烧炉,对其更换引风机、电机并对炉本体进行局部改造,改造成1800t/d中低温焙烧炉(1#),以氢氧化铝为原料,通过不同温度的焙烧制得γ-氧化铝、ρ-氧化铝、高纯低钠氢氧化铝。
同时对现有焙烧炉环保设施进行升级改造。
(3)焙烧炉采用厂内自产煤气为燃料,现有煤气站设6台Φ3.4m两段式煤气发生炉(5用1备),本次在现有煤气站基础上进行改造,建设2台40000Nm3/h循环流化床粉煤气化炉,同时拆除现有1台两段式煤气发生炉。
项目建成后,焙烧炉优先利用粉煤气化炉煤气,2#焙烧炉全部燃用粉煤气化炉煤气,1#焙烧炉生产γ-氧化铝及高纯低钠氢氧化铝时全部燃用粉煤气化炉煤气,仅在生产ρ-氧化铝、粉煤气化炉煤气供应不足的情况下燃用两段式煤气发生炉煤气。
新建循环流化床粉煤气化炉无酚水和焦油产生,相较于两段式煤气发生炉更清洁、环保。
本次改建完成后冶金氧化铝产能不变,全厂实现年产80万吨冶金氧化铝、15万吨γ-氧化铝、15万吨ρ-氧化铝、28万吨高纯低钠氢氧化铝、22万吨氢氧化铝的产品方案。
3.2项目基本情况
3.2.1项目名称、规模、投资、建设地点、建设性质、建设期
项目名称:
铝基新材料改建项目
建设规模:
新建一台2400t/d高温气态悬浮焙烧炉(2#),替代现有2400t/d焙烧炉;利旧现有2400t/d焙烧炉改造为1800t/d中低温焙烧炉(1#)。
改建前后冶金氧化铝产能不变,全厂年产80万吨冶金氧化铝、15万吨γ-氧化铝、15万吨ρ-氧化铝、28万吨高纯低钠氢氧化铝、22万吨氢氧化铝
建设地点:
滨州鲁北化工产业园,山东鲁渝博创铝业有限公司现有厂区内,厂区中心坐标(E117°43′19″、N38°4′5″)
项目投资:
本项目总投资24300万元,其中环保投资6650万元,占总投资的27.37%
占地面积:
9600m2
建设性质:
改扩建
行业类别:
C2619其他基础化学原料制造;C3216铝冶炼
建设周期:
8个月,预计2022年1月建成投产
3.2.2建设内容
本项目主要建设内容见表3-1。
表3-1拟建项目主要建设内容表
类别
工程名称
主要建设内容
备注
主体工程
现有焙烧炉改造
新建1台2400t/d高温气态悬浮焙烧炉(2#)替换现有的2400t/d焙烧炉,用于生产冶金氧化铝
改造
化学品氧化铝
成品过滤
新建180m2圆盘过滤机3台
新建
焙烧
利旧现有2400t/d焙烧炉改造成1800t/d中低温焙烧炉(1#),用于生产γ-氧化铝、ρ-氧化铝、高纯低钠氢氧化铝
改造
辅助工程
综合办公楼、检修车间等
依托现有
公用工程
供水系统
生产及生活用水由无棣众兴水务有限公司供给,水源为王山水库
依托现有
供电系统
新增用电量232万kWh,由鲁渝博创供热中心供给,厂区配套建设110/10kV降压站,现有16000kVA主变压器2台、在建40000kVA主变压器2台
依托现有及在建
循环水系统
煤气站循环水系统新建一座2100m3循环水池及1台600m3/h冷却塔,其他循环水依托现有及在建工程。
新增循环水用量820m3/h
依托现有/新建
煤气站
现有6台φ3.4m两段式煤气发生炉(5用1备),本次新建2台40000Nm3/h循环流化床粉煤气化炉,拆除现有1台Φ3.4m两段式煤气发生炉。
建成后焙烧炉优先利用气化炉煤气,两段式煤气发生炉仅在生产ρ-氧化铝时使用(4用1备),其余时间备用
改造
煤气脱硫系统
现有煤气脱硫系统采用栲胶法湿法脱硫,煤气处理能力35000m3/h,包括喷淋塔、脱硫塔、富液池、再生槽、贫液池、泡沫塔、压滤机、沉淀池等;
