《炭素厂工艺设计规范 GB 50765-2012》

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中华人民共和国国家标准

炭素厂工艺设计规范


Design code for carbon plant
GB 50765-2012

主编部门:中国有色金属工业协会
批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部
施行日期:2 0 1 2 年 1 2 月 1 日

中华人民共和国住房和城乡建设部公告
第1406号

关于发布国家标准《炭素厂工艺设计规范》的公告


    现批准《炭素厂工艺设计规范》为国家标准,编号为GB 50765-2012,自2012年12月1日起实施。其中,第6.2.3、6.3.4、6.7.5、6.9.2条为强制性条文,必须严格执行。
    本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。

中华人民共和国住房和城乡建设部
二〇一二年五月二十八日


前言


    本规范是根据原建设部《关于印发<2006年工程建设标准规范制订、修订计划(第二批)>的通知》(建标[2006]136号)的要求,由贵阳铝镁设计研究院有限公司会同有关单位编制完成的。
    本规范在编制过程中,编制组经广泛调查研究,认真总结实践经验,参考国内外相关的标准,并在广泛征求意见的基础上,最后经审查定稿。
    本规范共分6章,主要技术内容包括:总则,术语,原材料、辅助材料与燃料,生产工序与技术要求,主要设备选择,车间设计等。
    本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。
    本规范由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释,由中国有色金属工业工程建设标准规范管理处负责日常管理,由贵阳铝镁设计研究院有限公司负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见和建议,请寄送贵阳铝镁设计研究院有限公司(地址:贵州省贵阳市金阳新区金朱路2号,邮政编码:550081),以供今后修订时参考。
    本规范主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人:
    主编单位:贵阳铝镁设计研究院有限公司
    参编单位:沈阳铝镁设计研究院有限公司
              中国铝业公司贵州分公司
              宁夏青铜峡铝业股份有限公司
    主要起草人:谢斌兰 龚石开 谢志群 孙 舫 张林德 蓝 涛 崔银河
    主要审查人:孙 毅 范跃进 王 斌 郑建华 陶 霖 刘风琴 包崇爱 路增进

1 总 则


1.0.1 为统一炭素厂工艺设计的技术要求,推动技术进步,提高设计质量和效率,制定本规范。

1.0.2 本规范适用于新建、改建和扩建的大、中型冶金及化工炭素厂工艺的设计。

1.0.3 炭素厂工艺设计应积极采用先进的新工艺、技术、设备和材料。新工艺的采用,应有主管部门批准的半工业性试验或工业性试验的鉴定书。

1.0.4 炭素厂工艺设计应做到资源的综合利用,生产中不合格的料和余热应回收、利用。

1.0.5 炭素厂主要设备的选择及专用炉窑的设计,在满足工艺需要的条件下,应符合高效、节能、可靠、耐用及维修方便等要求,并应采用标准、定型设备和材料。

1.0.6 炭素厂应设厂、车间、工序三级计量装置。

1.0.7 炭素厂工艺设计应符合有关安全、职业健康、环保与防火等要求,并应采取相应的防护措施。

1.0.8 炭素厂工艺设计除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。


2 术 语


2.0.1 粗碎 primary crushing
    指炭素材料生产中主要原材料生石油焦或无煤烟等破碎到符合各种煅烧所需粒度要求的工艺过程。也包括生产中返回流程的大块生制品、焙烧品或石墨化品破碎到适合于通用输送设备输送的粒度的工艺过程。

2.0.2 煅烧 calcining
    指各种炭质原料在高温下进行热处理,排出其中的水分和挥发分,并相应地提高原料的物理化学性能的工艺过程。

2.0.3 中碎 middle crushing
    指经过煅烧后的石油焦或无烟煤以及返回流程的各种物料等经过第二次或第三次破碎,达到干料配方所需的粒度的工艺过程。

2.0.4 细碎 grinding
    指主要原材料煅烧后石油焦或无烟煤等经过磨粉达到配料所需的粒度的工艺过程。

2.0.5 筛分 screening
    指生产过程中将煅烧后的石油焦、无烟煤等以及返回流程的各种物料分级,达到配料或生产过程中下道工序所需的各种粒度的工艺过程。

