2×12500kva工业硅矿热炉生产线项目投资可研报告.doc

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1、1、概述 1.1、项目概述 1.1.1、项目单位： 硅业有限公司工业硅矿热炉生产线； 1.1.2、项目内容：建设 212500KVA 工业硅矿热炉生产线及相关辅助生产设施； 1.1.3、拟建规模：工程项目：年产1.65 万吨化学级工业硅； 1.1.4、建设地点： 1.2 、承建单位概况 1.2.1、单位名称： 硅业有限公司 1.2.2、单位地址： 1.2.3、承建单位概况： 硅业有限公司是一家是具有独立法人资格的民营企业公司。成立于 年，投资 万元建成投产 KVA 工业硅生产线，公司的发展战略是走 “电冶 ”之路，公司的地理位臵优越，公路、铁路运输十分方便。 硅业有限公司地处 工业园，占地 亩

2、， 212500KVA 化学工业硅矿热电炉工程于 年 月投产， 公司实行现代化的企业管理制度，在生产上拥有一批技术人员和一支技术过硬的职工队伍，公司本着 “以人为本、和谐发展 ”的宗旨，坚持以市场为导向，以服务为根本，效益为核心的企业方针，坚持为客户提供最好的产品和优质的服务。 1.3 、建设地点 概况 园区是在国家实施西部大开发战略中，落实 政府 “十五 ”期间建立硅工业基地决策，于 年 月经 政府批准设立的。 年 月 日正式成立，随即又被列为省重点开发区。 1.4、 编制依据 1.4.1、高耗能工业园区管理委员会关于 硅业科技有限公司建设化学硅工程项目的批复； 1.4.2、中亚硅业科技有限

3、公司提交的有关设计基础资料。 1.5 、工程建设的必要性 1.5.1 必要性 1.5.1.1、中央实施西部大开发战略，加快中西部地区的发展，是我国现代化战略 的重要组成部分，是逐步缩小地区差距，达到共同富裕的必然要求。该项目的实施对本地区的经济发展具有一定的促进作用。 1.5.1.2、地处我国西北部腹地，具有丰富的矿产资源和炼焦用煤资源，丰富的水、电资源和便捷的交通运输条件。 1.5.1.3、目标就是要把公司发展成为煤电冶结合、 1.5.2、公司领导锐意进取，有一定的市场竞争意识和经济价值观念 ;企业在长期的生产实践中培养了一批优秀的工程技术人员和管理人员，并有一支素质较高的熟练生产工人队伍，

4、这对工程顺利建设提供了可靠的技术保证。 1.5.3、高耗能工业 园区在基础建设、税收政策上为本工程的实施提供了良好的条件，也为公司的发展提供了良好的机遇。 1.6 、厂址及建设条件 1.6.1、厂址位臵 扩建工程地址将在一期工程紧邻，目前已做好场平。 1.6.2 、建设条件 1.6.2.1 、原料供应 化学硅生产的主要原料有：硅石、石油焦、木炭、木块、木屑、低灰分烟煤等；由于化学级工业硅产品中 Al、 Ca、 Fe 的含量限制严格，特别是 Fe 的含量，故对各种原料质量要求很高。 硅石：本地 等地有丰富的优质硅石资源，可长期满足生产 需要；也可从 等地区购入。其理化指标完全满足化学硅生产需要。

5、 石油焦：是冶炼化学硅的主要还原剂，主要在湖南、湖北、新疆、江苏等地购买。 低灰分烟煤：采用低灰分烟煤和当地丰富的苞谷芯取代木炭，不足部分从省外购买。 碳素电极： 1050 的碳素电极国内技术相当成熟，而且生产厂家较多。 木块、木屑：可以从本地的林场、木材加工厂购木材的边角余料。 木炭由于资源短缺、价格较贵可以采用高油焦无炭生产工艺。但是，工业硅炉的一次、二次启动和处理异常炉况时还是要准备一些库存备用。 1.6.2.2、 供电条件 新建 212500KVA 化学级工业硅矿热炉工程电能由 35KV 变电站引架空线路至厂区35KV 配电室内，供矿热炉及厂内动力用电。 1.6.2.3 、供水条件 本

6、工程新建的闭路软化冷却循环水系统能够满足生产用水、生活用水和消防用水需求。 1.6.2.4、 交通运输条件 2 硅业有限公司位于 工业园区，规划建设面积 m。园区距 中心 Km，距 火车站 Km，距 飞机场 Km，已经开的高速公路将贯穿园区，交通十分方便。 1.6.2.5 气象条件及地震烈度 地区属于半干燥气候，干热少雨，干湿季节分明，蒸发强烈，日照充足，冬无严寒，夏无酷暑。 年平均气温 18.5 20.4 极端最高气温 39.8 极端最低气温 -2.2 年平均降雨量 800 年日照时数 2745h 主导风向 南风、北风 地震烈度： 1.7、工业硅的用途 工业硅又称金属硅、结晶硅，被广泛应用于