新建一套煤气脱硫系统,采用PDS湿式氧化法,煤气处理能力80000m3/h,包括脱硫塔、再生塔、泡沫槽、压滤机、熔硫釜等,其中压滤机、熔硫釜位于现有煤气脱硫区
依托现有/新建
储运工程
氢氧化铝仓
1座,121.5m×29.5m,高11m,用于暂存氢氧化铝
依托现有
氧化铝包装及堆栈
现有Φ25×50m氧化铝仓(1#)1座,用于存储高纯低钠氢氧化铝;现有氧化铝堆栈改为散装料仓,用于存储γ-氧化铝、ρ-氧化铝;新建氧化铝堆栈1处、Φ25×50m氧化铝仓(2#)1座
依托现有/新建
1#干煤棚
全封闭,165m×30m,煤堆高度约3m,储煤能力10000t
依托现有
2#干煤棚
全封闭,占地面积3762m2,设计堆高5m,储煤能力10533t
新建
环保工程
废气处理
焙烧炉烟气
1#1800t/d焙烧炉燃用脱硫后煤气,现有三电场静电除尘器改为电袋复合除尘器,进行低氮燃烧改造,新增SNCR+SCR脱硝设施,烟气处理后经50m高排气筒排放;
2#2400t/d焙烧炉燃用脱硫后煤气,焙烧炉采用低氮燃烧+SNCR+SCR脱硝、电袋复合除尘器,焙烧烟气处理后经65m高排气筒排放
新建/改造
氧化铝储存、输送系统
①氧化铝圆筒仓仓顶设置1台布袋除尘器,斗提上料、散装、包装环节产生的含尘废气经除尘器处理后通过仓顶排气筒(离地高度53m)排放;②氧化铝散装料仓设置1台布袋除尘器,装车含尘废气经除尘器处理后通过1座20m高排气筒排放
新建
煤气站原煤输送系统
新建原煤破碎、输送系统,原煤上料、破碎筛分、下料等环节设置3台布袋除尘器,经3座17m高排气筒排放
依托现有/新建
炉渣输送系统
皮带落渣点设置布袋除尘器,经一座15m高排气筒排放
新建
飞灰储运系统
①灰仓仓顶设置1台布袋除尘器,呼吸粉尘经处理后经过仓顶排气筒(离地高度25m)排放;②飞灰装车环节设置1台布袋除尘器,经1座25m高排气筒排放
新建
煤气脱硫
现有脱硫系统在压滤机上方及熔硫釜出料口设置集气罩对异味气体进行收集,与富液池、贫液池、再生槽放空废气一并经碱喷淋+汽水分离+活性炭吸附处理后由一座25m高排气筒排放;
新建煤气脱硫系统再生槽放空废气经碱喷淋+汽水分离+活性炭吸附处理后由一座25m高排气筒排放
改造/新建
煤气站污水处理设施异味治理
污水收集池、沉淀池废气经收集后通过生物滤池处理后通过1座15m高排气筒有组织排放
新建
无组织废气处理
气化用煤、炉渣等物料转运采用密闭皮带
依托现有/新建
污水处理
生活污水处理
生活污水经厂区生活污水处理站处理后回用于氧化铝生产系统
依托现有
煤气站废水处理
现有煤气发生炉含酚废水经酚水蒸发器蒸发后作为气化剂进煤气发生炉综合利用;
新建气化炉不产生含酚废水,煤气冷凝废水及脱硫洗涤废水经新建污水处理站处理。
新建污水处理站设计处理规模200m3/d,采用沉淀-过滤-蒸氨-生化-沉淀处理工艺,废水经处理后回用于赤泥沉降分离洗涤
新建
固废暂存及处置
灰渣堆存
设露天渣场一座,52m×20m,四周设置防风抑尘网
依托现有
新建φ8×12m渣仓、φ12.5×24m灰仓各一座
新建
危废暂存库
危废暂存库一座,占地面积120m2
依托现有
地下水保护
氧化铝厂区采取相应防渗措施;赤泥堆场防渗按照《干法赤泥堆场设计规范》(GB50986-2014)防渗层相关要求进行建设,并设置地下水水质监控井
依托现有
环境风险防控
厂区设置3200m3总事故水池(兼初期雨水池)及事故水导流系统
