2万t阴极生产线工程-预投资可行性计划书

山西华泰炭素有限责任公司2.2万t阴极生产线工程预可行性研究报告二ＯＯ五年九月目录TOC\o"1-2"\h\z1.总论 11.1预可行性研究编制任务的依据 11.2项目建设的必要性 12.市场分析 182.1概述 182.2国外阴极市场 182.3国内阴极市场 202.4本项目竞争力分析 232.5产品价格 243.阴极生产工艺 253.1概述 253.2规模 263.3产品规格 263.4阴极炭块的质量标准 263.5原材料质量标准 273.6阴极生产工序 283.7工艺方案及工艺过程 293.8本工程引进主要设备表 323.9技术特点 334.公用工程 334.1总图运输 334.2给排水 364.3热力 384.4采暖通风 424.5烟气净化 454.6检修设施及仓库 475.电力 485.1电力专业 485.2电控 545.3电讯 566.土建 576.1建筑 576.2结构 597.环境保护与劳动安全卫生 627.1环境保护 627.2劳动安全卫生 668.防火设计 698.1建筑防火 698.2电气防火 708.3消防给水系统 719.能源节约及合理利用 729.1工程概况及生产特点 729.2能源品种，耗能部位及主要原材料、燃料消耗指标。 729.3节能措施 7510.投资估算 7610.1工程概况 7610.2工程投资估算 7610.3编制依据及办法 7710.4其他 7711.技术经济分析 8111.1组织机构及劳动定员 8111.2总资金及资金筹措 8211.3建设工期及资金使用计划 8411.4成本费用估算 8411.5利润估算 8711.6财务评价 8911.7不确定性分析 9211.8本项目的竞争力分析 9311.9结论 9411.10主要技术经济指标 95附表 99附件 111附图 119中铝国际工程有限责任公司 山西华泰炭素有限责任公司 设计阶段：预可研报告沈阳铝镁设计研究 2.2万t阴极生产线工程 工程编号：CS0519SQ1-PAGE80-1.总论1.1预可行性研究编制任务的依据1.2005年7月4日中国铝业股份有限公司规划发展部给中铝国际工程有限责任公司的委托书。(见附件1)2.2005年7月13日中铝国际工程有限责任公司致沈阳铝镁设计研究院的通知。(见附件2)3.2005年6月山西碳素厂、山西华泰炭素有限责任公司《山碳脱困华泰发展整体方案》1.2项目建设的必要性1.2.1山西碳素厂及山西华泰炭素有限公司基本情况1.2.1.1山西碳素厂发展史山西碳素厂始建于1972年，到1987年全部投产后形成2.8万吨的综合产能，具有一条从原料煅烧、成型、焙烧、石墨化到机加完整的炭素生产线，总资产2.13亿元。全厂占地面积42.7万平方米，厂区建筑面积36.29万平方米，现有职工1886人，其中各类专业技术人员270人，具有中高级以上技术职称人员180人。主要产品有铝用电解阴极炭块、石墨电极、糊类制品和特种石墨制品，包括高功率石墨电极、普通石墨电极、普通阴极炭块、预焙阳极和半石墨质阴极炭块近30个品种，100多种规格，产品覆盖除西藏以外的各省、市、自治区。与国内28家进出口公司有业务往来，产品出口24个国家和地区。山西碳素厂有着二十多年的炭素生产历史，并拥有完整的技术检测系统和技术分析系统，有山西省规模最大、实力最强的炭素技术中心，为企业的生产发展提供了强劲的技术后盾。1.2.1.2华泰公司情况二十世纪六十年代末，我国“四五”计划中在山西省中部建设大型炭素企业—山西碳素厂，主要以生产铝电解用阴极炭块为主，是我国第一家阴极碳素企业。八十到九十年代山西碳素厂逐步形成了阴极炭块、石墨电极和糊类生产线。2004年山西碳素厂改制为山西华泰炭素有限责任公司，现为中国铝业股份有限公司控股的专门生产炭素制品的公司。主要以生产、加工、销售炭素制品为主营业务。其研制的大规格铝电解用阴极碳块1995年曾获国家发明奖，并被确认为山西省名牌产品，大规格异型优质铝电解阴极块曾获96年国家新产品。现有员工500人，中高级以上技术职称的员工占40%。1.基本情况华泰公司是由中铝股份控股的子公司，租赁山碳的有效资产进行炭素制品的生产经营(租赁资产总计为11095万元，其中土地5878万元，设备房屋等5217万元)，每年支付山碳租赁费1100万元(其中土地租金522万元，生产设施租金578万元)。现有员工465人，主要产品有预焙阳极、阴极炭块、石墨电极三大系列。2.设备现状华泰公司租赁山碳的生产设施，大部分是上个世纪五、六十年代购建的，设备已严重老化。2004年虽然对一些设备进行了技术改造，但大部分关键设备仍维持原有状况，整体装备水平较低。3.产能现状目前，华泰公司实际具备的生产能力为：成型4万吨/年；焙烧2.0万吨/年；石墨化0.6万吨/年；炭素加工1万吨/年。综合生产能力为2.6万吨/年。其中:预焙阳极为2.0万吨/年，石墨化来料加工为0.6万吨/年。1.2.1.3华泰发展炭素制品的优势1.华泰公司现有600多亩的可用土地、便捷的铁路、公路运输、完整的电力供应系统和一支多年从事炭素生产的员工队伍等既有资源。同时，当地具有丰富的原煤、冶金焦和电力能源供应，且价格相对便宜。2.华泰公司是在山碳的基础上成立的，山碳又是我国最早的阴极制品专业生产厂家，在生产炭素制品方面技术成熟、经验丰富，在市场上也享有一定声誉。3.山碳有曾经研制大规格半石墨质阴极大块的成功经验，华泰又与郑研院联合研制高石墨含量的阴极特大块，具有一定的工业性研究能力，对于延长电解槽寿命、降低电解槽维修费用的研究与开发，也有一一定的优势。4.中铝公司优异的经营业绩、快速扩张的发展势头、广阔平台和行业优势是华泰公司的坚强依托，这是其他任何一家炭素厂所不可比拟的最大优势。5.从地理位置上来看，长江南有贵州分公司阴极炭素基地，大西北有正在建设的青海铝炭素厂，如果把华泰公司打造成中铝公司的第三大阴极生产基地，就可以立足中部，开拓北部，辐射东部，占据地域的有利优势。1.2.1.4存在的问题1.企业多年亏损，债务拖欠多，人员包袱重。2.设备及基础设施严重老化，运行过程中存在着许多安全隐患。3.拖欠职工的各种费用与历史遗留问题没有实质性解决，各种上访事件时有发生。特别是与职工息息相关的养老保险金问题，没有纳入社会保险体系。4.一直没有准确的发展定位。5.资金严重短缺，生产经营举步维艰。6.技改未能完善，制约生产能力的发挥。1.2.2建设2.2万t/a阴极项目的意义1.从上面的介绍可以看出，不管山碳脱困，还是华泰的发展，都必须建立在能够上一个新的项目。该项目的经济效益、社会效益都是很显著的，华泰才能够继续发展，使中铝出资支持的山碳脱困才有实际的意义，中铝公司通过华泰的发展成长，不仅可以保持山西碳素厂的阵地，建立一个新的铝用阴极基地，同时又使中铝在国际国内的声望更加提高。