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XXX公司炭素材料研发中心扩建项目节能报告

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11
2019-03-13
简介
项目建设的主要内容包括: 1、新建电石冶炼用炭电极研究室、黄磷冶炼用炭电极研究室、炭电极石墨化研究室、炭电极抗氧化研究室,将原研发中心炭电极研究部下属研究室由原来的2个扩充为6个。 2、购置和安装研发中心共用设备及各实验室专用仪器设备及电脑、办公家具等配套设施。 3、扩建后,研发中心计划对“电解铝用抗冲刷异形阴极底块的配方设计及成型、加工技术”、“工业硅冶炼用大规格石墨电极的振动成型技术及焙烧、石墨化工艺技术”、“电石炉及黄磷冶炼用大直径炭电极”、“炭电极生产节能减排技术的研究”、“炭电极抗氧化技术的研究”五个方面的课题进行专项深入研究。 电力:科研、生活;年用电量89.29×104kWh。 热力:冬季采暖用热;年用热量221.26GJ。 水:主要为生活用水;年用水量为1494 m3。

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XXX公司炭素材料研发中心扩建项目节能报告1目录第一章项目基本情况··············································11.1项目名称·························································11.2项目建设地点···················································11.3项目建设规模和预期目标····································11.4工艺技术、设备和工程方案·································41.5配套设施·························································101.6能源及耗能工质消耗估算···································151.7组织机构和人力资源配置···································201.8环境保护·························································231.9投资与资金筹措及效益分析································24第二章节能分析···················································282.1合理用能标准和节能设计规范·····························282.2项目所在地能源供应状况分析····························302.3项目能源消耗种类和数量分析·····························312.4项目节能措施···················································312.5能源管理························································392.6效果分析························································40第三章节能分析结论与建议····································421第一章项目基本情况1.1项目名称1.1.1项目名称XXX公司炭素材料研发中心扩建项目1.1.2项目单位基本情况1.2项目建设地点XXX。1.2.1地理位置XXX。1.2.2建设条件XXX。1.3项目建设规模和预期目标1.3.1项目建设背景炭电极是节能、环保型产品,广泛应用于工业硅、铁合金、黄磷炉冶炼行业生产中。在电石、黄磷、铁合金矿热炉上使用可降低冶炼电耗,减轻污染,由于采用了焙烧新技术,将炭电极原材料中的沥青烟气除掉,达到了清洁生产目的。与石墨电极相比,炭电极节能效果显著,可降低能耗10%以上。在同样容量的埋弧矿热炉上,与电极糊自焙电极相比具有以下特点:提高冶炼矿热炉产量,降低电耗15-20%;降低劳动强度,简化了生产工艺;避免或减少自焙电极经常折断事故;改善了工人的工作环境;节省企业的运行费2用等。