依托现有
噪声治理
基础减振、隔声、消音等
新建
焙烧炉利旧改造方案:
本项目利旧现有2400t/d高温气态悬浮焙烧炉改造为1800t/d可进行900℃以下中、低温转换的焙烧炉,具体改造内容如下:
①更换引风机电机,电机功率由1850kW改为1250kW;更换风机,风机风量由450000m3/h改为320000m3/h;②燃烧器烧嘴直径由φ250mm改为φ200mm,烧嘴数量由12个减少为8个;对PO4旋风分离器进行改造,进一步控制风量和燃烧烈度,降低主炉温度,改造完成后主炉温度上限为900℃。
改造完成后,该焙烧炉在生产不同产品时,通过调节煤气总管阀门开度、调节煤气进气量实现不同焙烧温度的调整转换。
3.2.3劳动定员及工作制度
本项目劳动定员从现有人员中调剂,不新增,项目建成后实行三班三运转工作制度,年运行333天(8000h)。
3.2.4主要技术指标
本项目主要技术指标详见表3-2。
表3-2主要经济技术指标
序号
指标名称
单位
数量
备注
一
产品方案
1
冶金氧化铝
t/a
80万
改建前后产能不变
2
γ-氧化铝
t/a
15万
3
ρ-氧化铝
t/a
15万
4
高纯低钠氢氧化铝
t/a
28万
5
硫磺
t/a
698
副产品
二
原辅材料消耗
1
氢氧化铝
t/a
195万
自产
2
浓硫酸(98%)
t/a
880
三
公用工程消耗
1
水
m3/a
47.91万
现有工程二次汽冷凝水
2
电
kWh/a
232万
3
煤气站用煤
t/a
190870
4
煤气
m3/a
5.206×108
四
劳动定员及工作制度
1
劳动定员
人
不新增
2
年生产时间
天
333
小时
8000
3
工作制度
—
三班三运转
五
项目占地面积
m2
9600
六
财务指标
1
项目总投资
万元
24300
2
总投资收益率
%
28.66
3
投资回收期
年
4.77
税后
4
财务内部收益率
%
21.91
税后
3.3项目建设可行性简析
3.3.1产业政策符合性分析
本项目为铝基新材料改建项目,新增产品为化学品氧化铝,项目所采用的生产工艺及装备、产品种类均不属于《产业结构调整指导目录(2019年本)》中“鼓励类”“限制类”和“淘汰类”,为允许建设项目,符合国家产业政策要求。
本项目已在无棣县发展和改革局备案,项目代码2101-371623-04-01-606845。
3.3.2规划符合性分析
本项目位于山东鲁北高新技术开发区化工园区内,该园区属于山东省政府认定的第一批化工园区,认定名称为滨州鲁北化工产业园。
园区规划主导产业为石油化工、海洋化工、硫磷化工、化工新材料、精细化工。
根据《山东鲁北高新技术开发区化工园区总体发展规划环境影响报告书》,无机化工属于优先进入行业,新增产能的有色金属冶炼项目禁止进入。
本项目化学品氧化铝属于无机化工项目,属于优先进入行业;项目建成后冶金氧化铝产能保持80万t/a不变,不属于新增产能的有色金属冶炼项目,不违背园区的产业定位。
本项目所在厂区用地性质为三类工业用地,符合园区土地利用规划。
本项目建设可行性分析详见第11章“项目建设可行性分析”。
3.4项目总平面布置情况
本项目不新增征地面积,在现有厂区预留空地建设。
本项目新建及改造内容主要集中于厂区西侧,新建焙烧及氧化铝储运系统位于现有焙烧车间南侧;新建粉煤气化炉及配套煤气脱硫设施、污水处理设施位于现有煤气站西侧。
项目建成后厂区生产布局基本不发生变化。
氧化铝厂区平面布置情况如下;