2.中铝股份公司总体规划拟在中国建设三个铝用阴极炭块生产基地。西北建在青海铝厂，西南建在贵州铝厂。中部拟再建一个铝用阴极炭块厂，华泰炭素公司位于山西省中部，正是高档铝用阴极生产基地的最佳地点。1.2.3项目建设的依据1.2.3.1国内市场目前国内市场上供应的阴极炭块大部分为无定型阴极炭块。只有贵州铝厂等近几年生产的阴极炭块力求加入30%的人造石墨，才真正属于半石墨质阴极炭块。由于“七五”、“八五”、“九五’甚至“十五”前半期间，国家在有色金属行业中实行“优先发展铝”的方针和自焙槽的全面技术改造，因此，对阴极炭块产品有强劲的需求势头，刺激了阴极炭块生产厂家的增加，产量骤增。据有关资料的不完全统计，生产厂家有30余家，产能达40多万t/a。(包括在建和拟建)。然而国内的需求量只有15～18万t/a。因此，供应量远远大于需求量，但在国内40余万t/a的阴极仍以无定形阴极炭块为主，只有贵州铝厂等少数厂家近几年生产了人造石墨含量较高的半石墨质阴极炭块。因此，华泰公司生产人造石墨含量为30%的半石墨质阴极炭块，才可挤入众多厂家之中。只要质量优异，价格合理就能争得一席之地。而石墨化阴极炭块在国内仅有个别厂家在试生产，华泰利用自己的技术优势，引进世界上先进的技术及设备，就可生产质量优良的石墨化阴极炭块，占领大部国内市场。1.2.3.2国际市场据有关资料报导，国外市场(不包括俄罗斯)阴极炭块年需要量为12～13万t/a，但从世界现有铝产量和铝的产量增长情况估算，大约需要20多万t/a，据国外不完全统计，目前的阴极炭块供应量为16万t/a，其中石墨化阴极占40%左右。供需之间差别不大，由于国外阴极生产厂商的资料甚少，16万t/a的供应量也可能不足。总之，从国际市场看铝用阴极市场空间也有不很大，基本上饱和。对华泰而言，就是要以优异的质量和合理的价格挤入国际市场，特别是在石墨化阴极炭块方面余地会更大一些。1.2.3.3关于石墨化阴极的开发1.2.3.3.1铝用阴极的分类按所用材料和加工方法不同,大致分以下几类。●无定形炭块—采用煤气煅烧无烟煤作为骨料，焙烧温度在1200℃左右。●半石墨质炭块—采用电煅烧无烟煤作骨料，煅烧温度为1800-2000，填加人造石墨量在30%以上。●半石墨化炭块—有两种含义，一种是指采用石墨作为骨料，在1200左右焙烧而制成的产品；另一种是指采用可石●石墨化炭块—采用可石墨化材料石油焦作原料，整个制品均在2500-3000℃下进行热理。具体分类及性质见表阴极炭块的分类及性质三大族阴极炭块的性质定性比较表铝用阴极炭块破损的主要原因是钠浸蚀，石墨化炭块最大的优点是抗钠浸蚀能力强，因此提高了电解槽寿命。石墨化阴极电阻率低，降低了炉底电压损失，节省了电能。1.2.3.3.2石墨化阴极的采用中国的铝电解槽目前均采用无定形炭块或半石墨质炭块，而所谓半石墨炭块中人造石墨的含量仅为10%左右，严格讲仍属无定形炭块。仅有少数的试验槽采用石墨化阴极炭块，个别的厂家正在试生产石墨化阴极炭块。大型预焙电解槽推广石墨化阴极炭块，在国内铝界存在两种意见。1.认为目前使用的炭块，电解槽也很稳定，没有出现国外资料中报导的，在大型电解槽上使用普通的阴炭块而造成的早期大量破损，因此，目前应稳定大型预焙槽的结构及操作参数，没有必要采用价格较为昂贵的石墨化阴极炭块。2.另一种意见是，既然大型电解槽是一个先进的设备，那么阴极炭块理所当然地采用先进的石墨化阴极炭块，它的理由是(1)国外预焙电解槽已有40%左右采用石墨化阴极炭块，特别是大型预焙槽几乎全部采用了石墨化阴极炭块。中铝国际为印度设计的铝厂，印度方面仅在中国市场上采购了极少量的阴极炭块，其余大部分均从欧洲市场上采购。(2)采用石墨化阴极炭块的优点A.抗钠浸蚀能力强电解槽的后期破损的主要原因是钠浸入炭块内部，引起炭块膨胀而破裂。半石墨质阴极炭块的钠膨胀率比石墨化阴极炭块高3-6倍，因此石墨化阴极炭块抗钠浸蚀能力比半石墨质阴极炭块强很多。国外用石墨化炭块作阴极的电解槽寿命为3000d；国内用半石墨质炭块作阴极的电解槽寿命1500d；半石墨质阴极炭块的价格为8400元/吨；石墨化阴极炭块的价格为18000元/吨建设铝厂的阴极炭块消耗量为：35kg/a.t-Al兹将两种炭块的一次投资，经营费列于下表半石墨质阴极炭块与石墨化阴极炭块的比较石墨化阴极炭块3390×660×500(h)mm石墨化阴极炭块因为省电减少了发热量，因而增厚50mm，是为了减少热损失。建设一个29万t/a的电解铝厂，采用350kA电解槽，需要配置的电解槽数为：(1)半石墨质阴极电解槽运行槽数：300台，大修周期30d，运行槽寿命1500d，则需要备用槽6台，共计要配置306台。(2)石墨化阴极电解槽运行槽数：300台，大修周期35d，运行槽寿命3000d，则需要备用槽4台，共计要配置304台。石墨化阴极槽比半石墨质阴极槽筑炉费高5%。则采用半石墨质阴极炭块为底块的筑炉直接费为:290000×0.035×8400=8526万元采用石墨化阴极炭块为底块的筑炉直接费为则建设一个29万t/a的电解铝厂，采用石墨化阴极炭块作底块的电解槽比采用半石墨质阴极炭块作底块的电解槽多投资:21176-8526=12650万元B.降低电耗采用行业标准YS/T287-1999中规定的铝电解用半石墨质阴极炭块ρ=40μΩm(行标中规定40-45μΩm)高功率石墨电极ρ=7.5μΩm)目前350kA预焙电解槽采用半石墨质阴极炭块时主要参数如下：电流强度：350kA槽电压：4.2V直流电耗：13600kwh/t-Al整流效率：98%电解槽膛长：L=17360mm，小面槽帮宽420mm电解槽膛宽：W=3900mm，大面槽帮宽300mm阴极炭块高：H=450mm阴极钢棒高：H=200mm根据这些数据计算阴极炭块到钢棒间的电压降：U=IR=350000×40××103U=350000×45×0.35÷(16520×3300)×103=89.9mV半石墨质阴极炭块与钢棒间接触的压降理论上很难计算，根据经验也取89.9mV。如果采用石墨化阴极炭块作底块，为了减少电解槽散热，炭块高度为500mm。则石墨化阴极炭块到阴极钢棒的电压降为：U=(89.9×11/40)×400/350=28.25mV石墨化炭块与钢棒的接触电压降也按28.25mV计。以上计算均忽略了电阻率温度系数，两者的差别趋势不会有很大的改变。则采用石墨化阴极比半石墨质阴极降低电压降为：89.9×2-28.25×2=123.3mV此时总的槽电压为：4.2-0.123=4.077V如果电流强度和电流效率都保持不变，则直流电耗为：13600×4.077/4.2=13202kWh/t-Al采用石墨化阴极比半石墨质阴极节省直流电：13600-13202=398kWh/t-Al整流效率为98%。