目前国际、国内工业硅、铁合金等工业正处于快速发展阶段,随着世界各冶炼企业对炭电极技术应用力度的加大,全球的炭电极的需求量将以每年20%-40%的速度递增,市场前景广阔。1.3.2建设规模本项目拟扩大现有研发中心规模、整合公司现有的科研力量,建设集炭电极、阴极炭块等炭素产品研发、行业理论研究及节能环保技术研究为一体的节能环保炭素制品科研基地。本项目建设项目研发中心占地面积486.57平方米,建筑面积1392.03平方米。1.3.3建设内容本募投项目内容包括研发中心相关设备的购置以及相关研发课题的开展。项目建设的主要内容包括:1、新建电石冶炼用炭电极研究室、黄磷冶炼用炭电极研究室、炭电极石墨化研究室、炭电极抗氧化研究室,将原研发中心炭电极研究部下属研究室由原来的2个扩充为6个。3图1-1研发中心机构示意图2、购置和安装研发中心共用设备及各实验室专用仪器设备及电脑、办公家具等配套设施。3、扩建后,研发中心计划对“电解铝用抗冲刷异形阴极底块的配方设计及成型、加工技术”、“工业硅冶炼用大规格石墨电极的振动成型技术及焙烧、石墨化工艺技术”、“电石炉及黄磷冶炼用大直径炭电极”、“炭电极生产节能减排技术的研究”、“炭电极抗氧化技术的研究”五个方面的课题进行专项深入研究。1.3.4预期目标1、进一步巩固公司的研发优势,在新的市场环境下,紧跟炭素4技术发展趋势,研发出市场需要的新型节能炭素产品。2、在一些典型技术难题方面,形成较大突破,提升公司产品的整体市场竞争力。3、对研发成果进行推广应用,为研发新产品规模生产提供技术支持。1.4工艺技术、设备和工程方案1.4.1研究方向扩建后,研发中心计划对“电解铝用抗冲刷异形阴极底块的配方设计及成型、加工技术”、“工业硅冶炼用大规格石墨电极的振动成型技术及焙烧、石墨化工艺技术”、“电石炉及黄磷冶炼用大直径炭电极”、“炭电极生产节能减排技术的研究”、“炭电极抗氧化技术的研究”五个方面的课题进行专项深入研究。在完成建设后,将使公司的产品水平和新产品研发水平进一步提升,使之达到国际先进水平,发挥企业技术研发中心在技术创新中的作用。5表1-1重点攻关课题研发计划序号课题名称研究价值/产业化前景项目负责1电解铝用抗冲刷异形阴极底块的配方及成型、加工技术可广泛应用于电解铝冶炼,电解槽寿命可提高百分之三十以上。炭块研究部2工业硅冶炼用大规格石墨电极的振动成型技术及焙烧、石墨化工艺技术工业硅矿热炉发展日益加快,炉型按照国家政策逐渐加大,小规格石墨电极已不能适应形势发展要求,大规格石墨电极市场尚不能规模生产,市场前景广阔。炭电极石墨化研究室3电石炉及黄磷冶炼用大直径炭电极国内在电石炉及黄磷冶炼中尚未使用炭电极,但在国外百分之九十以上已使用炭电极,炭电极取代电极糊势在必行,市场潜力巨大。电石冶炼用炭电极研究室、黄磷冶炼用炭电极研究室4炭电极生产节能减排技术的研究符合国家节能减排政策,节约能源、减少排放已经成为企业生存与发展的关键因素之一。节能减排部5炭电极抗氧化技术的研究可大幅降低炭电极的氧化消耗和冶炼中的电力消耗,且有效防止掉渣、掉块、掉炉事故的发生。炭电极抗氧化研究室1、电解铝用抗冲刷异型阴极底块的配方设计及成型、加工技术在铝电解槽运行过程中,电解液对阳极及底部炭块的冲刷会产生大量的炭渣,而传统的阴极底块铺成平面的槽底,不便于炭渣的导出,致使病槽事故经常发生,给电解铝厂家造成很大损失。本研发中心拟研究电解铝用抗冲刷异型阴极底块的配方、外形,以生产出抗冲刷、便于炭渣和铝液导出的新型阴极炭块。该新型炭块可快捷方便及时的清理炭渣,提高电解槽使用寿命,一般可延长电解槽百分之三十的寿命,为电解铝冶炼成本的降低及产量的提高起了积极的作用。62、工业硅冶炼用大规格石墨电极的振动成型技术及焙烧、石墨化工艺技术节能减排是我国一项战略政策,国家发展委规定新建或改建矿热炉炉型应逐渐增大,以达到节能减排的目的。小直径石墨电极已不能适应矿热炉发展要求,研制开发大直径石墨电极势在必行。一直以来,石墨电极均采用挤压成型的方式,受挤压设备的限制,挤压成型最大只能生产φ700mm的石墨电极,而振动成型不受此限制。本研发中心拟以丰富的振动成型经验为基础,研究工业硅冶炼用大规格石墨电极的振动成型技术及焙烧、石墨化工艺技术,以规模生产φ700mm以上的大规格石墨电极,满足下游冶炼行业生产需求。本课题拟采用振动成型方法生产大直径石墨电极,适应矿热炉大型化发展要求,符合国家节能减排政策。