7、冶金、化工、电子等行业，是现代工业尤其是高科技产业必不可少的原材料。其主要作用有以下几个方面： 1.7.1、工业硅在制取铝合金方面的用量，约占总用量的 50%以上。铝合金的耐热、耐腐蚀性能好，热膨胀系数小，广泛用于汽车制造业，航空工业、电气工业和船舶制造等方面。 1.7.2、化学级工业硅还是国家鼓励发展的现代高技术多晶硅、单晶硅、有机硅的原料。化学级金属硅经多道工序加工处理提纯为高纯工业硅 多晶硅 单晶硅，最后制成太阳能电池组件，太阳能电池片和单晶硅硅片，单晶硅片是集成电路、电子元件必避可少的材料。日本把钢铁、铝和半导体硅统称为三大金属材料。当今世界正进入信息时代，电子信息技术已成为经济增长的

8、强大动力，信 息化程度的高低，已成为衡量一个国家现代化水平的标志。 1.7.3、工业硅在化学工业中，用于生产有机化合物如硅油、硅橡胶、建筑物防水剂和防腐剂等。它具有耐高温、电绝缘、耐腐蚀、防水等独特性能，被广泛用于科学研究以及电气、航空、机械、化工、医药、国防等部门。 1.7.4、工业硅在冶金工业中用于脱氧或作为合金元素，可生产硅钢片和工具钢。硅钢是最大的一种软磁材料，在发电机、电动机和变压器制造等方面大量应用。工具钢含鉻、硅时，能提高钢的淬透性，适用于制造要求变形小的工器具和材料。 1.7.5 工业硅还用作某些金属的还原 剂，用于制造新型陶瓷合金等。目前金属硅的应用，还在不断开发新领域，制造

9、太阳能电池组件进行光伏发电，制造氮化硅和合成光纤等。 1.8、工业硅的国内外市场 目前，世界上有近20 个国家生产工业硅硅，总生产能力约 120 140 万吨 /年，我国已有工业硅生产厂家 400 多家，工业硅生产能力达 90 万吨，实际年生产量约为 70 万吨以上，我国已成为世界上最大的工业硅生产国家，出口的工业硅占总产量的 60 70 以上，截止 2006 年底我国的工业硅出口量在 50 万吨以上。目前、工业硅生产大国美国等国家在逐步关停工业硅和炭素生产线，今年，国 内市场和国际市场工业硅供不应求，价格上涨（化学级工业硅 15000 元 /吨，平均价格14500 元 /吨）还有国内铝合金和

10、有机硅不断扩大规模，工业硅提纯为高纯工业硅和多晶硅的迅速发展，使国内对工业硅的需求量增加。 从世界范围看，美国、日本、韩国和西方和欧共体国家对化学级工业硅、高纯工业硅、太阳能级的需求量在持续增长，信息产业和光伏发电将成为最可靠的新能源。 目前，工业硅的价格：化学级工业硅的销售价格为 1450016000 元 /吨。 2、设计原则和设计方案 2.1 、主要设计原则 根据国家有关经济建设的方针政 策，结合工程的实际情况，确定了下列建设原则： 2.1.1、设计符合国家现行的技术法规和产业政策的要求； 2.1.2、各专业设计符合国家有关设计规范的要求； 2.1.3、采用成熟、可靠、先进的工艺技术； 2

11、.1.4、工程设计精打细算，力求在满足工艺要求的前提下，尽量节省投资； 2.1.5、环保贯彻 “三同时 ”的原则，各种污染须经治理达标后排放。 2.2 、主要设计内容 对项目的建设内容进行了详细的分析研究，并结合建设地区的特点和条件，综合论证后，确定项目的建设内容为 212500 工业硅矿热炉及其相关设施 ，其主要内容包括：两台工业硅矿热炉钢结构厂房、原料场地、原料机械化制备、机械化配料、电炉设备制作、高低压供电、配电、闭路软化冷却供水、电炉冷却循环水、厂区排水、成品精整、厂区道路、绿化、环保除尘及相关的配套设施。 2.3、设计方案 2.3.1、方案的可行性论证 本可行性研究对产品方案、化学级

12、工业硅市场、工艺技术、设备选型和总图布臵都进行了研究，电炉容量及数量确定为212500KVA 工业硅矿热炉，产品方案以生产化学级工业硅为主。执行 GB2881-2008 规定的工业硅技术条件。（见表一） 表一、工 业硅技术条件 GB2881-2008 化 学 成 分 % 名牌号 杂 质 ,不 大 于 应用范围 称 Si,不小于 Al Ca S P C Ti Fe A 级硅 Si-A 99.60 0.10 0.02 0.015 0.003 0.03 0.013 0.20 B 级硅 Si-B 99.20 0.30 0.20 0.05 0.02 0.004 0.03 0.013 化学用硅 C 级硅

