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新型节能环保炭化活化一体炉项目建议书

新型节能环保炭化活化一体炉研究与应用项目建议书

河北省平泉县发展改革局

二〇一〇年三月

目录

第一章总说明 6 1-1 项目名称及建设单位 6 1-2 项目建设单位 6 1-3 项目建设单位概况 6 1-4 拟建工程概况 10 1-5项目提出的依据和必要性 12 1-6 建设用地及相关规划 14 第二章供需预测和生产规模的确定 15 2-1市场调查和供需预测 15 2-2产品方案 16 2-3生产规模的确定 16 第三章资源、物料、外协条件的供应和保证 16 第四章厂址选择 16 4-1 厂址选择 16 4-2 建厂条件 16 第五章工艺技术与设备 17 5-1工艺技术方案 17 5-1-1工艺操作简介 17 5-1-2工艺流程图 18 5-2主要生产设备的选型 18 5-2-1设备的先进性 18 5-2-2设备的规格及主要性能 19 5-2-3设备的具体操作过程 19

第六章公用工程设计方案 21 6-1总图仓储及运输 21 6-2土建 22 6-3供电供水 22 6-4机电仪修及其他 22 第七章环境保护消防劳动卫生和安全 22 7-1环境保护 22 7-1-1设计中执行的环境保护标准 22 7-1-2主要污染源与污染物排放估算 23 7-1-3 环保结论 23 7-2 消防劳动安全及工业卫生 23 7-2-1消防 23 7-2-2劳动安全及工业卫生 23 第八章节能减排 24 8-1果壳类活性炭生产工艺设备现状 24 8-2本项目节能减排专利设备工作原理及设备特性 25 8-2-1专利设备工作原理 25 8-2-2专利设备特性 27 8-3节能减排效益分析 28 8-3-1经济效益分析 28 8-3-2社会效益分析 30 8-4节能减排评价 32 第九章企业机构和定员 32 9-1组织机构 32

9-2劳动定员和来源 32 第十章项目实施计划 33 第十一章投资估算和资金筹措 33 11-1 工程概况 33 11-2 投资估算 33 11-2-1编制依据 33 11-2-2 编制结果 35 11-3资金筹措 36 第十二章经济效益和社会效益 36 12-1 经济分析 36 12-1-1 编制依据 36 12-1-2 基础数据 36 12-1-3产品成本预测 37 12-1-4经营成果预测 37 12-2财务评价 37 12-2-1 财务评价 37 12-2-2 经济分析结论 38 11-3结论 38

第一章总说明

1-1 项目名称及建设单位

1-1-1 项目名称

项目名称:新型节能环保炭化活化一体炉研究与应用

1-2 项目建设单位

建设单位:承德银河炭业有限公司

建设地点:河北省承德市平泉县活性炭工业园区

承办人:孔祥峰

联系电话:136******** 0314-*******

1-3 项目建设单位概况

1-3-1企业名称、所有制性质及有关历史沿革情况。

承德银河炭业有限公司于2001年3月成立,注册资金168万元,是生产各种果核壳活性炭的专业厂家,产品分气相、液相、催化剂及载体四大系列,先后依托有关科研单位研究开发的产品品种有:净水炭、载银炭、黄金炭、空气净化炭、化学试剂炭、油脂脱色炭、电镀炭、炭棒专用炭、工业炭粉、电厂锅炉原水净化炭、酒类专用净化炭、大型水处理设备专用炭,石油化工专用炭及按用户需求提出的各类专用炭。公司技术力量雄厚,产品检测采用各类国家标准检测,已取得涉水卫生许可证,同时经中国疾病预防中心、环境与健康相关产品安全所检测合格,企业的管理已通过IS09000l:2000国际质量管理体系认证。