则交流电为398÷0.98=406.1kWh/t-Al电费为0.455元/度，故290000t/a铝厂，采用石墨化阴极比半石墨质阴极节省电费为：290000×406.1×0.455=53584895元/年≈5358.5万元/年从前边的计算可知，29万t/a采用350kA电解槽的电解铝厂,采用石墨化阴极炭块作阴极的电解槽比采用半石墨质阴极炭块的电解槽多投资12650万元，银行贷款年利率按6%计，则可计算出回收期。设回收期为t年则有：12650×(1.06)t=5358.5t解此指数方程t=2.775年即在二年九个月的时间，用节省的电费就可以偿还采用石墨化阴极炭块作阴极的电解槽多投入的资金。以上的计算，是为了方便和直观，假定了产能和槽型。实际上，从计算过程中可知，对于任何相同产能，相同槽型的铝厂，采用石墨化阴极炭块作阴极比半石墨质阴极炭块作阴极的电解槽，用不到3年的时间所节省的电费就可以偿还多投入的资金。老厂改造,也可逐台地把半石墨质阴极更换为石墨化阴极,不会影响整个电解系列的正常运行。中铝公司内部的电解铝要发展到400万t/a，中国电解铝的产能已达800万t/a，2004年世界铝产量有2985万t/a。2010年中国铝产量将达到1100万t。近期投产的都是大型预焙槽，中国电解铝和世界电解铝的技术发展也迫切需要大量的高档铝用阴极炭块与此配套。因此，石墨化阴极炭块的市场空间很大。从前边的计算中可以看出，采用石墨化阴极炭块不仅在技术上是合理的，在经济上也是可行的。本工程的石墨化阴极采用了高压浸渍，二次焙烧等新工艺新技术，引进国外先进的串接石墨化技术，远比国内正在试生产的石墨化阴极质量高。半石墨质阴极配入30%以上的人造石墨，是本工程石墨化阴极的副产品，用量和质量均有可靠的保证，比采用外购石墨生产半石墨质阴极炭块的质量优良稳定，更要比一般的无定形阴极炭块质量优秀了。而且40万t/a的阴极炭块绝大多数属于无变形产品。因此，本工程的产品不论在国际和国内市场上，都具有相当大的竞争能力。1.2.3.4设计的指导思想按照2005年4月中旬中铝股份公司领导的指示“项目起点要高，技术及装备水平要世界一流，产品质量达到国际先进水平”的精神，作为本项目设计遵循的原则。1.2.3.5生产规格及产品方案1.半石墨质阴极炭块11000t/a，3390×660×450mm2.石墨化阴极炭块11000t/a，3390×660×500mm3.阴极糊类(周围捣固糊、炭块间捣固糊、炭棒捣固糊、炭胶等)3000t/a。1.2.3.6建设条件1.厂址:利用现有山西碳素厂的生产厂地，布置阴极生产线。2.电源介休市有3个变电所(1)介休变电所距厂区7～8kmA.110kV有4条进出线，总容量：40000kVA×3=120000kVA均已占满，到山碳的110kV进线为150mm2，目前只送30000kVA。B.35kV主变为31500kVA，110/35kVA，85年投入运行。C.10kV主变为31500kVA，110/35kV，共有10个间隔，其中1个为山碳的826备用电源。(2)绵山变电所距山炭约3kmA.110kV容量为40000kVA，已无空余容量。B.220kV容量200000kVA。(3)北辛武变电所在介休北距厂十余公里。容量为110kV，40000kVA×2=80000kVA。(4)晋中电力分公司电力分公司认为，北辛武及绵山变电所都有一定的局限性，建议在介休变电所扩容，改造到山碳的110kV线路。因此本工程的电源拟采用介休变电所的110kVA电源。3.水源拟采用厂内打深井供水4.燃料(1)天然气介休境内没有天然气管路通过，根据华泰天然气的用量，省天然气公司晋南分公司认为用量太小，难于接受供气任务。(2)周围工厂的煤气金昌公司距厂区1km，年产焦炭60万t，生产焦炉煤气30000Nm3/h,煤气成分为：H2 CH4 CO CnHm CO2 N2 O254-59 23-28 5.5-7 2-3 1.5-2.5 3-5 0.3-0.7%热值为：3600—4000kcal/Nm3但焦化厂生产不稳定，受市场影响很大，因此把燃料建立在周边的焦炉煤气上，具有很大的不确定性。在初步设计阶段再作过细工作。(3)重油根据上述情况，暂拟采用重油。但介休地区没有重油的经营部门，需要外购。1.2.4设计结果1．本工程的主导方案为：11000t/a石墨化阴极炭块11000t/a半石墨质阴极炭块（含人造石墨30%以上）3000t/a阴极糊。生产半石墨阴极炭块和阴极糊的人造石墨，全部由生产石墨化阴极炭块的副产品供给，不需外购，降低了生产成本。主要技术经济指标见下表。2.本工程可供选择的过度方案:22000t/a半石墨质阴极炭块(含人造石墨30%)3000t/a阴极糊如果已经建成了原料仓库、沥青熔化、煅烧、生阴极制造、焙烧、机械加工等主要生产工序，高压浸渍、二次焙烧、石墨化工序等尚未完全建成，先可按该过度方案安排生产。但此时需要外购电煅无烟煤及人造石墨碎等，经济效益要差一些。其主要技术经济指标见下表。从主导方案及过度方案的比较中可以看出,主导方案的经济效益明显优于过度方案.电解铝工业的发展又迫切需要石墨化阴极炭块,因此应优先实施主导方案。3.产品拓展本阴极生产线工程主导方案的技术采用与石墨化电极类似的技术，只要变更原料，在浸渍和二次焙烧工序再作些调整和改造，在串接石墨化工序更换一些设备，就可以生产高功率石墨电极和超高功率石墨电极。但机械加工工序必须增加全套的电极本体加工生产线和接头加工生产线。因此，如果一旦石墨化电极市场看好，也是有可能转入电极生产的。1.2.5存在问题1.对国内，国际市场的供需预测较粗糙，特别是对国际市场，了解很不全面。2.从目前掌握的国内国际市场看，从产量上没有进入的空间，需求量远小于供应量，不存在有市场空间允许本项目简单进入。必须树立挤市场的概念，既然市场上仍有产品供应，而且大部分产品为低品位的,说明该产品社会上仍有需求，项目只有靠优质、价廉与别的产品竞争代替普通产品，挤入市场，占有一席之地，项目才能立于不败之地。3.由于是在老厂内部建设，因此总平面布置受到一定限制，为了实施能够摆下的大前提下，有些地方在局部看来不尽合理。4.由于时间关系，没有签订供电意向书。5.由于国内没有成熟的先进串接石墨化技术，需要从国外引进技术，但该项技术属极端保密的技术，如引进该技术还要做大量的工作。6.在确定重油供应厂商时，仍要积极地作周边焦炉煤气供应单位的调研工作，评估可靠性。7.新建厂区与生活区较近，要取得当地环保部门认可。2.市场分析2.1概述阴极碳块具有耐高温、耐腐蚀、导电等特性，在铝电解槽等高温冶金炉中得到广泛应用。在电解铝行业中，阴极材料是制作电解槽内衬和大修时的重要材料。根据原料和热处理工艺的不同，阴极碳块按工业界(炭素厂、铝厂)经验可分为四类：第一类为无定形，第二类为半石墨质，第三类为半石墨化，第四类为石墨化。