2.0.6 沥青熔化 pitch melting
    指作为粘结剂或浸渍剂用的固体煤沥青通过间接加热方式转化为液体沥青的工艺过程。

2.0.7 混捏 mixing
    指规定比例的各种粒级的炭质干物料和定量的粘结剂在一定的温度下混合、捏和成可塑性糊料的工艺过程。

2.0.8 成型 forming
    指炭素糊料在模具内通过外部压力及交变振动力作用下产生塑性变形,最终成为具有一定外形尺寸及较高密实度的生制品的工艺过程。

2.0.9 焙烧 baking
    指生制品在填充料保护下进行高温热处理,使沥青炭化并与骨料及粉料形成有机结合、达到所需物理化学性能的工艺过程。

2.0.10 浸渍 impregnating
    指在一定温度下通过先抽真空、再加压,迫使液态浸渍剂浸入炭制品孔隙中,使其密度提高的工艺过程。

2.0.11 再焙烧 rebaking
    指对浸渍后的焙烧品进行再次焙烧,使浸入焙烧品孔隙中的浸渍剂炭化的工艺过程。

2.0,12 石墨化 graphitizing
    指焙烧或再焙烧后的半成品在石墨化炉中通过电加热达到2500℃以上高温,使碳网格微晶尺寸增大、晶格层间距缩小,晶格常数接近天然石墨,从而获得制品所需的物理化学性能的工艺过程。

2.0.13 机械加工 machining
    指将经过焙烧或石墨化后的半成品按成品要求的形状和尺寸进行机械加工,制成符合要求的炭素制品的工艺过程。


3 原材料、辅助材料与燃料


3.1 原 材 料


3.1.1 生产石墨制品类用石油焦,应符合现行行业标准《延迟石油焦(生焦)》SH 0527中一级品和合格品中1A或1B焦质量指标,其中硫分不应大于0.5%。

3.1.2 生产高功率和超高功率石墨电极用针状焦,应符合针状焦技术标准的质量指标。

3.1.3 生产预焙阳极用石油焦,应符合现行行业标准《延迟石油焦(生焦)》SH 0527中合格品1B、2A、2B焦质量指标;直接采用煅烧石油焦作原料时,应符合现行行业标准《炭阳极用煅烧石油焦》YS/T 625的质量指标。

3.1.4 生产石墨化阴极用石油焦,其质量不应低于现行行业标准《延迟石油焦(生焦)》SH 0527中1A焦质量指标。

3.1.5 沥青焦应符合现行行业标准《沥青焦》YB/T 5299中电极冶炼用焦质量指标。

3.1.6 冶金焦炭应符合现行国家标准《冶金焦炭》GB/T 1996中一级焦质量指标,粒度应大于25mm。

3.1.7 炭制品类用无烟煤,灰分应小于8%,硫分应小于2%。

3.1.8 炭糊类用无烟煤,灰分应小于10%,硫分应小于2%。

3.1.9 改质沥青应符合现行行业标准《改质沥青》YB/T 5194中一级改质沥青质量指标。

3.1.10 中温沥青应符合现行国家标准《煤沥青》GB/T 2290中1号煤沥青质量指标。

3.1.11 浸渍沥青由生产厂提出质量要求,其中的喹啉不溶物含量不宜大于0.5%。

3.1.12 生产自焙炭块、炭电极及密闭糊用微晶石墨,应符合现行国家标准《微晶石墨》GB/T 3519中WT80-75的质量要求。

3.1.13 生产电极糊用无定形石墨,应符合现行国家标准《微晶石墨》GB/T 3519中WT75-75的质量要求。


3.2 辅助材料


3.2.1 用作焙烧填充料、石墨化填充料的冶金焦炭,应符合现行国家标准《冶金焦炭》GB/T 1996中三级的质量指标,粒度宜为25mm~40mm。

3.2.2 用作预焙阳极焙烧填充料的石油焦,应符合现行行业标准《炭阳极用煅后石油焦》YS/T 625中DHJ-2焦质量指标。

3.2.3 用作辅助材料的石英砂,二氧化硅含量不应小于95%,粒度宜为(0~5)mm。


3.3 燃 料


3.3.1 煅烧、焙烧等工业炉窑用燃料,宜选用发生炉煤气、燃料油、城市煤气或天然气。

3.3.2 炭素厂采用的燃气的低位热值应符合:发生炉煤气不应低于6.69MJ/Nm³,城市煤气不应低于12.56MJ/Nm³,天然气不应低于32.66MJ/Nm³的规定。

3.3.3 炭素厂采用的燃料油应符合现行行业标准《燃料油》SH/T 0356中5号或6号质量标准,低位热值不应低于40.19MJ/kg。


.