3、开发电石炉及黄磷冶炼用大直径炭电极目前国内炭电极应用最多的是工业硅冶炼领域,电石、黄磷等冶炼还沿用污染严重、耗能较大的电极糊或价格昂贵、性价比低的石墨电极,而发达国家炭电极的应用率已达到百分之九十以上,开发电石、及黄磷冶炼专用炭电极,为炭电极开拓了新的市场,同时为矿热炉冶炼行业提供了一种节能环保的新产品。本研发中心拟开发生产电石炉用炭电极和黄磷冶炼用炭电极,以期在电石炉上用环保的炭电极替代严重污染环境、生产能耗高的自焙电极,在黄磷冶炼中用价格低、使用性能高的炭电极替代高成本的石墨电极。74、炭电极生产节能减排技术工艺和设备技术人员对于生产过程中的能耗点进行深入研究,寻找可降低能耗的改进方法,并研究提高产品的抗氧化和抗热震等性能,减少产品使用过称中的能源消耗。节能减排已经成为国际趋势,在国内,各种政策都做出了相关规定,节能减排已经成为企业生存、发展的必要因素之一,为此,研发炭素制品在生产及使用过程中节能减排技术为炭素行业长期稳定的发展提供了有力的支持。5、炭电极抗氧化技术的研究炭电极在矿热炉中使用时,除伴随电弧的发生而受到电气及机械损耗外,同时由于矿热炉作业时的高温、高热气氛,自电极侧面逐渐地被氧化损耗,特别是为提高生产效率与降低电耗,冶炼炉的高负荷作业越来越普遍,电极的氧化损耗有越来越大的倾向,从而增加了电极消耗及冶炼成本。炭电极抗氧化技术的研究,可大幅降低炭电极的氧化消耗和冶炼中的电力消耗,且可有效防止掉渣、掉块、掉炉等事故的发生。对下游客户的冶炼成本降低、消耗电力的减少有着重要的意义。1.4.2设备方案表1-2研发中心主要办公设备清单序号设备名称单位数量设备功率(kW)总功率(kW)备注1办公桌台150-国产2办公电脑台500.420国产4合计208表1-3研发中心主要研发设备及仪器清单序号设备名称单位数量设备功率(kW)备注1小型振动成型机台12国产2试验用小型矿热炉台184国产3炭块电解试验设备台1国产4高温马弗炉台24国产5通风除尘器台210国产6自动分析仪台14国产7数控加工车床台27.5国产8万能试验机台11.5国产9沥青粘度计台10.7国产10热膨胀仪台16国产11光谱分析仪台12国产12材料气孔率测定装置台1国产13材料粉末电阻率测定仪台20.1国产14大规格产品电阻率测定仪台30.2国产15比表面积测定仪台14国产16真密度测定仪台10.5国产17CS分析仪台16国产18沥青甲苯不溶物测定仪台2国产19沥青喹啉不溶物测定仪台2国产20炭素材料强度测定仪台10.2国产21实验室材料颚式破碎机台11.1国产22实验室材料对辊机台11.1国产23实验室新型球磨机台10.75国产24实验室混捏锅台10.55国产25试验焙烧炉台1200国产26超声波探伤仪台1国产27材料筛分设备台30.37国产28分析天平台3国产29调温电热套台42国产30电热恒温水域锅台20.5国产31微机自动量热仪台2国产32炭素制品氧化性能测定设备台1国产33玻璃仪器套20国产35试验台套4国产36通风橱套12.2国产37调温烘干箱个41.75国产合计7891.4.3工程建设方案研发中心位于XXX公司西门附近,坐北朝南,西邻公司办公楼,南侧及东侧均为厂区道路。研发中心主体结构为砖混结构,33m×15m,3层,每层4m。总建筑面积1392.03平方米。图1-2研发中心位置示意图研发中心现下设炭电极研究部、炭块研究部、节能减排研究部。炭电极研究部下设工业硅冶炼用炭电极研究室、铁合金冶炼用炭电极研究室。本项目拟扩大现有研发中心规模,新建电石冶炼用炭电极研究室、黄磷冶炼用炭电极研究室、炭电极石墨化研究室、炭电极抗氧化研究室,将原研发中心炭电极研究部下属研究室由原来的2个扩充为6个。表1-4新建研究室的建筑面积分配表序号项目名称建筑面积(平方米)1电石冶炼用炭电极研究室1002黄磷冶炼用炭电极研究室1003炭电极石墨化研究室1004炭电极抗氧化研究室10010图1-3研发中心机构示意图1.5配套设施1.5.1给水部分1、水源给水由XXX公司现有深井水源供给。2、给水系统由XXX公司负责提供能满足研发中心科研、生活及消防用水的水量、水质及水压要求的水。XXX公司建有2座500m3储水池及一座加压泵房。泵房内设3台生产、生活给水泵和2台消防给水泵,水泵,1用1备。111.5.2排水部分1、排水量排水量按给水量的85%计。2、排水系统生活排水系统主要收集研发中心的生活排水,收集到的生活排水经生活排水管网送至老厂区排水系统。1.5.3供热1、范围本项目总建筑面积1392.03m2。