2007年在南京林业大学化学工程学院、西安热工研究院有关的专家指导下,进行研究节能减排高效新型炭化、活化一体炉建设的理论与实际应用论证,科研成功并取得了专利(专利号:200710139682.4)。项目协作单位南京林业大学化学工程学院活性炭研究所,技术力量雄厚,拥有国内一流活性炭专家,活性炭国家标准起草者及数名活性炭专业博士、博士后,承担着国家自然科学基金、国家科技支撑等项目。根据国际市场需求,以国内煤炭、果壳、石油焦等为原料,研究开发先进的活性炭制备技术、活性炭改性技术和活性炭应用评价技术;在国内率先成功开发了石油焦质活性炭、竹质颗粒活性炭、载硫活性炭、载钴活性炭、载铜活性炭、高硫容活性炭、椰壳、果壳、木质、煤质活性炭,高硫容脱硫剂,载体活性炭、家居用系列竹活性炭,磷酸法活性炭等系列产品生产工艺,填补了国内市场空白,提高了我国活性炭产品在国际市场上的竞争力。研究所的科研力量雄厚,有木材热解、活性炭生产和过程中副产品利用三方面人才,基础工作合成好,形成了该项目的专业特色和高质量完成项目的优势。活性炭产品质量稳定,色泽美好观光,机械强度高,耐磨性能和吸附净化性能极强。项目指导专家高尚愚教授,工学博士,博士生导师,主要从事木材和生物质资源热分解及活性炭方面的教学和科研工作至今。先后主持过国家自然科学基金项目"活性炭成型物胶接机理的研究",以及"香烟过滤嘴用活性炭的研究"、"活性炭新用途的开发研究"等科

研项目。主要著(译)作有《活性炭基础与应用》、《活性炭的应用技术》、《日汉林业辞典》、《林产化学工业全书(第二卷木材热解部分)》、《化工百科全书(第15卷活性炭)》及《林产化学工艺学(第三篇林产原料的热分解)》等。现兼任中国林学会林产化学化工分会常务理事、活性炭专业委员会副主任委员、《林产化学与工业》杂志编委。项目的另一技术顾问:孙献斌是西安热工研究院有限公司的高级工程师,工学硕士,长期从事循环流化床锅炉燃烧技术的研究开发、设计及工程化的应用研究工作,曾获得国家专利4项。

1-3-2厂址概况。

平泉县地处河北省东北部,为河北、辽宁、内蒙古三省区交界地,距承德避暑山庄90公里。平泉县总人口46万人,面积3308平方公里,拥有活性炭生产企业42家,是中国北方最大的果壳活性炭生产集散地。承德银河炭业有限公司位于平泉县活性炭工业园区。

1-3-3生产能力和产销情况。

年产销各种活性炭350吨,建立了正常产销渠道。

1-3-4工艺设备状况和水平。

现有生产线1条,采用传统的工艺和设备。

1-3-5水、电、气设施及其使用情况。

拥有自备深水井1口,20KVA变压器1台。

1-3-6物资供应情况。

本县及周边地区供应充足。

1-3-7人员情况。

公司拥有员工10人,其中生产工人4人,管理人员2人,工程技术人员4人。

1-3-8固定资产状况。

企业占地面积10亩,拥有资产483万元,其中固定资产原值149万元,流动资产334万元。

1-3-9财务情况。

2008年产品销售收入283万元,实现利润19万元。

以上内容和数据,可参看下表:表1-3,承办企业概况。

表1-3 承办企业概况

新型节能环保炭化活化一体炉项目建议书

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1-4 拟建工程概况

1-4-1生产规模:设计年产各种果壳活性炭3000吨。

1-4-2总投资额:项目总投资估算为1815万元,其中固定资产投资估算为315万元,流动资金估算为1500万元。

1-4-3生产工艺:本项目采用独特生产工艺,国内先进。

1-4-4主要设备:本项目新增自主研发的节能、环保、高效新型果壳活性炭生产线3条(专利号:200710139682.4),此炉具有升温迅速、保温好、不用煤、不用电等能源,既可以大幅降低产品的生产成本,又可达到显著节能减排的环保效果,经济效益和社会效益显著。该生产线取得2项国家专利,具有自主知识产权,处于国内领先水平。