4 生产工序与技术要求

4.1 生产工序


4.1.1 炭糊类制品生产工序应有粗碎、煅烧、中碎、筛分、细碎、配料、沥青熔化、混捏和成型等。有条件采购液体沥青时,可不设沥青熔化。

4.1.2 炭制品类生产工序,除应符合本规范第4.1.1条规定外,应增设焙烧及填充料加工、机械加工、成品检验及包装等工序。

4.1.3 自焙炭块的生产工序,除应符合本规范第4.1.1条规定外,应增设机械加工、成品检验、预组装及包装工序。

4.1.4 高炉炭块的生产工序,除应符合本规范第4.1.2条规定外,在成品检验和包装工序间应增设炭块预组装工序。

4.1.5 石墨制品类的生产工序,除应符合本规范第4.1.1条规定外,应增设填充料加工、焙烧、浸渍、再次焙烧、石墨化及保温料加工、机械加工、成品检验及包装等工序。其中高功率及超高功率石墨电极可采用多次浸渍及多次再焙烧。石墨化阴极可不设浸渍及再次焙烧。抗氧化涂层石墨电极应在机械加工后增设涂层工序。抗氧化浸渍石墨电极应在机械加工后增设抗氧化浸渍工序。

4.2 主要设计参数


4.2.1 粗碎工序主要技术参数应符合下列规定:
    1 石油焦、沥青焦及无烟煤粗碎后的粒度不应大于70mm,其中用于电煅烧炉的无烟煤粗碎后的粒度不应大于35mm;冶金焦炭粗碎后的粒度不应大于20mm;返回流程中的半成品废品粗碎后的粒度不应大于200mm。
    2 石油焦粗碎应采用先筛分后粗碎工艺流程。
    3 粗碎及贮运系统的物料实收率不应低于99%。

4.2.2 煅烧工序主要技术参数应符合下列规定:

    1 煅烧炉窑的煅烧温度和实收率应符合表4.2.2-1的规定。


表4.2.2-1 煅烧温度和实收率

  项目

罐式炉

回转窑

电煅烧炉

煅烧温度(℃)

1250~1350

1200~1350
  ≥1450(针状焦)

炉中心≥2000
  炉周边≥1400

实收率
  (%)

石油焦

≥80

≥74

无烟煤

≥84

≥85


    2 沥青焦、冶金焦炭烘干后水分含量不应大于0.5%。
    3 煅后料质量指标应符合表4.2.2-2的规定。


表4.2.2-2 煅后料质量指标


4.2.3 中碎、配料工序主要技术参数应符合下列规定:
    1 中碎、配料系统物料实收率不应低于99%。
    2 根据不同的制品种类,粉料粒度小于0.074mm的数量应控制在55%~85%。
    3 根据不同的混捏设备,生碎粒度应控制在(0~30)mm。
    4 每批糊料加入生碎的数量,间断混捏不应大于30%,连续混捏不应大于5%。
    5 预焙阳极配料中残极配入量,不应大于干料量的30%。

4.2.4 沥青熔化工序主要技术参数应符合下列规定:
    1 改质沥青熔化后的水分含量应小于0.5%,温度不应低于180℃。
    2 中温沥青熔化后的水分含量应小于0.5%,温度不应低于130℃。
    3 固体沥青的进料粒度应小于6mm。
    4 沥青熔化的物料实收率不应低于92%。

4.2.5 混捏工序主要技术参数应符合下列规定:
    1 物料实收率不应低于99%。

    2 间断混捏锅的预热、混捏时间和糊料温度,应符合表4.2.5的规定。


表4.2.5 间断混捏锅的预热、混捏时间和糊料温度


    3 预焙阳极生产的连续混捏系统的干料预热、混捏、糊料冷却的温度应符合下列规定:
        1)干料预热温度:(170~190)℃。
        2)糊料混捏温度:(170~190)℃。
        3)糊料冷却温度:(140~170)℃。
        4)液体沥青温度:约180℃。

4.2.6 糊类制品成型工序的物料实收率不应低于99%。

4.2.7 进入挤压成型机的糊料温度不应低于100℃。挤压成型生制品合格品率按重量计不应低于84%。生制品体积密度不应小于1.70g/cm³。预压压强、预压时间和型嘴温度应符合表4.2.7的规定。


表4.2.7 挤压成型预压压强、预压时间和型嘴温度

  压机吨位

  (MN)

预压压强
  (MPa)

预压时间
  (min)

型嘴温度
  (℃)

≥30

18

≥3.0

100~160

<30

15

≥1.5

100~160


4.2.8 振动成型用糊料温度宜为(140~165)℃。阳极振动成型生制品合格品率按重量计不应低于98%,其他制品不应低于92%。振动成型的生阳极体积密度不应低于1.62g/cm³、生阴极及电极体积密度不应低于1.70g/cm³。