2、室外设计参数(冀州市)台站位置北纬37°44′东经115°42′海拔20.7m大气压力冬季1027.5hPa夏季1000.5hPa冬季采暖室外计算温度-5.7℃冬季通风室外计算温度-4.9℃冬季室外计算相对湿度60%冬季空调室外计算温度-8.4℃夏季通风室外计算温度31.4℃夏季空调室外计算干球温度35.3℃夏季空调室外计算日平均温度30.2℃12夏季空调室外计算湿球温度27.7℃冬季室外平均风速1.0m/s夏季室外平均风速2.0m/s冬季最多风向及其频率NNE14%夏季最多风向及其频率SSW16%3、采暖本地区属于集中采暖地区,采暖室内设计温度:12~25℃。采暖热媒为95~70℃热水,热源由厂区热网供给。采暖系统采用上供下回单管串联同程式全带跨越管系统,供暖系统最高点设置自动放气阀,系统最低点设置泄水装置。采暖系统采用钢制散热器。1.5.4通风空调本设计采用自然通风方式,以节约能源和投资。研发中心根据实际情况安装分体式空调器,研发中心建筑面积1392.03m2,冷负荷指标为100W/m2,空调总冷负荷为139.20kW。1.5.5供配电工程1、负荷等级及用电主要指标经估算,本项目总装机容量为516.75kW,计算有功功率为372.06kW,计算视在功率为391.64kVA。2、电源及供电系统项目用电来自厂区10kV中心配电室,该配电室引自距厂区2.5公里的小寨乡变电所。133、照明设计本工程各建筑物设正常照明及应急照明,照度标准及功率密度值按GB50034-2004《建筑照明设计标准》规范要求设计。应急照明采用蓄电池作备用电源。4、防雷及接地设计研发中心的防雷等级按有关规范要求设计,按二类设防。5、弱电(1)火灾自动报警系统研发中心为一类高层建筑,为一级保护对象,采取全面保护方式。消防控制中心设在研发中心一层。火灾自动报警系统由消防报警控制器、消防联动控制器、区域报警器、探测器、手动报警按钮、各种输入输出模块、消防广播、消防通讯系统等组成。在走廊、楼梯间、大厅等场所设点型智能感烟探测器。当建筑物内一旦有火灾发生时,探测器可迅速将报警信号传至消防控制室,经确认后,发出声光报警信号,并启动相应的消防联动设施。在走廊、前室、大厅等处设消防应急广播扬声器,功率为3W。消防广播主机设在消防控制室。在公用场所设置消防电话插孔,在重要的设备机房设专门的消防电话分机便于火灾时消防控制室与消防人员的通讯。消防电话总机设在消防控制中心内。(2)通讯自动化系统通讯自动化系统包括大楼综合布线系统、电话及网络通讯系统、14手机信号无线覆盖系统。1)综合布线系统综合布线系统用于大楼内的公共语音、数据、电子邮件、www访问、图像、多媒体以及视频会议等各种网络应用方案,系统支持各种网络协议及网络拓扑形式,满足大楼万兆主干、千兆交换到桌面的网络要求。综合布线系统由建筑群子系统、干线子系统、水平布线子系统、工作区子系统等组成。配线架及网络设备设在各建筑物弱电竖井的网络机柜内;干线子系统语音部分采用三类大对数电缆,数据部分采用六芯多模光纤;外网水平子系统采用六类非屏蔽双绞线,内网水平子系统采用六类屏蔽双绞线,特殊房间光纤到桌面;在办公区按每10平方米设1个信息点,在大空间设无线AP,以实现互联网络的无线覆盖。2)网络系统网络系统结构主要采用核心层+接入层的二级架构,即在网络中心内设核心交换机(千兆路由交换机)和各类数据、管理服务器,在各层弱电井内设置接入层交换机(10/100/1000M以太网交换机)。3)电话系统楼内设电话模块机房,用于支持本建筑内的语音通讯。4)手机信号无线覆盖系统在大楼内设各通讯运营商的手机无线增音系统。(3)安全防范系统15安全防范系统包括视频安防监控及入侵报警系统、出入口管个理控制系统。1)视频安防监控及入侵报警系统视频安防监控及入侵报警系统由矩阵切换主机、监视器、24路数字硬盘录像机、摄像机、入侵报警主机、微波红外/双鉴探测器等组成。在建筑物一层出入口、各层走廊、室外院落等场所设监控摄像机,出入口设微波/红外双鉴探测器,院落围栏设红外对射报警探测器。系统具有实时显示、贮存、录像、图像打印等功能。监控机房设在大楼一层,与消防控制中心合用。2)出入口管理系统出入口管理系统由管理主机、数据存储器、电锁、读卡器、出门按钮等组成。在设备用房、网络机房设控制器控制人员的出入并记录出入人员的身份信息。3)安防供电系统安防供电采用在线式不间断电源(UPS),供电时间为1小时。1.6能源及耗能工质消耗估算1.6.1能源及耗能工质消耗种类电力:办公、科研实验用电;热力:冬季采暖用热;水:生活及实验用水。