氧化铝生产区位于厂区中东部,铝矿堆场布置在厂区最北侧,依照工艺流程由北向南、由东向西依次布置原料车间、溶出车间、沉降车间、蒸发车间,分解车间布置在沉降车间和蒸发车间南侧,分解车间西侧为焙烧车间,煤气站布置在厂区进厂主干道西侧、焙烧车间北侧,煤气站干煤棚靠近原矿堆场。
辅助生产设施包括原料溶出循环水、蒸发循环水、分解循环水、煤气站循环水、空压站及焙烧循环水、各片区低压配电室,均靠近其相对应的用户布置。
厂区事故水池兼雨水收集池位于煤气站西侧,危废暂存库位于现有煤气站干煤棚东侧,赤泥堆场位于厂区北部。
厂前区包括综合办公楼、食堂及浴室等,布置在厂区西南角。
本项目改建完成后全厂总平面布置图见图3-1。
3.5产品方案及产品性质
3.5.1产品方案
本项目对现有氧化铝生产线焙烧炉进行更换,改建前后冶金氧化铝产能不变;同时以氢氧化铝为原料生产γ-氧化铝、ρ-氧化铝、高纯低钠氢氧化铝,产品方案见表3-3。
表3-3项目产品方案
产品名称
单位
产能
备注
产品
冶金氧化铝
万t/a
80
改建前后产能不变
γ-氧化铝
万t/a
15
用作干燥剂
ρ-氧化铝
万t/a
15
高纯低钠氢氧化铝
万t/a
28
用作阻燃剂
副产品
硫磺
t/a
698
用于生产硫酸、化肥等
说明:
现有氧化铝生产线原设计氢氧化铝最大产能为120万t/a(折干),满负荷运行的情况下,冶金氧化铝产能为80万t/a,由于现有氧化铝生产线停产时间过长,使得设备性能下降,如仍满负荷运行会存在诸多安全隐患。
为保证系统安全稳定运行,改建完成后该生产线氢氧化铝最大产能控制在97万t/a,全厂氢氧化铝产能为217万t/a,扣除用于焙烧生产冶金氧化铝、化学品氧化铝的量后,作为产品外售的氢氧化铝量为22万t/a(折干)。
本项目建成后,全厂实现年产80万吨冶金氧化铝、15万吨γ-氧化铝、15万吨ρ-氧化铝、28万吨高纯低钠氢氧化铝、22万吨氢氧化铝的产品方案。
全厂主要物料走向及产品构成见图3-2。
图3-2本项目建成后全厂主要物料走向及产品构成图单位:
万t/a
3.5.2产品质量指标
冶金氧化铝产品质量标准执行《冶金级氧化铝》(YS/T803-2012),化学品氧化铝产品质量标准执行《氧化铝》(GB/T24487-2009),具体见表3-4~3-5。
表3-4《冶金级氧化铝》(YS/T803-2012)标准要求
牌号
化学成分w/%
Al2O3
SiO2
Fe2O3
Na2O
灼减
≥
≤
≤
≤
≤
YAO-1
98.6
0.02
0.02
0.45
1.0
YAO-2
98.5
0.04
0.02
0.55
1.0
YAO-3
98.4
0.06
0.03
0.65
1.0
表3-5《氧化铝》(GB/T24487-2009)标准要求
牌号
化学成分(质量分数)/%
Al2O3,
不小于
杂质含量,不大于
SiO2
Fe2O3
Na2O
灼减
AO-1
98.6
0.02
0.02
0.50
1.0
AO-2
98.5
0.04
0.02
0.60
1.0
AO-3
98.4
0.06
0.03
0.70
1.0
注:
本项目化学品氧化铝除满足上表中化学指标外,还应满足以下指标:
γ-氧化铝比表面积≥200m2/g,ρ-氧化铝比表面积≥250m2/g,高纯低钠氢氧化铝Na2O含量≤0.2%。
煤气站所产煤气采用栲胶湿法氧化脱硫工艺,将煤气中的硫化氢等含硫化合物最终转化为零价硫,通过压滤得到含水约40%的硫磺膏,再通过熔硫釜进一步提纯,得到硫磺含量≥99%的固体硫磺,作为副产品外售。