其中：无定形炭块在当今国际市场已属淘汰产品,只有少数发展中国家采用；半石墨质炭块在西欧和北美及其它地区大中先进槽型使用最多的一类，应用较广泛；石墨化炭块应用于现代大容量高效型铝电解槽，是阴极碳块的发展方向，目前国外的预焙槽已有40%采用石墨化阴极炭块作底块。我国是铝生产大国，也是世界铝用阴极碳块主要生产国之一，但我国批量生产阴极制品的时间虽然有50多年，但质量和研究水平多年来一直落后于国际先进水平。研究和开发高品质阴极碳块，特别是节能、长寿、运行稳定的阴极碳块，不论从经济角度还是从中国铝工业发展战略的高度来看，都是十分紧迫和必要的，是实现我国铝工业可持续发展和生存的需要。2.2国外阴极市场2.2.1国外阴极生产状况近十几年来，国外在阴极碳块方面，投入了大量人力、物力，在科研上有了实质性的突破，取得了显著的成效并投入生产实践，产量不断提高，极大地推动了铝工业的发展。国外高档碳块的电解槽寿命目前已达到2500天以上,而国内大部分阴极碳块的槽寿命在1500天以下，显然这种差距是很大的。国外的阴极碳块生产主要集中在几个大型企业，下表是国外主要生产商的供应量：表1 国外主要阴极碳块商供应量从表1可以看出，铝用阴极炭块的主要生产厂家集中在欧洲，约占总产量的2/3以上。2.2.2国外阴极需求状况近几年国外对阴极碳块的需求不断增大，国外市场(不包括俄罗斯)2003年需求量达到12.3万吨，预计2010年将达到13.5万吨，详见表2。可见，今后几年在国外市场阴极碳块的需求量还将逐步增大。其中：北美洲和欧洲的需求量较大，中东及印度地区在未来几年会成为新的需求增长点。表2 国外阴极碳块需求量 单位：kt/a※不包括俄罗斯另外，俄铝计划在2013年的产量将达到500万吨，每年用于电解槽大修需要的高品质阴极碳块将达到5万吨左右。保守估计，到2010年国外共需要阴极碳块19万吨左右，参照2003年国外对阴极的各等级要求百分比，详见图一。可以预计到2010年国外对高品质的石墨质阴极碳块将需要3万吨左右，石墨化阴极碳块需要8万吨左右。图一2003年国外对不同级别阴极的需求量百分比※不包括俄罗斯2.3国内阴极市场2.3.1国内阴极生产状况上世纪末到本世纪初，中国的电解铝工业处于一个蓬勃发展的时期，电解铝产量以平均每年55万吨的速度递增，特别是2001年-2004年，电解铝每年增产产量均在100万吨左右，见图二。2004年电解铝产量达到667万吨，电解槽容量已发展到300～350kA，基本赶上了世界先进水平。但是在许多关键性技术指标上，诸如电流效率、吨铝电耗、槽寿命等方面，与国际先进水平的差距仍然较大，这其中与我国阴极碳块的质量不高有很大关系。图二近年国内电解铝产量统计阴极材料作为铝电解槽建设中必须的筑炉材料，紧跟电解铝工业快速发展的步伐，近年来需求量大增。一些资深的阴极生产企业抓住契机，迅速扩大产能。同时，许多民营企业充分利用当地资源也大举进入阴极行业。仅2001-2003年，由于民营企业的参与，全国新增阴极碳块产能高达15多万吨，最终造成全国的阴极碳块产量迅猛增加。据不完全统计，截止2003年底全国共有生产阴极制品的企业30余家，阴极制品产能45.9万吨(包括在建和拟建)。表3 国内半石墨质阴极制品产能状况分布从表3中可以看出：我国铝用阴极材料的产地主要集中在山西省，产品产量占全国的58.8%，位于二、三位的河南省、贵州省各占7.6%、5.7%左右。在这些产能中，低价劣质的阴极产品不在少数。目前国内阴极碳块的质量参差不齐。普通质阴极碳块、所谓半石墨质阴极碳块(石墨碎10%左右，实际上仍属无定形炭块)很成熟，目前在产量中占主导。半石墨质阴极碳块(石墨碎30%及以上)已批量生产，用于国内新型大型槽及部分出口。石墨化阴极碳块正在试生产，部分企业已具备生产能力，但经验有待摸索。2.3.2国内阴极需求状况铝行业是阴极材料的主要需求市场，我国铝工业的飞速发展,拉动了对阴极材料需求的快速增长。进入二十一世纪，我国铝行业连续几年保持了快速增长的势头。2004年,我国电解铝产量达到667万吨,同比增长20.3％。随着我国电解铝工业的高速发展,铝用阴极产业成为新的投资热点,国内纷纷投资兴建阴极厂，这些增长的产能使得我国的阴极材料的产量大幅上涨。按每建设1万吨/年电解铝厂，需用350吨左右阴极碳块计算：从1998年-2004年，新增电解铝产量423万吨，共消耗阴极碳块约15。万吨，阴极年需求量将达到18万吨左右。在产品的需求种类上，由于国内电解铝企业近两年处境困难、竞争激烈，多数企业采用了质量较差、价格较低的阴极材料，有的甚至采用普通阴极，使得我国阴极材料的大部分产能也主要集中在低品位的阴极材料上，产品大大过剩，而能满足于大型电解槽的高质量碳块又十分短缺。目前国内能生产适用于大型电解槽要求的阴极碳块，只有贵州、山西等少数几个企业。另外，为了获得更大的利润空间，每年除提供国内电解铝行业十几万吨半石墨质阴极碳块外，往国际市场供应的高质量阴极碳块量也达几万吨，主要出口俄罗斯、印度及欧美等国家。高质量的阴极产品出口国外，是未来几年较好的发展方向。2.4本项目竞争力分析本项目年产2.2万吨阴极炭块，因其规模、工艺、地理等条件，相对于国内其它企业具有以下几点优势：1.地理优势华泰公司位于山西省中部的介休市，南同蒲铁路、大运公路、108国道和祁临高速公路分别从公司南北两侧毗邻而过，交通运输十分便利。2004年我国有23个省有电解铝工业，其中产能最大的河南省(211万t/a)和山东省(100万t/a)距离华泰公司的距离都比较近，公司周边有、豫港龙泉铝业、焦作万方铝业、包头铝业、东方希望、信发铝业等十多家大型企业,这些企业大多采用大型电解槽，对阴极的质量要求较高，在未来几年可成为产品的主要销售方向。2.高质量阴极产品市场逐步被看好在近几年内，由于电解铝迅猛增产，阴极产品也随之增产，目前国内市场出现了供大于求的状况。但随着兰铝等国内大型电解铝企业对高品质的阴极材料的兴趣越来越浓，高质量阴极产品市场逐步被看好。例如：2004年国内合资组建了年产13万t电解铝的加宁铝业公司。该公司按照国外企业对电解槽使用寿命较长的要求，会采用高品质的阴极碳块，本项目投产后所生产的高品质产品可以被采用。另外，由于本项目产品定位于高质量的半石墨质和石墨化阴极材料，产品质量可以基本达到国外要求。如果得到国外厂家认可，市场前景会比较乐观。可以预计，未来几年高质量的半石墨质甚至全石墨化阴极材料会成为我国电解槽内衬的主要发展方向。3.质量与规模优势截止2004年底，国内阴极厂家产量多为1万t左右，真正具有规模优势的厂家很少。多数厂出于成本过高以及急于获得投资回报等问题的考虑，没有采用电煅炉等较为先进的设备，在质量控制上难以得到保证。