1-4-5建设进度:项目建设期为3年,每条生产线建造安装调试期为2个月。

1-4-6市场情况:果壳活性炭为缺稀资源,市场为卖方市场,销售市场有保障。

1-4-7资金来源:固定资产投资估算为315万元,自筹210万元,申请节能降耗技改项目资金105万元。流动资金估算为1500万元,自筹600万元,引进资金900万元。

主要技术经济指标,可参见表1-4。

表1-4 本项目主要技术经济指标

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1-5项目提出的依据和必要性

1-5-1项目提出的依据。

《河北省发展改革委关于转发《国家发展改革委关于加强固定资产投资项目节能评估和审查工作的通知》的通知》(冀发改投资…2007?152号)。《承德市发改委关于组织申报国家、省资源节约综合利用备选项目、做好项目储备的通知》(承发改环资…2007?683号)。

1-5-2项目提出的必要性(申请理由)。

1-5-2-1我国活性炭的生产普遍采取炭化、活化分别进行,多数活性炭生产企业采用传统炭化设备,主要有:回转炉、窑式炉;活性阶段采用平板炉、斯列普炉、闷烧炉、耙式炉、卧式回转炉、竖式多管炉等传统设备,多数设备都是采用先炭化、后活化的两步法生产,普遍存在着原料消耗大,周期长,除耙

式炉靠炭化料自然氧化产生热量而被活化外,其余炉型均需要外加热源进行活化。由于这些炉型为单体炉,在生产过程中热能不能充分利用,且炉温不稳定,不具备余热回收利用装臵、工人劳动强度较大、尾气不能有效达到无污染排放,致使生产能耗高、产量低、产品质量不稳家,经济效益较低。

1-5-2-2平泉县的活性炭生产企业的发展,充分利用本地丰富的杏核壳资源优势,依靠科技进步逐步发展壮大起来的,先后有部分企业依托科研单位研究开发出一批科技成果,如:果核壳一步法制颗粒活性炭、怀炉专用炭等几个生产技术和产品的开发,推动了活性炭产业的迅速发展,发挥了良好的科技示范带头作用。近年来平泉县活性炭的生产工艺水平、设备成为企业发展的制约瓶颈,生产企业虽然数量较多,但总体上规模偏小,多数的生产技术仍停留在八、九十年代的水平上。普遍存在着使用的生产工艺简单、设备使用单体炉型,产生的热能没能被充分利用,能耗高、产量低,炉型需要外加热源进行活化,具有设备投资大、成本高、劳动强度大、产品质量不高,同时原有的大部分设备无余热回收利用装臵及尾气不能有效达到无污染排放等缺点。

1-5-2-3针对我国活性炭生产设备落后的情况,承德银河炭业有限公司在南京林业大学、西安热工研究院等有关科研单位的专家技术指导下,研究开发一种环保节能高效新型果壳活性炭生产设备“立式炭化活化一体炉”,此炉具有升温迅速、保温

好、不用煤、不用电等能源,可使尾气在炉内回旋行走充分利用余热,燃烧充分,环保节能效果显著,具有炭化活化一次完成、降低劳动强度、占地面积小、工程费用投资少和自动控制程度较高等特点,达到国内同行研究首创,并取得2项国家专利。该设备既可以大幅降低活性炭产品的生产成本,又可达到显著节能减排的环保效果,经济效益和社会效益。

1-6 建设用地及相关规划

本工程在原厂内建设,不需要增加占地,符合平泉县有关规划,周围没有风景区、自然保护区,地下无矿藏,没有受保护的文物及古迹,符合工业建设用地条件。

第二章供需预测和生产规模的确定

2-1市场调查和供需预测。

2-1-1我国的活性炭工业经过半个世纪左右的发展,无论在产品总产量、品种、质量和生产技术等方面都取得了长足的进步。但是与发达国家相比,欧美及日本等发达国家已在90年代就已广泛如多段炉等先进的生产设备,生产自动化控制程度较高,具有产量大、上规模、经济效益突出等优点。我国的活性炭工业仍然存在很大差距,由于生产设备落后、单元产量小、能耗高、企业数量多且分散、产品品种少、产品质量低下、劳动生产率不高,远远不能满足国际市场每年以10-15%递增的需求量和提高国产活性炭在国际市场的竞争力。我国果壳资源有