煤气站副产硫磺599t/a,执行《工业硫磺第1部分:
固体产品》(GB/T2449.1-2014)合格品标准,具体见表3-6。
表3-6《工业硫磺第1部分:
固体产品》(GB/T2449.1-2014)
项目
技术指标
优等品
一等品
合格品
硫(S)(以干基计),w/%≥
99.95
99.50
99.00
水分,w/%≤
2.0
2.0
2.0
灰分(以干基计),w/%≤
0.03
0.10
0.20
酸度(以H2SO4计)(以干基计),w/%≤
0.003
0.005
0.02
有机物(以C计)(以干基计),w/%≤
0.03
0.30
0.80
砷(As)(以干基计),w/%≤
0.0001
0.01
0.05
铁(Fe)(以干基计),w/%≤
0.003
0.005
—
筛余物a,w/%
粒径>150μm≤
0
0
3.0
粒径为75μm~150μm≤
0.5
1.0
4.0
a筛余物指标紧仅用于粉状硫磺。
煤气栲胶法脱硫是目前应用较为广泛的煤气脱硫工艺,在焦化、化肥、煤化工等很多行业都得到了成熟的应用,脱硫副产硫磺多用于生产硫酸、焦硫酸钠、化肥等。
3.5.3产品性质
本项目产品理化性质见表3-7。
表3-7产品理化性质
名称/分子式
理化性质
危险特性
毒性毒理
氧化铝
Al2O3
白色无定型粉状物,无臭、无味,质极硬,分子量101.96,熔点2054℃,沸点2980℃,密度3.5-3.9g/cm3,不溶于水,易溶于强碱和强酸
—
—
硫磺
S
淡黄色脆性结晶或粉末,有特殊臭味。
分子量32.06,沸点444.6℃,熔点119℃,闪点207℃,相对密度(水=1)2.0;不溶于水,微溶于乙醇、醚,易溶于二硫化碳
与卤素、金属粉末等接触剧烈反应。
硫磺为不良导体,在储运过程中易产生静电荷,可导致硫尘起火。
粉尘或蒸气与空气或氧化剂混合形成爆炸性混合物。
属低毒类。
但其蒸汽及硫磺燃烧后发生的二氧化硫对人体有剧毒
3.6原辅材料
3.6.1原辅材料消耗
本项目原辅材料消耗情况见表3-8。
表3-8本项目原辅材料消耗一览表
类别
原辅材料名称
单位
消耗量
贮存方式
来源
氧化铝生产
氢氧化铝(折干)
t/a
195万
氢氧化铝仓
自产
浓硫酸(98%)
t/a
880
固定顶罐
外购
煤气
m3/a
5.206×108
不贮存
自产
煤气站
煤
t/a
190870
干煤棚
外购
现有脱硫系统
栲胶
t/a
0.77
仓库
外购
偏钒酸钠
t/a
0.15
仓库
外购
纯碱
t/a
38
仓库
外购
新建脱硫系统
纯碱
t/a
275
仓库
外购
PDS
t/a
0.64
仓库
外购
焙烧炉脱硝
催化剂
m3/3a
140
仓库
外购
20%氨水
t/a
1256
仓库
外购
3.6.2原料储运情况
项目主要原料储运概况见表3-9。
表3-9项目主要原料储运概况
原料
来源
运输方式
厂内存储
厂内转运
存储形式
规格
储量
备注
煤
大同、神木、府谷等地
汽车运输
封闭堆棚
165m×30m×15m
堆高3m,存储能力10000t
4m挡料墙上方采用彩钢板封闭
封闭皮带走廊
114m×34.5m×15m
堆高3m,存储能力10533t
煤气
自产
--
不存储
--
--
--
管道输送至焙烧炉
98%浓硫酸
淄博
罐车汽运至厂内
固定顶罐
ф3×4m,1台
42t
围堰规格16×10×0.6m
管道输送
20%氨水
淄博