本项目立足于生产高质量的半石墨质和石墨化阴极碳块，生产工艺也较为成熟可靠，高品质的原料供应稳定。在国内没有形成一定市场规模的情况下，相对其它企业在规模和产品质量上有较大优势。4.企业影响力和技术优势华泰公司的前身为山西炭素厂，有30多年的炭素生产历史，有完整的技术检测和分析系统，有山西省规模最大、实力最强的炭素技术中心，为企业的生产提供了较好的技术保障。公司目前与郑研院联合研制高石墨含量的阴极特大块，具有一定的工业性研究能力，对于延长电解槽寿命、降低电解槽维修费用的研究与开发，也有一定的优势。1995年公司生产的铝用阴极碳块获得国家发明奖，并确认为山西省名牌产品，大规模异型优质铝用阴极块获得96年国家新产品奖。为企业在行业内赢得了良好的口碑，市场上享有一定声誉。华泰公司现为中国铝业股份有限公司控股，中铝公司优异的经营业绩、快速扩张的发展势头、广阔平台和行业优势是华泰公司的坚强后盾，这是其它阴极企业不可比拟的优势。2.5产品价格近年来随着我国电解铝产量的增加，对阴极材料需求的不断增加,国内阴极行业出现了大批民营企业，原有的阴极企业也不断扩充产能，为阴极材料的价格带来不小的波动。(加计增值税为8400元/t)。加计增值税为18000元/t)。3.阴极生产工艺3.1概述随着电解铝技术的进步，大型电解槽不断出现，对阴极炭块的要求也越来越高。由于普通阴极炭块电阻率高，寿命短，这种产品正在逐渐被淘汰。目前，世界各国使用的铝用阴极炭块主要有：半石墨质和石墨化阴极炭块。3.1.1半石墨质阴极炭块半石墨质阴极炭块以无烟煤为主要原料，经过1800～2000℃的高温煅烧，再配入10%左右的人造石墨，其电阻率低于45Ω.mm2/m，电解槽设计寿命为1500天。我国160～300KA电解槽均使用这种炭块。3.1.2石墨化阴极炭块石墨化阴极炭块以石油焦为主要原料，经过煅烧、成型、一次焙烧、高压浸渍、二次焙烧，然后再经2500～3000℃以上高温石墨化处理后制成。其电阻率低于15Ω.mm2/m，同时，保证具有一定的抗冲刷性能，槽寿命可达2500天以上，吨铝电耗进一步降低，提高了热导率，有利于电解槽散热，改善了电解槽的热场。目前，一些工业发达国家使用这种炭块。3.2规模本工程生产规模为22kt/a阴极和3000t/a糊料，其中22kt/a阴极包括：11kt/a半石墨质阴极和11kt/a石墨化阴极。3.3产品规格3.4阴极炭块的质量标准3.4.1半石墨质阴极炭块质量标准(YS/T287-1999)3.4.2石墨化阴极炭块国内尚无质量标准，其参考指标如下：3.5原材料质量标准3.5.1无烟煤质量标准3.5.2煅后无烟煤质量标准3.5.3延迟石油焦标准(SH0527-92)注：水份不作为考核依据。3.5.4改质沥青质量标准(YB/T5194-93)注：水份不作为考核依据。3.5.5煤焦油质量标准(GB/T3701-83)3.5.6冶金焦质量标准3.5.7浸渍沥青质量标准3.6阴极生产工序半石墨质阴极生产工序有：原料仓库、沥青熔化、无烟煤煅烧、生阴极制造、焙烧、机加及成品库、化验室等3.7工艺方案及工艺过程3.7.1原料仓库本工程设计建设一108×30米机械化原料仓库，其中60米存放石油焦、无烟煤、存放量45天。其余48米存放固体沥青，存放量60天。阴极生产所用的原料分别由汽车运来，卸入原料库。石油焦和无烟煤由抓斗桥式起重机抓入带格筛的料斗中，经过齿辊破碎机粗碎后，分别送入罐式炉和电煅烧炉内高温煅烧，固体沥青运往沥青熔化。3.7.2煅烧目前，国内煅烧设备主要有三种：回转窑﹑罐式炉﹑电煅炉。回转窑机械化程度高，占地小，产能大，但烧损大；罐式炉产量小，占地广，但烧损小，产量灵活；电煅炉煅烧温度高，质量稳定，产量小。本设计无烟煤煅烧选用2台电煅炉，煅烧温度为1800～2000℃，石油焦煅烧选用1台4组八层火道的罐式炉，煅烧温度为1300℃。电煅炉为直流炉，直流容量1350kW，电耗900～1000kWh/t。无烟煤经过1800～2000℃的煅烧，煅后煤连续排放，排料温度低于200℃，然后用输送设备送至煅后料仓贮存。煅烧过程中排出的挥发份经过燃烧后排入大气中。罐式炉由电动小车加料，煅后焦排放温度低于100℃，然后经输送设备送至煅后料仓。煅烧过程中的烟气进入余热锅炉后，排放到大气中。3.7.3沥青熔化。煤焦油在沥青熔化库贮存，在沥青熔化库内完成阴极用沥青软化点的调整。熔化好的沥青由沥青输送泵打入生阴极沥青高位槽内。3.7.4生阴极制造为保证生阴极质量，本工段拟引进配料系统预热、强力混捏冷却机和振动成型机。3.7.4.1中碎筛分设4套破碎、筛分系统，分别处理无烟煤、石油焦、半石墨质炭块返回料和石墨化炭块返回料。无烟煤和石油焦由各自料仓进入破碎筛分系统后，分出各种粒度，进入相应的配料仓备用。半石墨质炭块返回料和石墨化炭块返回料分别进入各自破碎筛分系统，废品大块返回料进500吨液压破碎机和反击式破碎机两级破碎后，再进振动筛进行筛分。3.7.4.2磨粉3.7.4.3配料、混捏本系统采用间断式配料，引进两套配料系统和两台强力混捏设备，分别处理无烟煤和石油焦。强力混捏设备包括：干料预热﹑糊料混捏﹑糊料凉料。按配方配好的干料送入干料预热器，加热到180℃，然后进入强力混捏机，同时加入沥青，混捏温度保持在180℃，经过一段时间后，喷入定量的水冷却，降低糊料温度，混好的糊料温度为145±5℃，然后送入成型机的保温糊料斗备用。以上工序采用PLC连锁控制。3.7.4.3成型本设计选用引进振动成型机一台,国产3500t挤压机一台。3.7.5焙烧生阴极焙烧选用2台36室带盖的环式焙烧炉，4个火焰系统，8室运转，焙烧曲线为360～380小时，焙烧温度～1300℃，引进燃烧控制系统，降低焙烧的能耗。焙烧炉用冶金焦作填充料，冶金焦在填充料加工部处理后，粒度为2～6mm，可反复利用，出炉后的炭块粘有填充料，清理后集中堆放。焙烧炉排出的烟气经过净化处理后，达标排放。3.7.6高压浸渍为提高石墨化阴极炭块的质量，减少孔隙度，焙烧后的炭块进入高压浸渍工段，采用沈阳院开发的抽真空高压浸渍技术。本设计选用一套浸渍机组，浸渍罐长11.5m，每次浸3筐。经过清理后的焙烧阴极，用车辆运入浸渍车间堆场，再用吊车和人工辅助将阴极装入浸渍筐，装完筐的产品整筐吊入电极预热炉进口的输送辊道上。通过顶推机送入预热炉，热风炉产生的400～500℃的烟气在预热炉内将阴极加热到300℃。预热好的阴极被送入浸渍罐，关闭罐门后，用真空机组抽真空，当浸渍罐内的压力达到1300～3000Pa时，开始向浸渍罐内注入浸渍剂。浸渍剂注入结束后，关闭真空系统，利用沥青加压泵继续向浸渍罐内注入沥青，并用浸渍剂做介质加压，使浸渍罐内的压力升到1.47MPa。在设定的时间内根据浸渍压力变化，加压泵自动开启与停止，使浸渍罐内的压力保持在1.27～1.47MPa之间。