1.6.2各类能源消耗数量、年消耗量1、项目用电分析16(1)建筑物用电表1-5建筑用电分析建筑物类型名称建筑面积主要用电设备装机容量估算公共建筑研发中心1392.03照明、用电预留接口等建筑照明密度:15W/m2电气设备估算:30W/m2本项目建筑总建筑面积为1392.03m2,照明密度取值为15W/m2,电气设备估算为30W/m2,计算公共建筑装机容量为:15×1392.03+30×1392.03=62.64kW,需要系数按0.8计算。(2)公用工程用电表1-6公用工程用电分析序号设备名称数量功率总功率1分体式空调202.8356.62电脑500.420合计76.6(3)工程设备用电本工程工程设备安装功率估算为377.51kW,需要系数取0.8。装机容量估算表如下:17表1-7工程设备用电分析序号设备名称单位数量设备功率(kW)总功率(kW)1小型振动成型机台1222试验用小型矿热炉台184843高温马弗炉台2484通风除尘器台210205自动分析仪台1446数控加工车床台27.5157万能试验机台11.51.58沥青粘度计台10.70.79热膨胀仪台16610光谱分析仪台12211材料粉末电阻率测定仪台20.10.212大规格产品电阻率测定仪台30.20.613比表面积测定仪台14414真密度测定仪台10.50.515CS分析仪台16616炭素材料强度测定仪台10.20.217实验室材料颚式破碎机台11.11.118实验室材料对辊机台11.11.119实验室新型球磨机台10.750.7520实验室混捏锅台10.550.5521试验焙烧炉台120020022材料筛分设备台30.371.1123调温电热套台42824电热恒温水域锅台20.5125通风橱套12.22.226调温烘干箱个41.75727其他设备台合计377.51183、项目耗电量计算经计算,本工程的安装容量为62.64+377.51+76.6=516.75kW。表1-8项目用电负荷估算表序号用电设备名称设备功率(kW)计算系数计算负荷KxcosψtgψPjQjSj(kW)(kVAr)(kVA)1公共建筑62.640.800.850.6250.11231.072工程设备377.510.800.850.62302.008187.243公用设备76.60.800.850.6261.2837.994小计516.75413.4256.315乘以同时系数Ky=0.9Kw=0.95372.06243.496无功补偿-121.207补偿后0.95372.06122.29391.64经计算,本项目总装机容量为516.75kW,计算有功功率为372.06kW,计算视在功率为391.64kVA。本项目用电量按照年用电日300天,平均每天8小时估算为:372.06×300×8/10000=89.29×104kWh2、项目用热分析(1)建筑物耗热分析根据项目要求,建筑物冬季设置采暖,总采暖建筑物总面积为1392.03m2,采暖热负荷为28.54kW。19表1-9建筑物热耗指标表建筑物类型名称建筑面积是否需要采暖建筑耗热量指标公共建筑研发中心1392.03是20.5W/m2研发中心采暖期热耗为:1392.03×20.5/1000=28.54kW项目冬季采暖面积为1392.03m2,冬季采暖热耗为28.54kW。(2)项目全年耗热量计算冀州市计算采暖期为111天,采暖期室外平均温度-0.2℃,采暖室外计算温度为-5.7℃,室内计算温度23℃,按照《城市热力网设计规范》采暖全年耗热量按下列公式计算:ahQ0.0864×111×28.54×(23+0.2)/(23+5.7)=221.26(Gj)经计算,本项目冬季采暖总消耗热力为221.26Gj。3、项目用水分析本项目劳动定员83人,用水定额为每人每天60L。83×60×300=1494m3201.7组织机构和人力资源配置1.7.1企业组织机构1、研发中心现有组织结构图公司现有研发中心下设炭电极研究部、炭块研究部、节能减排研究部,炭电极研究部下设工业硅冶炼用炭电极研究室、铁合金冶炼用炭电极研究室。研发人员60名,10%以上具有硕士以上学历或中级以上职称。公司现有研发中心组织结构图如下所示:图1-4公司现有研发中心组织结构图2、扩建后研发中心组织结构图新建的研究室分别是电石冶炼用炭电极研究室、黄磷冶炼用炭电极研究室、炭电极石墨化研究室、炭电极抗氧化研究室。扩建后研发中心炭电极研究部原来的2个研究室扩充至6个,按照规划,项目建成后的研发中心人员数量将扩充到83人,其中,总工程师1人,高
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