4.2.9 焙烧工序主要技术参数应符合下列规定:
    1 焙烧炉温度控制要求等应符合表4.2.9的规定。


表4.2.9 焙烧工序主要技术参数

    注:对有特殊要求需要更高温度进行焙烧的炭素制品,按照工艺要求的最高温度确定。


    2 焙烧炉的合格品率应符合下列规定:
        1)一次焙烧品合格品率以件数计,石墨电极不应低于97%,预焙阳极不应低于98%,阴极及高炉炭块等不应低于97%。
        2)再次焙烧品合格品率以件数计,不应低于99.5%。

4.2.10 浸渍工序主要技术参数应符合下列规定:
    1 浸渍剂宜采用喹啉不溶物含量低的专用浸渍沥青。
    2 浸渍应采用增压泵直接加压,加压压强不应低于1.2MPa。
    3 浸渍罐加热温度应为(150~180)℃,真空度不应低于94kPa,抽真空时间不应少于45min。
    4 预热温度、预热时间、加压时间及增重率,应符合表4.2.10的规定。


表4.2.10 浸渍预热温度、预热时间、加压时间及增重率


4.2.11 石墨化工序主要技术参数应符合下列规定:
    1 石墨化工序宜采用内热串接石墨化炉。
    2 内热串接石墨化炉串接柱的电流密度不应低于30A/c㎡,艾奇逊石墨化炉炉芯电流密度不应低于3.0A/c㎡;石墨化炉炉芯温度石墨化阴极不应低于2500℃,高功率石墨电极及超高功率石墨电极不应低于3000℃。
    3 石墨化合格品率按件数计,不应低于95%。

4.2.12 石墨电极机械加工实收率按重量计,不应低于82%;阴极炭块机械加工实收率按重量计,不应低于70%。


4.3 炉窑能耗


4.3.1 煅烧炉窑能耗应符合下列规定:
    1 采用回转窑及罐式炉煅烧石油焦时,正常生产应无外加燃料,应设置余热回收利用装置。
    2 无烟煤电煅烧工序能耗应低于900kW·h/t煅后煤。

4.3.2 采用回转窑煅烧石油焦时,窑长应大于45m,应充分利用原料中的挥发分燃烧的热量,原料中的炭质烧损应低于8%;采用罐式炉煅烧石油焦时,其火道层数不应少于8层,应充分利用原料中的挥发分燃烧热量,原料中的炭质烧损应低于5%。

4.3.3 带盖式环式焙烧炉焙烧石墨电极、阴极炭块、高炉炭块时,以焙烧品计,能耗不应高于6.7GJ/t;敞开式焙烧炉焙烧预焙阳极时,以焙烧品计,能耗不应高于2.7GJ/t;车底式焙烧炉焙烧石墨电极时,以焙烧品计,能耗不应高于6.7GJ/t,焙烧烟气应设置余热回收利用装置;隧道窑用作石墨电极的再次焙烧时,以焙烧品计,能耗不应高于2.9GJ/t。

4.3.4 高功率及超高功率石墨电极石墨化工序Φ600mm及以上制品,以装炉品计,电耗不应高于4300kW·h/t;Φ600mm以下制品,以装炉品计,电耗不应高于4100kW·h/t。石墨化阴极,以装炉品计,电耗不应高于3500kW·h/t。

4.3.5 新建及改、扩建的预焙阳极厂能耗应符合现行国家标准《铝电解用预焙阳极单位产品能源消耗限额》GB 25325的有关规定,其他炭素制品能耗应符合现行国家标准《炭素单位产品能源消耗限额》GB 21370的有关规定。


4.4 污染物排放、职业健康及安全


4.4.1 新建及改、扩建炭素厂污染物排放、职业健康及安全应符合下列要求:
    1 炭素厂的环境保护设计应按现行行业标准《有色金属工业环境保护设计技术规范》YS 5017执行。
    2 铝用炭素厂的水污染物及大气污染物排放设计应按现行国家标准《铝工业污染物排放标准》GB 25465执行;其他炭素厂的水污染物及大气污染物排放设计应分别按现行国家标准《污水综合排放标准》GB 8978、《大气污染物综合排放标准》GB 16297及《工业炉窑大气污染物排放标准》GB 9078执行;炭素厂的采暖锅炉大气污染物排放设计应按现行国家标准《锅炉大气污染物排放标准》GB 13271执行。
    3 炭素厂的噪声设计应按现行国家标准《工业企业厂界噪声标准》GB 12348中Ⅱ类标准执行。
    4 炭素厂的职业健康及安全设计应按现行国家标准《炭素生产安全卫生规程》GB 15600执行。
    5 对国家污染物排放、职业健康及安全标准中未作规定而地方标准有要求的项目,以及地方制定了严于国家标准的项目,应执行地方标准。