限,而果壳活性炭应用又相当广泛,果壳炭的活化基本上全采用物理法,通常物理法活性炭收率对果壳而言只有8~10%,有的还更低。研究应用提高活性炭收率,同时具有明显节能环保新型活性炭炉,对缓解果壳资源紧缺和企业增加效益具有重要意义。

2-1-2活性炭自八十年代在平泉就开始生产加工,目前已是国内最大的果壳炭生产基地,尤其是以杏核等为原料的优质果壳炭占全国总产量的50-60%以上。2008年,平泉县共有活性炭生产企业42家,产品品种有杏壳(椰壳)净水活性炭、果壳载银活性炭等二十几种特有及普通炭品种,产品总产量已达2万吨,产值2.4亿元,出口创汇300万美元。产品在国内食品、化工等各领域中广泛应用,是绿色环保产品,部分产品目前已出口到欧洲、美国等发达国家和地区,享有较高的声誉和知名度,是21世纪重要的工业环保产品。活性炭是多种工业及环保行业的重要材料,市场需求量与日俱增,特别是果壳类活性炭更为紧俏。

2-2产品方案

生产各种果壳活性炭。

2-3生产规模的确定

年生产能力设计为3000吨。

第三章资源、物料、外协条件的供应和保证生产所需的原料除充分利用承德市的优势自然资源杏核壳

为主外,还有周边的甘肃、内蒙、辽宁等地杏核及南方的椰壳等活性炭生产的原料,供应充足,有保证。

第四章厂址选择

4-1 厂址选择

本工程在原厂内建设(平泉县活性炭工业园区),不需要增加占地。

4-2 建厂条件

该项目为节能减排项目,无污染,并且节水,因此,对工程地质条件、水文地质等条件要求不高,并且是在原厂扩建,建厂条件完全能够符合扩建的需要,故本项目建厂条件章节详细情况略。

第五章工艺技术与设备

5-1工艺技术方案

5-1-1工艺操作简介。

一般用水分含量低于15%的各种果壳皮为原料,经筛选、除杂后入炉,第一步预热,第二步炭化,第三步活化,通入水蒸气后,按生产产品质量要求采用不同的时间出炉。该炉是一种新炉型,是集炭化、活化一体的立式新型炉,采用生产原料直接入炉,正常生产时不用煤、电等提供热源和动力,是无烟环保型炉。炭化阶段产生的可燃烟气进入活化段进行燃烧,使炉内活化段的温度达到900-1100℃,促进活化段内炭化原料充分活

化。同时利用炉本身的余热使蒸气锅炉升温,蒸气锅炉产生的活化介质(水蒸气)返回炉内活化段活化造孔,提高活性炭产品质量。活化阶段产生的一氧化碳等复合可燃气进入烟道与氧气结合后进行二次充分燃烧,彻底解决了传统炉排烟不达标的问题。

5-1-2工艺流程图(详见表5-1工艺流程图)。

表5-1 工艺流程图

5-2主要生产设备的选型(详见表5-2主要设备表)。

5-2-1设备的先进性。

采用承德银河炭业有限公司自主研制的生产线,新

炉型活性炭生产工艺达到国内外节能降耗领先水平,生产的活性炭产品质量达到国内先进水平,同时申报国家发明、实用新型专利各一项。炭化、活化阶段炉气在炉内回旋行走充分

燃烧并充分利用余热,实现原料的烘干、预热、活化阶段增温,利用活化阶段的余热使锅炉产生加压水蒸汽,活化介质水蒸汽通过特殊装臵均匀返回到活化仓,促进活性炭的活化,增加孔隙度数量与合理分布,解决传统活性炭生产工艺中高耗能、高污染、高成本问题,彻底实现节能减排的环保目标。