罐车汽运至厂内
固定顶罐
ф6.5×10m,2台
480t
围堰规格7×17×0.6m
管道输送
3.6.3原辅料来源及品质
1、煤气站气化用煤
(1)两段式煤气发生炉用煤来源及煤质
本项目现有两段式煤气发生炉采用块煤为原料,采用大同、神木、府谷等地的烟煤,由徐州吉燃矿产品有限公司等单位提供,要求收到基低位发热量≥5800kcal/kg、挥发分25%~32%、全硫≤0.8%、空气干燥基灰分7%~12%、全水分≤16%。
本次环评收集了现有工程2020年煤质自测成分分析报告,统计结果见表3-10。
表3-10煤气发生站用煤煤质成分统计单位:
%
项目
Mar
Mad
Aad
Vad
FC,ad
St,d
Qnet.ar
(MJ/kg)
2020.1
14.60
2.03
7.08
32.37
58.51
0.21
24.628
2020.2
14.00
1.74
7.52
31.31
59.43
0.47
24.843
2020.3
14.13
2.03
7.05
30.44
60.49
0.35
21.468
2020.4
13.73
2.36
8.63
30.10
58.80
0.56
24.424
2020.5
14.28
2.56
6.13
30.87
60.40
0.31
24.956
2020.6
14.76
2.73
6.86
30.86
59.55
0.45
24.534
2020.7
12.91
2.56
7.43
32.66
57.34
0.44
24.783
2020.8
14.72
2.59
6.13
30.93
60.34
0.29
24.784
2020.9
11.76
1.93
9.31
32.46
56.29
0.58
24.793
2020.10
14.45
2.27
7.90
31.80
58.03
0.20
24.335
2020.11
15.17
2.13
7.46
30.65
59.77
0.32
24.340
2020.12
15.67
2.02
9.09
31.05
57.83
0.66
23.787
统计范围值
11.76~15.67
1.74~2.73
6.13~9.31
30.10~32.66
56.29~60.49
0.20~0.66
21.468~24.956
平均值
14.18
2.25
7.55
31.29
58.90
0.41
24.306
本次评价采用自测结果平均值进行硫平衡分析,平均硫含量为0.41%。
(2)循环流化床粉煤气化炉用煤来源及煤质
本项目新建循环流化床粉煤气化炉采用煤粉为原料,由外购末煤在厂内进一步破碎成煤粉后使用,煤粉粒径控制在0~10mm。
粉煤气化炉设计采用褐煤为原料,要求收到基低位发热量≥4000kcal/kg、干燥无灰基挥发分≥28%、全硫≤0.8%、空气干燥基灰分≤20%、收到基全水分≤28%。
本项目粉煤气化炉与滨州市沾化区汇宏新材料有限公司年产400万吨氧化铝生产线迁建升级项目粉煤气化炉设计煤种及煤质相同,本次评价引用滨州市沾化区汇宏新材料有限公司委托检测的煤质分析报告来说明本项目煤质情况,具体见表3-11。
表3-11粉煤气化炉煤质分析结果
项目
符号
单位
数值
全水分
Mt
%
22.9
空气干燥基水分
Mad
%
6.68
空气干燥基灰分
Aad
%
14.24
空气干燥基挥发分
Vad
%
3
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