4.5 计 量


4.5.1 厂外运输采用铁路专用线的炭素厂,应设轨道衡;采用汽车的炭素厂,应设汽车衡。

4.5.2 车间应对中间物料、半成品、水、电、压缩空气、蒸汽、燃气(油)等进行计量。


5 主要设备选择


5.1 粗 碎


5.1.1 粗碎设备应选用大辊径、窄辊面、中型齿板的双齿辊破碎机。破碎石油焦时,宜在破碎前用振动筛进行预筛分。大块返回料宜选用液压破碎机。

5.1.2 粗碎设备的年工作日数不应少于300d。日工作时数可根据煅烧要求确定。


5.2 煅 烧


5.2.1 罐式煅烧炉选择计算应符合下列规定:
    1 挥发分低于12%的生石油焦和无烟煤,宜选用带碎料机构罐式煅烧炉。
    2 物料在罐内的停留时间不应少于24h,排料温度应低于150℃,每罐排料量应为(90~110)kg/h。
    3 罐式煅烧炉日工作时数应为24h,年工作日不应少于345d。

5.2.2 回转窑选择计算应符合下列规定:
    1 煅烧量大、挥发分含量大于13%的生石油焦,宜选用回转窑。
    2 物料在窑内的停留时间不应少于1h,冷却机排料温度不应高于120℃。
    3 回转窑日工作时数应为24h,年工作日不应少于290d。

5.2.3 电煅烧炉选择计算应符合下列规定:
    1 煅烧用于生产优质炭块和优质密闭糊的无烟煤,应选用直流电煅烧炉。
    2 当调压变压器最大输出电流为15kA时,每台电煅烧炉的生产能力应为17t/d。
    3 电煅烧炉日工作时数应为24h,年工作日数不应少于300d。


5.3 中 碎


5.3.1 石油焦的中碎设备应选用大辊径、窄辊面结构的双光辊破碎机或具有调速性能的反击式破碎机。

5.3.2 生碎、焙烧碎的中碎设备宜选用具有调速性能的反击式破碎机。

5.3.3 中碎设备的年工作日数不应少于300d,日工作班次应与配料、混捏设备相一致。


5.4 细 碎


5.4.1 粉料产能为2t/h左右的生产系统,宜选用悬辊式磨粉机;粉料产能大于4t/h的生产系统,宜选用风扫式球磨机或立式磨粉机。

5.4.2 细碎后粉料的输送宜采用开式或闭式风力输送系统。

5.4.3 细碎设备的年工作日数不应少于300d,日工作班次应与中碎、筛分设备相一致。


5.5 筛 分


5.5.1 筛分设备宜选用水平式振动筛或概率振动筛。

5.5.2 筛分设备的年工作日数和工作班次,应与中碎设备相一致。


5.6 沥青熔化


5.6.1 沥青熔化设备选择计算应符合下列规定:
    1 熔化设备应选用快速熔化装置。
    2 加热介质应采用导热油,其温度不应低于250℃。
    3 熔化设备应设置连续计量、连续加料装置;熔化后的沥青应设置(3~5)d生产用量的贮槽。

5.6.2 沥青熔化年工作日数不应少于300d,日工作班次应与配料、混捏设备相一致。


5.7 配 料


5.7.1 间断混捏锅的生产系统宜选用漏斗式电子秤。

5.7.2 连续混捏机的生产系统应选用连续自动配料秤。

5.7.3 配料用的干料、沥青等计量误差应为±0.5%,生碎计量误差应为±1.0%。计量装置应具有显示、记录、累计功能。

5.7.4 配料设备的年工作日数及日工作班次,应与混捏、成型设备相一致。


5.8 混 捏


5.8.1 生产石墨电极、炭块以及产品品种较多时,应选用导热油加热的间断混捏锅。混捏锅的规格、数量应与压型设备和生产规模相适应,并留有备用。

5.8.2 预焙阳极生产,应选用连续混捏机及相应规格的连续导热油加热预热设备,宜配套相应产能的糊料冷却机。

5.8.3 混捏设备的年工作日数不应少于300d,日工作班次宜采用3班连续生产。


5.9 成 型


5.9.1 生产石墨电极宜选用带旋转料缸及抽真空的卧式挤压机,配套的凉料机的规格和数量应与挤压机相匹配。高炉炭块、阴极炭块等宜选用带抽真空的振动成型机。

5.9.2 生产预焙阳极,宜选用带在线测高、编码打印及抽真空等装置的振动成型机。

5.9.3 石墨电极等挤压制品,宜喷淋后在水池中冷却;预焙阳极宜选用悬挂式输送设备,在水池中冷却,并应设炭碗除水装置。

5.9.4 成型设备的年工作日数不应少于300d,日工作班次宜采用3班连续生产,并应与混捏设备相一致。


5.10 焙烧及再焙烧


5.10.1 焙烧各类石墨电极、高炉炭块、阴极炭块等生坯,宜选用带盖式焙烧炉,并应符合下列规定:
    1 每个火焰系统炉室数不宜多于17个,宜采用长料箱,每个炉室料箱数不应少于4个。
    2 最高温度运转炉室的负压宜控制在(5~10)Pa。
    3 最后一个炉室的烟气出口温度不应高于140℃。