浸渍结束后，阴极块被推入冷却室，直接喷水冷却，冷却好的阴极块由吊车集中堆放。根据用户的要求不同，也可以把焙烧品先去石墨化，然后再进行浸渍及二次焙烧。3.7.7二次焙烧浸渍后的阴极块全部进行二次焙烧，采用沈阳院的专利技术。本设计选用沈阳院新型环式二次焙烧炉，阴极焙烧温度600～800℃，焙烧挥发份引入燃烧系统，充分燃烧后，直接排入大气。3.7.8石墨化石墨化工段引进国外先进的内串石墨化技术，本设计采用2套直流石墨化系统，并引进多功能天车。二次焙烧或一次焙烧后的阴极块端部要清理干净并进行机加工，保证端面的垂直度平行度。然后将阴极放在石墨垫块上，在炭块端部抹上石墨膏后调整加压，产品经加压调整好后放入保温料，保温料厚度距离产品上部600～700mm。装好炉后，按给定的曲线送电，送电约25h后，温度达到2500～3000℃左右，石墨化电耗3000～3500kWh/t。炉子冷却36h以后，分层取料，170小时后出炉。出炉后的阴极块清除表面粘结的杂物，检查产品外形与电阻率。合格品运往机加车间，不合格品运往中碎处理。3.7.9机加及成品库本工程引进一套阴极加工生产线，另设一条国产加工生产线。合格的阴极块进入机加车间，炭块在铣床上进行四个侧面及铣槽划痕的工作，然后移到炭块切割机上进行端面加工，加工过程产生的加工碎运往中碎处理。加工好的炭块用天车集中堆放在成品库中。3.7.10化验室化验室完成对原料﹑中间产品﹑阴极炭块的检测和分析，确保各工序的质量。本工程引进部分国外先进检测设备。3.8本工程引进主要设备表3.9技术特点3.9.1混捏引进国外的先进混捏设备强力混捏机,完成糊料的混捏和冷却,提高了糊料的均温、均质性能。为了确保糊料的质量，一并引进国外的自动配料系统。3.9.2成型为了确保生产特大块3600×680×510mm的产品质量,引进一套国外的振动成型机。另外配备一台国产3500t油压机，适应国内客户的多种需求。3.9.3焙烧引进国外的燃烧自动控制系统与国内的先进炉型配套,提高制品的均温性及节省能耗。3.9.4浸渍、二次焙烧这是本工程生产石墨化阴极优于国内其它厂家的独特技术。采用沈阳院的专有技术高压浸渍及专利技术二次焙烧，极大地提高了产品的质量，确保在国产石墨化阴极中的独特领先地位。3.9.5石墨化引进国外先进的串接的石墨化技术,可以实现液压系统与通电曲线之间的自动匹配运行,从而也可以根据用户的要求不同,调整制品电阻率的均一性。提高产品质量和降低电耗。4.公用工程4.1总图运输4.1.1区域位置4.1.1.1地理位置介休市位于山西省太原市以南约160公里，东经北纬介休市东邻平遥，南靠沁源，西望灵石，北和孝义、汾阳接壤。山西华能炭素责任有限公司2.2万吨阴极生产线厂址位于介休市东南角(原山西碳素厂厂址)，厂区距城区约2公里，厂区北侧距国铁同蒲铁路仅240米，东侧紧邻介休水泥制杆厂，南侧靠介洪公路。4.1.1.2自然条件气象介休市属暖温大陆性气候，主要参数如下：年最高气温 38.6℃极端最低气温 -24.5℃年平均气温 10.3℃极端最大降雨量 733.1mm极端最小降雨量 297.2mm年平均降雨量 493.9mm冻结深度 80cm主导风向西南风平均风速 2.2m/s4.1.1.3工程地质根据75年地质勘察报告所论述，厂区位于山前洪冲积扇的中部、地形较平坦，地质构成为第四系山前洪积—冲积物，故其地层为黄土状亚粘土。1.表土为耕地，局部为填土，其厚度0.5～1.0米。2.黄土状亚粘土，褐黄色，土质不甚均匀，局部会有少量的小砾石及黑色炭质，具孔隙，孔径为0.2～1.0mm，有虫孔，虫孔直径一般为0.2～0.5cm，孔隙和虫孔随深度的增加而减少。3.卵石夹亚粘土。卵石粒径一般为2-10cm，成分为石灰岩及石英岩。此层与下伏卵石层呈渐变过度，不普遍分布，该层厚度在3-5米以上。4.1.2总平面布置及竖向设计2.2万吨阴极生产线，布置在原有山西炭素厂厂区内。以厂区中部道路为界线，厂区西侧为本工程用地，将原有建构筑物全部拆除。保留厂区东侧现有的阳极生产系统。总平面布置充分利用现有用地范围，满足生产工艺流程，做到布局合理，物料运输流程通畅。总平面布置两个方案，两个方案总体布局变化不大，主要区别于是否保留现有的办公楼，招待所、家属宿舍楼。见总平面图。年产2.2万吨阴极炭块，主要生产车间及建筑物有：原料库、煅烧、生阴极、焙烧、高压浸渍、二次焙烧、石墨化、机加及成品库、综合楼、食堂及浴室等。方案1：厂区北侧铁路专用线以南依次布置原料库、煅烧、生阴极、焙烧、焙烧车间为双跨，机加及成品库。在焙烧东侧布置高压浸渍和二次焙烧，二焙南侧为石墨化，其它生产辅助设施靠近用户如循环水系统、整流所等。厂区配电系统布置在原有变电所区域内。综合仓库、检修、加压泵房、热媒锅炉房、污水处理等辅助设施布置在厂区西北侧。综合楼、食堂、浴室靠近现有厂区大门附近布置。方案2:保留现有办公楼、招待所宿舍。化验室设在综合楼内，机加成品库靠近现有铁路南侧布置。半成品运输距离较远。其它总平面布置与一方案基本相同。竖向设计由于在现有厂区拟建2.2万吨阴极生产线，厂区不需要整平。厂区排水采用暗管排水方式。排至厂区西北侧现有的排水管排出厂外。4.1.3厂区运输4.1.3.1厂外运输年运输量71663吨，其中运进46663吨，运出25000吨。一方案采用汽车运输，在厂区东北角大门设有50吨汽车衡，计量进出货物。本次设计不考虑运输设备。方案二采用火车运输，由于现有铁路专用部分线路已损坏，采用火车运输需修复铁路专用线。4.1.3.2厂内运输厂内运输包括工序之间的原材料、半成品、成品、更新设备及零配件等多种货物的运输，运输方式有道路运输、皮带运输，小车轨道运输及管道运输。4.1.3.3道路设计4.1.4厂区绿化及警卫绿化是保护环境，美化环境，改善工作劳动条件的一种有效措施。厂区绿化占地率不少于15%，现有厂区四周设有围墙，有两处大门并设有门卫。4.2给排水4.2.1本工程新增给排水量日用新水量1490m3/d其中：生产给水1470m3/d生活给水20m3/d日排水量66m3/d其中：生产排水48m3/d生活排水18m3/d循环用水量：14760m3/d4.2.2给水系统(1)水源本工程水源由业主自行打井供给，水质、水量均能满足要求。(2)厂区给水设施本工程新设一座二次加压泵房和两座400m3贮水池。其中消防贮水量为288ｍ3，生产及生活调节贮水量为512ｍ3。加压泵房内设生产、生活水泵3台，2用1备；设消防水泵2台，1用1备。(3)泡沫消防泵房因厂区内有重油储罐，故设计考虑设置泡沫消防泵房一座，内设泡沫消防水泵2台，泡沫发生器一套。4.2.3循环水系统本工程根据各专业的循环水量，根据工艺专业提资，设备冷却水采用循环供水，厂区设四个循环水系统，分别为整流所循环水、生阴极净浊循环水及煅烧循环水系统,保证水的复用率不低于90%。