5-2-2设备的规格及主要性能。

节能环保活性炭炭化、活化一体炉的具体规格型号:立式炉型,炭化、活化炉主体为长方柱体,确定高7.5米,窑体长、宽为8×4,为多层结构,由炉体、炉芯组成。炉体材料是墙体,墙内是耐火砖、耐火混凝土,内层炉芯为入料口、预热段、炭化仓、活化仓,确定投料容积为6m3,可年产活性炭1000t;在活性炭生产过程中不使用煤、电等能源,实现节能降耗,尾气充分燃烧无污染排放,达到环保效果;利用新炉型生产果壳活性炭,节省4-6个劳动力,较传统生产工艺降低生产成本达30-50%。生产的活性炭产品质量达到国家质量标准的一级标准,其中主要指标:碘吸附值达到1000-1200(mg/g)、亚甲兰脱色力8.0-13 ml、比表面积1200-1600(m2/g)强度95-98%、堆比重400-450g/l。

5-2-3设备的具体操作过程。

5-2-3-1开炉操作及规程。

烘炉操作及规程:烘炉是保持炭化、活化炉正常运行,延长使用寿命和重要措施,新砌炉和停炉后重新开炉都要进行烘

炉,以新砌炉的烘炉尤为重要。烘炉前要把所有紧固炉体的螺丝拧松,各种管道的法兰卸掉,将炉顶盖板(进料口)卸料口及检查口都打开,以保证使炉体内的水分顺利排出。为了不使炉子损坏,要求对炉子加热时要缓慢加热,并严格按升温曲线(升温曲线是依据耐火材料的理化性质与膨胀系数、炉体结构及总重量,确定烘炉的测温位臵,砌炉自然干燥时间等因素制定的)进行升温。烘炉过程中要防止炉温下降,烘炉开始用小火烘炉,待炉温上升到一定程度后,加大火进行升温。

装料操作及规程:炉温升到600℃时,关闭出料口,加料送往炉的各个炉口,在活化段中部温度超过700℃,并观察炉内活化段炉芯有2/3被烧红时,开始加料,炭化段和活化段原料加满为止。装料时要快,加料后要快速升温,当原料烧红,即可通入少量水蒸气,随着温度的升高逐渐将原料加满,当活化温度达到900度以上,转入正常操作。此时,停止使用燃烧室,加完燃料后立即封闭,活化段内的气体借助烟囱自然抽力送入火道内燃烧,活化一定时间根据温度确定第一次卸料时间,质量不合格的返回重新活化。

卸料操作及规程:卸料人员要依产品质量按时下料,卸料时先打开上闸板,使炭卸在下闸板上,然后关掉上闸板,再打开下闸板。卸炭后要及时关掉下闸板,卸料后应立即加料,检查锅炉水位,水蒸气压力等。

5-2-3-2正常操作及规程:

活化温度应严格按工艺要求进行调控,为了使活化炉温度保持在一定范围,应根据炉温情况调整各个空气进口和蒸汽阀门,经验证明:过热水蒸气的温度对活性炭的吸附力有显著影响,活化剂的温度越高,活性炭的吸附力越高,因此希望水蒸气的温度越高越好。但水蒸汽过热温度往往受蒸汽过热密封料的限制。

活化时间:根据产品吸附性能的不同来确定卸炭时间,每个活化槽每次装炭时间30-80分钟。

表5-2 主要设备表单位:万元

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第六章公用工程设计方案

6-1总图、仓储及运输

6-1-1总图布臵详见附图。

6-1-2仓储及运输。

利用现有仓库,不需要扩建。运输由物流公司承担。

6-2土建

企业现有建筑物完全能满足本项目需要,无土建工程。

6-3供电、供水