5.10.2 焙烧预焙阳极生坯,宜选用敞开式环式焙烧炉,并应符合下列规定:
    1 每个火焰系统炉室数不宜多于18个,每个炉室的料箱数不应少于6个,每个料箱的装炉块数不应少于18块。
    2 生阳极应采用侧立装。
    3 最高温均温加热炉室的火道负压宜控制在(10~20)Pa。
    4 最后一个焙烧炉室与排烟架连接处烟气温度应控制在(250~400)℃。

5.10.3 超高功率石墨电极一次焙烧宜采用车底式焙烧炉。

5.10.4 高功率及超高功率石墨电极等的再次焙烧宜采用隧道窑,并应符合下列规定:
    1 应考虑浸渍剂挥发分在系统内的充分燃烧。
    2 制品宜采用机械化装出炉作业。

5.10.5 焙烧炉烟气净化设备选择应符合下列规定:
    1 采用电收尘器处理带盖焙烧炉烟气中的沥青焦油时,烟气温度应控制在(80~85)℃,净化效率不应低于98.5%,设备处理能力可按标准状态烟气量(1400~2400)m³/(㎡·h)计算。
    2 敞开式焙烧炉的含氟烟气净化装置可选用湿式净化和干式净化两种形式,或采用电收尘与干法净化组合的方式。
    3 采用焚烧法净化焙烧炉烟气中的沥青焦油时,烟气温度应控制在850℃以上。

5.10.6 环式焙烧炉应采用全年连续生产。车底式焙烧炉及隧道窑的年工作日数不应少于345d,日工作时数应为24h。


5.11 浸 渍


5.11.1 浸渍加压系统应采用加压泵利用浸渍剂直接加压。

5.11.2 高功率及超高功率石墨电极、大规格石墨制品及接头焙烧品,宜选用机械化程度高的半连续式高真空、高压浸渍系统。

5.11.3 浸渍设备的年工作日数不应少于300d,日工作班次应采用3班连续生产。


5.12 石 墨 化


5.12.1 石墨化宜采用内热串接直流石墨化炉,串接柱总长不应短于38m。

5.12.2 石墨化炉整流变压器容量、电压等级、最大电流等各项参数,应根据产品品种、规格和生产能力确定。

5.12.3 石墨化炉的供电可采用整流台车的方式。

5.12.4 内热串接石墨化炉的串接柱的压紧压强应达到(0.4~0.8)MPa。

5.12.5 石墨化炉的年工作日数不应少于330d,日工作班次应采用3班连续生产。


5.13 机械加工


5.13.1 石墨电极机械加工设备选择计算应符合下列规定:
    1 加工机床应按石墨电极的直径和长度选择。接头加工应配备相应规格的锯床和端面磨床。
    2 大规格电极、加工能力在10000t/a以上的生产系统,宜选用组合式本体自动加工机床和接头联合加工机床,并具有对每件制品的重量、电阻率、弹性模量等参数进行测量及显示记录的功能。

5.13.2 炭块加工应采用满足加工件精度要求的专用铣床或铣磨床、锯床,大截面炭块的切割应配备带锯机。

5.13.3 机械加工设备的年工作日数不应少于300d,日工作班次应根据产能确定。


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6 车间设计


6.1 一般规定


6.1.1 生产车间应顺流程布置,散热量大的车间在需要并跨配置时,不宜超过2跨。

6.1.2 生产车间应根据生产特点,分别满足工业卫生、隔热和通风等要求。

6.1.3 生产车间的防火,应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016的有关规定。

6.1.4 生产车间的变压器室、仪表控制室、工具室、值班室等,应在厂房的适当位置布置。

6.1.5 各种原材料、中间物料、半成品及成品的合理贮存时间,宜符合表6.1.5的规定。


表6.1.5 各种炭素物料的贮量(d)


6.2 原材料库


6.2.1 石油焦、无烟煤及冶金焦炭库设计应符合下列规定:
    1 石油焦、无烟煤及冶金焦炭库应为单层厂房,包括贮库和粗碎两部分。
    2 库内应设抓斗桥式起重机。
    3 采用火车进库的厂房,跨度不应小于24m。
    4 地坑式原材料库,应按品种、产地分别贮存。
    5 原材料库应防雨和防风沙。
    6 预焙阳极用石油焦库宜设置均料设施。