1.整流所循环水系统整流所循环水量为120m3/h。循环水泵房内设冷水泵3台，2用1备，设GBNL3-125型冷却塔2台，1用1备。循环水补充水采用经1台ZDF-8型软水设备软化的软水，为了保证水质，10%的循环水经1台高效过滤器旁滤处理。2.生阴极净循环水系统生阳极净循环水水量为65m3/h。循环水泵房冷水泵2台，1用1备，热水泵2台，1用1备，冷却塔2台，一用一备。循环水补充水采用经1台ZDF-2型软水设备软化的软水。为了保证水质，10%的循环水经1台高效过滤器旁滤处理。3.生阴极浊循环水系统生阴极浊循环水水量为110m3/h。生阴极浊循环水回水先经过除油沉淀池沉淀后再进入循环水泵房。循环水泵房设冷水泵2台，1用1备，热水泵2台，1用1备，冷却塔2台，一用一备。4.煅烧循环水系统煅烧循环水水量为320m3/h。循环水泵房内设冷水泵3台，2用1备，热水泵3台，2用1备，GBNL3-350型冷却塔2台，一用一备。4.2.4排水系统本工程的排水系统分生活污水排水系统和雨水、生产废水排水系统。生产、生活排水量为66m3/d，其中生活污水量为18m3/d，生产废水量为48m3/d。生活污水主要来自各车间生活室。生活污水经管网排至污水处理站，经处理后达标排至厂外。生产废水不含有毒，有害物质，符合国家二级排放标准，可不经处理直接与雨水合流排至厂外。4.3热力热力设施包括：空压站、热媒锅炉房、余热锅炉房、燃油锅炉房、重油库及油泵站、厂区热力管网等。4.3.1空压站炭素工艺、通风收尘等需要压缩空气作为动力。所需的压缩空气负荷为28.0m3/min，考虑各种损失及平衡因素，计算压缩空气总负荷为35.3m3/min。设计选用两台Q=43.9m3/min，P=0.75MPa的螺杆式空气压缩机，其中一台运行，一台备用。配套电机功率N=250kW，电压U=380V。设计选用二台冷冻式干燥机，对压缩空气进行干燥处理。其中一台运行，一台备用。冷冻式干燥机运行参数：Q=50m3/min，P=0.7MPa。配套电机功率N=9.0kW，电压U=380V。为了便于设备检修，站内设置SDXQ-3型手动单梁起重机一台，运行参数为：额定起重量Q=3t,跨度Lk=7.5m,起升高度H=9.0m。4.3.2热媒锅炉房碳素工艺中沥青熔化、生阴极等工序需用热媒油作为加热介质。所需的总热媒负荷为Q=10.7×106KJ/h(2972.2kW)，计入1.2系数，计算热媒负荷为Q=3566.7kW。因此，设计选用有机热载体燃油加热炉二台套，其单台额定负荷为Q=1800kW，P=1.0MPa，二台热媒锅炉同时使用。设计选用三个循环回路，主循环回路供油温度为290℃，二个二次循环回路供油温度分别为265℃、220℃。设计选用：主循环油泵三台(Q=200m3/h，P=0.60MPa,附电动机N=55kW,二用一备)、二次循环油泵二台(Q=160m3/h，P=0.6MPa,附电动机N=45kW，一用一备)、二次循环油泵二台(Q=200m3/h,P=0.60MPa,附电动机N=55KW,一用一备),注油泵一台(Q=15m3/h，P=1.13MPa,附电动机N=7.5kW)。日用油箱V=1m3一个。考虑防火的安全要求，在热媒锅炉房外防火安全距离之外设置储油槽一台，储油槽容积V=20m3,储油槽设置在-3.5mm地坑，地坑上设置遮雨棚。在生阴极工段用热设备及管道最高标高1.5m以上处设置膨胀槽一台(V=8m3)。本工程热媒锅炉的燃料为重油。4.3.3余热锅炉房工艺罐式煅烧炉生产过程中排出大量高温烟气，其烟气参数如下：烟气量：Q=9000Nm3/h排烟温度：t=900-1000℃为充分利用烟气余热，节约能源，在煅烧炉尾部设置一台余热锅炉。根据煅烧炉的排烟参数，经平衡计算，设计选用余热锅炉一台，运行参数如下：蒸发量: D=3.5t/h锅炉排烟温度: t=200℃饱和蒸汽压力: P=0.60MPa余热锅炉房的热力系统设备由余热锅炉、全自动钠离子交换器装置、热力除氧器、连续排污膨胀器、定期排污膨胀器、锅炉给水泵、除盐水箱等组成。设计选用全自动钠离子交换器装置一台套,参数为:Q=4.0m3/h，附电动机N=0.40kW;选用低位热力除氧器一台，除氧器除氧能力为4t/h，能够满足锅炉给水要求。还设置了锅炉给水泵二台,其中一台运行,一台备用,单台参数为:Q=6.3m3/h，P=0.75MPa,附电动机N=4.0kW;除氧水箱V=10m3一个。在锅炉尾部设Q=20000Nm3/h除尘器一台，除尘效率达90%以上，以使烟气达到排放标准。除尘器后部设有Y4－73－11№22D型引风机一台，单台参数：Q=23000m3/h，P=1651Pa，电机功率N=22kW。烟气由引风机经烟囱排入大气，烟囱上口内径ф800，高35m。非采暖期热负荷为3.5t/h。在非采暖期余热锅炉即可满足供热要求。4.3.4燃油锅炉房为满足锅炉给水要求,水处理间内设置了全自动钠离子交换器装置一台套,参数为:Q=4.0m3/h，附电动机N=0.40kW;选用低位热力除氧器一台，除氧器除氧能力为4t/h，能够满足锅炉给水要求。还设置了锅炉给水泵二台,其中一台运行,一台备用,单台参数为:Q=6.3m3/h，P=0.75MPa,附电动机N=4.0kW;除氧水箱V=10m3一个。另外,暖通专业要求采暖热介质为95/70℃热水,热负荷1350kW,设计选用整体式换热机组一台套,参数为：P=0.6MPa,F=8m2，产热量1630kW。配套循环水泵二台，参数为：流量Q=56m3/h，压力P=0.30MPa，电机功率N=7.5kW，其中一台运行，一台备用。配套补水泵一台，参数为：流量Q=7.5-15m3/h，压力P=0.525-0.48MPa，电机功率N=5.5kW。本工程燃油锅炉的燃料为重油。4.3.5重油库及油泵站炭素工艺生产、热媒锅炉及蒸汽锅炉所用燃料均为重油，其总耗油量为30.4t/d，设计确定重油库规模为三台V=500m3重油罐，其中二台用于加热及日用，另一台用于储存。重油由汽车油罐车运至厂内，按14天储量计。为降低重油的粘度，增强其流动性，在重油罐内设油罐加热器F=40m2。重油库设置油泵站一座，油泵站内设置供油泵三台(Q=3.60m3/h,P=1.0MPa,附电动机N=2.2kW，二运一备)。设置污油泵一台，其参数为Q=3.6m3/h,P=1.0MPa,附电动机N=2.2kW。供油泵及污油泵入口前分别设置一个油过滤器。供油泵将重油输送至各个工段。从重油罐排污孔排出的污油排至设在油泵站外的污油池中，污油池内设有加热器，将污油加热使其油水分离，由污油泵将分离出的油送回重油罐。以确保将重油输送至各用户。4.3.6厂区热力管网厂区热力管网包括：蒸汽管道、凝结水管道、采暖供、回水管道、压缩空气管道、热媒油管道、重油管道等。