13、Si-C 99.00 0.40 0.20 0.10 0.05 0.05 0.1 - D级硅 Si-D 98.70 0.50 0.30 0.20 0.05 0.05 0.1 - 一级硅 Si-1 99.60 0.30 - 0.05 二级硅 Si-2 99.30 0.40 0.10 冶金用硅 三级硅 Si-2 99.30 0.50 0.20 注： 1. 化学用硅指经化学处理后用于制取有机硅等所的工业硅，冶金用硅是指冶金方面用语配制铝硅等各种合金所用的工业硅。 2.硅含量以 100%减去杂质含量总和来确定，仅作参考。 3.分析结 果的判定采用修约比较法，数值修约按GB/T 8170 的规定进行，修约

14、数位与表中所列极限值数位一致。 4.表中 “”是表示该杂质不受限制，但必须分析，并在质量证明书中报出结果。 5.如有特殊要求，供需双方另行协议。 2.3.2、主要工艺技术的选择 根据国内的生产实践，结合业主的实际情况，设计选用成熟可靠的半封闭矮烟罩矿热炉、 1050mm 碳素电极、全液压电极升降、抱紧电极、压放电极、全钢结构主厂房。该方案可缩短建设周期，减少建设投资，降低设备运行成本，提高电炉功率因数和电炉生产能力。 3、 半密闭式 12500KVA 工业硅矿热炉的设计 3.1、设计依据 本项工作采用如下设计规范： 中国节能技术政策大纲（ 2005）； 冶金企业安全卫生设计暂行规定（ 1988

15、）； 建筑设计防火规范（ GBJ16-87）； 工业炉窑大气污染排放标准（ GB9078-1996）； 工业炉砌筑工程施工及验收规范（ GB50211-2004）。 3.2、设计内容 3.2.1、电炉变压器选型 大容量矿热炉具有单炉产量大、能量供应均衡性好、便于实现机械化、便于余热综合利用、热稳定性好、便于操作等一系列优点，是业界 一致认可的矿热炉发展的方向。为了促进国内工业硅行业冶炼水平的提高和设备装备的现代化，因此设计采用 12500KVA 容量的矿热炉变压器。 12500KVA 工业硅矿热炉变压器具体技术参数如下： 型号：HKSSPZ20-12500/35 壳式强油水冷矿热炉变压器； 额

16、定容量： 12500KVA，可长期超载 30%； 冷却方式： OFWF； 一次电压（ KV）： 35； 二次额定电压（ V ）： 151 ； 二 次 电 压 （ V ）：175,172,169,166,163,160,157， 154， 151， 148， 145，142， 139， 136， 133 共 15 档； 阻抗电压（短路电压）： ex%=4-6%。 3.2.2、矿热炉电气参数的确定 在工业硅冶炼过程中矿热炉的状态与电气参数的变化密切相关，控制最佳的供电制度对保证取得好的经济技术指标十分重要。 一般而言，提高矿热炉的二次电压在功率一定情况下电流就可以降下来，这有利于提高线路功率因数和

17、减少电损失，但是过分提高矿热炉电压，电极就不能深插，炉膛料面就会过热，热损失增加，硅回收率降低，因此每台电炉都有其适宜的二次电压 68、 83值。在设计电炉时往 往利用米古林斯基公式来确定矿热炉正常工作时的二次电压： V=KP1/3 2KP式中：为电压系数，取 6.0-7.5；是变压器额定功率， KVA。 V1/3 因此这次设计时取二次电压 =6.512500=150.85151V， 2PI 二次电流=47795.2A。 2 3V23.2.3、矿热炉结构设计 正确设计矿热炉的结构是保障矿热炉工作性能的先决条件，是设计工作者面临的最大困难。好的矿热炉结构设计不仅有利于炉子保障高产、优质、低能耗、

18、少故障的生产，而且有利于节约筑炉成本、方便 其它设备布臵、保证操作顺畅。 3.3、电极直径的选取 在确定矿热炉其它结构尺寸之前，必须先确定电极直径，它决定着矿热炉其它结构尺寸的大小。电极直径有许多计算方法，一般根据电极电流和电极电流密度确定： I=102.4cm=1024mm， d=22 II I2 式中为电极电流， A，为电极电流密度 5.5-6.1A/cm，取 5.8 计算。 2根据国内厂家生产碳素电极的标准，取电极直径为 1050mm。 3.4、极心圆直径计算 极心圆直径是一个对冶炼过程有很大影响的设备结构参数，电极极心圆直径选得适 当（图 5-1），三根电极电弧作用区域部分刚好相交于炉

19、心，各电极反应区既相互相连又重叠部分最小，在这种情况下，炉内热量分配合理，坩埚熔池最大，吃料均匀，炉况稳定，炉况也易于调节。另外的极心圆设计就不适当，热量不是过分集中（图 5-2）就是热量分散（图 5-3），这都会造成炉况调节频繁或根本无法调节的严重错误。 设计中极 心 圆 直 径 可 按 下 式 计 算 ： D=ad=2.31050=2415mm g 式中 a 为极心圆倍数， a=2.2-2.3，这里取 2.3 计算。 结合矿热炉容量、可调极心圆范 围（ 100）、留有实际电气参数调节空间，这里取极心圆直径为 2500mm。 图 5-1 极心圆适当 图 5-2 极心圆过小 图 5-3 极心圆过大