6.2.2 沥青库设计应符合下列规定:
    1 改质沥青库应设抓斗桥式起重机,地坑深度不宜超过2m。
    2 中温沥青库应设压缩空气气源和起重设备。

6.2.3 在厂房内生石油焦、无烟煤的堆存高度应小于6m,沥青的堆存高度应小于4m。


6.3 煅 烧


6.3.1 罐式炉煅烧车间设计应符合下列规定:
    1 罐式炉煅烧车间应为单层厂房,采用屋面自然通风。
    2 罐式炉顶应设煅前料贮仓和机械化上料系统。
    3 罐式炉下部冷却水套用冷却水,应设独立的循环水系统。
    4 厂房内应设起吊装置。

6.3.2 回转窑煅烧车间设计应符合下列规定:
    1 回转窑和冷却筒根据现场条件可配置成“Z”字形或“一”字形。
    2 煅前料仓和饲料室应配置在窑尾,仪表控制室应配置在窑头,窑体宜露天配置。
    3 冷却机用间接冷却水,应设独立的循环水系统。

6.3.3 电煅烧车间设计应符合下列规定:
    1 电煅烧炉厂房应采用屋面自然通风;炉用变压器室和供电控制系统应就近设置。
    2 上料系统应设中间给料仓,并应设置连续计量、连续加料装置。
    3 炉顶应配备吊挂导电电极夹具和检修用起重装置。
    4 电煅烧炉冷却水应采用软化水,并应设独立的循环系统。
    5 高温煅烧料和低温煅烧料应分别输送,分仓贮存。

6.3.4 回转窑应设事故电源或事故驱动装置;电煅烧炉冷却水循环系统应设事故电源;煅烧烟气管道及主要设备应设置防爆孔。


6.4 配 料


6.4.1 中碎、筛分系统设计应符合下列规定:
    1 石油焦和返回料宜配置成两个平行的生产系统;破碎机与振动筛应按闭路配置。
    2 振动筛配置在高楼层时,应满足各种粒料靠重力进入各自的配料仓;多品种生产线宜设有备用仓。
    3 振动筛应设置减震设施。

6.4.2 细碎系统设计应符合下列规定:
    1 磨粉机应与中碎筛分设备配置在同一厂房内,磨粉机应有隔声设施。
    2 磨粉机给料仓宜分别设置粒料仓和收尘粉料仓。
    3 磨粉机应设置磨损件的检修吊运设施,当采用球磨机时,还应设钢球堆放场地及钢球的吊运设施。
    4 磨机进出口、旋风除尘器及布袋收尘器进出口应设负压测定装置,磨机出口应设测温点。
    5 主循环风机进口宜设流量检测装置。

6.4.3 配料系统设计应符合下列规定:
    1 配料系统应与中碎筛分及细碎系统配置在同一厂房内。
    2 采用电子式漏斗秤自动配料时,各配料仓按“方阵”形式配置;配料所在楼层宜与混捏平台连通。
    3 采用连续自动配料的生产系统,各配料仓与配料秤对应配置。
    4 配料仓应设料位指示和空、满仓报警信号。
    5 配料秤与楼板之间应有防振设施。

6.4.4 配料车间应采用可编程序自动控制系统集中控制;控制室应有防振、隔振措施,并应设空调系统。

6.4.5 配料车间应设直通顶层的载货电梯或电动葫芦与检修吊装孔。

6.4.6 配料车间应设置筛分分析室。


6.5 沥青熔化


6.5.1 沥青熔化车间设计应符合下列规定:
    1 熔化车间应为多层厂房,靠近配料车间和热媒锅炉房配置,并应设检修用单轨起重机。
    2 沥青熔化槽、溢流槽、加热器和沥青贮槽等应采用隔热材料保温,沥青输送管道应采用夹套式导热油加热方式。

6.6 混捏及成型


6.6.1 间断混捏设计应符合下列规定:
    1 间断混捏厂房应设屋面自然通风设施。
    2 凉料机应配置在混捏锅或挤压机旁。
    3 厂房内应设相应吨位的起重机。

6.6.2 连续混捏设计应符合下列规定:
    1 连续混捏包括物料预热、混捏和糊料冷却三部分应配置在配料厂房内,按预热、混捏、冷却的顺序沿楼层自上而下依次布置。
    2 混捏机上部应设相应吨位的检修吊具。
    3 预热、混捏系统的设备应采用导热油加热;各设备进出口总管上应设置流量调节阀和温度、压力等测量仪表。