除压缩空气管道不需要保温外，其它管道均需保温，保温材料为硅酸盐类制品。热媒油管道采用架空敷设，其余管道均采用地沟敷设。4.4采暖通风4.4.1设计依据1.《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-20032.《工业企业设计卫生标准》GBZ1-20023.《大气污染物综合排放标准》GB16297－19964.《工作场所有害因素职业接触限值》GBZ2-20025.工艺及有关专业对本专业的要求4.4.2气象资料1.冬季采暖天数：130天/年2.冬季采暖室外计算温度:Tnw=-11℃3.冬季通风室外计算温度:Tdf=-5℃4.夏季通风室外计算温度:Txf=28℃5.冬季空调室外计算温度:Tdk=-14℃6.夏季空调室外计算温度:Txk=32.3℃7.大气压力(平均):冬季P=92.04kPa 夏季P=93.50kPa8.室外风速(平均):冬季:V=2.6m/s 夏季:V=1.6m/s9.室外计算相对湿度:冬季空调49%最热月平均71%4.4.3设计原则及方案(一)采暖1．本地区属于集中采暖地区，按规范及工艺专业要求，设计集中采暖系统。2．采暖室内设计温度：生产车间5～18℃行政福利设施12～25℃3.采暖热媒为95/70℃热水，热源由厂热网供给。4.采暖系统采用钢制复合式散热器。采暖形式可视现场情况采用单管、双管系统或水平串联式。5.采暖负荷表(二)通风除尘对生产过程中产生的余热．粉尘等按环保要求，根据不同情况，分别予以处理．1.通风(1)焙烧等有余热产生的工序，由于生产设备散发大量余热无法利用，均设避风天窗等自然通风措施予以排除。(2)化验室、配电所、循环水泵房等设机械通风系统。2.除尘由于阴极生产过程中散发大量粉尘，设计对产尘设备加设密闭罩，并对排尘点抽风，防止粉尘外逸。对含尘空气采用高效袋式除尘器进行净化(机加车间采用旋风+袋式除尘器)，处理后的净气排入大气，以使室内环境达到国家规定的卫生标准，净化后的气体达到国家规定的排放标准。除尘系统基本按生产工艺流程划分，采用相对集中式系统。除尘系统收下粉尘，符合生产要求者返回工艺流程中，其余采用集中返尘方式处理，尽量减少二次扬尘。3.沥青烟治理在沥青熔化工序生产过程中产生大量沥青烟气，采用电除尘器对沥青烟气进行净化；对生阴极混捏成型工序中产生的沥青烟气，采用以焦粉为吸附剂的干法净化系统，净化后尾气均排入大气，并达到国家规定的排放标准。4.通风、除尘系统治理措施4.4.4全厂暖通设计指标采暖总耗热量:1323kW通风、除尘总风量:364000m3/h用电总量:1260.5kW压缩空气用量：15m3/min4.5烟气净化4.5.1概述本设计是为阴极焙烧炉所做的烟气处理系统。在阴极炭块焙烧生产过程中,散发的有害物对人类及动植物都有极大的危害。为保护环境,防止污染,必须将其处理掉。焙烧烟气中所含的有害物主要有沥青焦油,粉尘和二氧化硫等。4.5.2设计方案来自焙烧炉的烟气首先要进入全蒸发冷却塔进行喷雾降温。烟气冷却的目的有二个,其一是降低电阻率,其二是将一部分气态焦油冷凝成液态焦油(因干电捕对气态焦油净化效率为零)。控制冷却后烟气温度在100±5℃进入电捕焦油器,经电捕焦油器净化后的烟气通过引风机送入烟囱排入大气。电捕焦油器捕集下来的焦油物质定期排入贮油罐,为了满足排放要求,采用三电场电捕焦油器提高净化效率。当冷却系统或电捕焦油器检修时,为保证焙烧炉正常生产,烟气经旁通风机引入烟囱。当风机检修、人为烧烟道或烟道着火时,烟气直接进入烟囱排入大气。拟设计两套相同烟气处理系统,下面为一套系统的设计参数及设备选型。4.5.3主要设计参数烟气量 40000Nm3/h烟气温度 250℃烟道出口负压 -2500Pa烟气中有害物含量焦油: 3000mg/Nm3粉尘: 100mg/Nm3净化效率沥青焦油: 99%粉尘: 92%4.5.4主要设备选择(1)主排烟机引风机Y4-73-12NO.14D 2台(1台旁通用)Q=90500m3/hH=3940Pa附电机Y315M2-4 2台N=200kW380V(2)电捕焦油器F=30m2卧式三电场电捕焦油器 1台(3)冷却塔φ3.2mH=23m 1座(4)阀架 1台喷水量 4.5m3/h4.5.5净化后烟气排放指标焦油 30mg/Nm3粉尘 8mg/m34.5.6主要技术经济指标水耗: 5.5m3/h每吨炭块耗电: 62.5kWh4.6检修设施及仓库4.6.1设计原则以上机械备件均外购解决。为保证生产设备的正常运行,厂内设检修间。主要生产工序设检修站。本工程设综合仓库,用于贮存各种备品、备件及其它检修工作的各种材料。本工程运输车辆的大、中修理外协解决。本工程不设汽柴油库及加油站。4.6.2设计内容一般机械设备为两级检修体制,设备的小修和维护由主要生产工序设检修站完成,设备的大、中修由检修间完成。1)检修间为满足厂内机械设备、各种炉窑内衬等的修理,本厂设检修间。检修间由机修、炉修组成。a)机修负责零、配件的制做和大型机械设备的大、中修理。主要设备有牛头刨床、普通车床、摇臂钻床、LD型电动单梁起重机等。b)炉修按需要确定检修间厂房建筑参数为:主跨宽12m,副跨宽6m,起重机轨顶标高为7.5m,长60m。总面积1080m2。2)检修站设备的小修和维护等由主要生产工序检修站负责。主要设备有:电焊机、台钻、砂轮机等。3)仓库厂内设有综合仓库,包括备品备件库、耐火材料库、润滑油库、五金工具和劳保用品库。用于存放各种物品。内设LD型电动单梁起重机等。按需要确定综合仓库库房建筑参数为:跨宽12+12m,起重机轨顶标高为6.5m,长60m。总面积1440m2。5.电力5.1电力专业本工程为山西华泰碳素有限责任公司2.2万吨/年阴极生产线工程,本预可研根据碳素工艺的配置通过技术经济比较,供中铝公司主管部门审批。2.2万吨/年高档阴极生产线设计内容为：1.1万吨/年半石墨质阴极及1.1万吨/年石墨化阴极生产线。根据山西华泰碳素有限责任公司提供的场地,工艺与总图专业进行了配置,全厂总图布置详见总图专业图纸。5.1.1负荷性质及供电5.1.1.1负荷性质本方案主要由两大部分组成,即一部分由原料加工制备、贮存、输送及沥青熔化、煅烧、生阴极、焙烧、机加等主要生产工序及中央变电站、加压泵房、循环水泵房、锅炉房、余热锅炉房、空压站等辅助设施组成。另一部分由石墨化、高压浸渍、二次焙烧等组成。中央变电站、加压泵房、整流所循环水泵房、煅烧循环水泵房、石墨化循环水泵房按一级用电负荷考虑,其它用电负荷均按二级用电负荷考虑。5.1.1.2供电原山西碳素厂有一座中央变电站,主变为16000kVA,110kV进线,另有一10kV备用进线约为3000kVA。但该变电站投入运行已30多年,杆塔、线路、电气设备及建筑