6.6.3 挤压成型设计应符合下列规定:
    1 挤压成型厂房应为单层厂房,跨度宜为(21~27)m,应采用屋面自然通风。
    2 厂房内应设更换压机大型部件所需的吊钩桥式起重机。
    3 厂房内应设堆放压型嘴的专用场地,地坪荷载不应小于20t/㎡。
    4 电极冷却水槽可沿压型厂房内一侧配置,也可按直接进入焙烧厂房内配置。
    5 厂房一侧可设置副跨,配置配电室、生活室、值班室和冷却循环水处理系统等。

6.6.4 振动成型设计应符合下列规定:
    1 振动成型厂房宜为单层厂房,跨度(18~24)m,设(5~10)t吊钩桥式起重机,采用屋面自然通风。
    2 成型厂房应紧贴混捏厂房配置。
    3 预焙阳极振动成型与生炭块库间应设输送机。


6.7 焙烧及再焙烧


6.7.1 带盖式焙烧炉车间设计应符合下列规定:
    1 焙烧车间应为单层厂房,跨度宜为(24~27)m,应采用屋面自然通风。
    2 焙烧炉配置在地下水位高的地区,应采用地上式或半地下式;在地下水位低的地区可采用地下式配置。
    3 厂房内应设满足起吊炉盖用吊钩桥式起重机。
    4 厂房内宜设吸料天车。
    5 生制品堆放场地、焙烧品清理及堆放场地应分别在厂房两端配置。焙烧品清理及堆放场地应为耐热地坪。
    6 填充料加工部宜配置在厂房的一侧。
    7 焙烧炉烟气净化宜配置在焙烧厂房的外侧。

6.7.2 敞开式焙烧炉车间设计应符合下列规定:
    1 焙烧车间应为单层厂房,跨度宜为(30~39)m;应采用屋面自然通风。
    2 厂房内应设焙烧多功能天车、炭块编组及清理机组。
    3 生阳极和焙烧阳极炭块库与焙烧厂房宜平行配置。
    4 炭块库内应设炭块堆垛天车,天车轨顶标高应满足炭块横向堆高最少8层的要求。
    5 填充料用煅后石油焦由上游工序供给,可不另设填充料加工部。
    6 烟气净化装置和排烟机室应配置在厂房外侧。

6.7.3 车底式焙烧炉车间设计应符合下列规定:
    1 车底式焙烧炉应露天布置。
    2 待焙烧制品与焙烧后制品的装卸站应布置在单层厂房内,厂房跨度应为(18~24)m,应设起重量不低于3t的起重机。
    3 在车底炉与装卸站之间应设车底转运装置。
    4 烟气净化装置及烟气余热利用装置,宜布置在车底炉系列侧面中部。

6.7.4 隧道窑焙烧车间设计应符合下列规定:
    1 隧道窑应布置在单层厂房内,跨度为(18~24)m,应采用屋面自然通风。
    2 浸渍品与焙烧品的装卸线应布置在相邻的连跨间单层厂房内,厂房内应设起重量不低于3t的起重机,应采用屋面自然通风。
    3 隧道窑与装卸站之间应设转运装置。
    4 应设置停电防火保护设施。

6.7.5 焙烧烟气净化系统的管道及主要设备应设置防爆孔。净化系统入口管道上应设置蒸汽或水灭火设施。


6.8 浸 渍


6.8.1 浸渍车间应为单层厂房,应采用屋面自然通风,宜紧接焙烧品清理部布置。

6.8.2 采用单开门浸渍罐时,浸渍罐宜居中配置;水处理系统宜靠近厂房配置。

6.8.3 采用“热进热出”及“热进冷出”半连续浸渍系统时,电极预热炉、浸渍罐、电极冷却室宜居中配置,电极预热框与浸渍框宜分成两个独立的循环系统或设置电极框喷丸清理系统;采用“冷进冷出”半连续浸渍生产线时,应设置电极框喷丸清理系统。浸渍剂制备、真空系统及水处理系统宜靠近厂房配置。


6.9 石 墨 化


6.9.1 石墨化车间设计应符合下列规定:
    1 石墨化车间应为单层厂房;应考虑炉面辐射热对屋架的影响。
    2 厂房内应设起重量为5t的吊钩桥式起重机及吸料天车。
    3 石墨化厂房应设焙烧电极和石墨化电极堆放场地;石墨化电极堆放场地应为耐热地坪。
    4 石墨化炉中心宜对应于厂房两柱间中心配置。
    5 炉头导电电极应采用循环水冷却。
    6 炉用整流变压器室、供配电室应配置在厂房一侧。

6.9.2 石墨化车间厂房应采用屋面自然通风,厂房两侧进气窗最低处不应高于操作面600mm,在作业区应设置局部强制通风装置。控制室内应设置一氧化碳(CO)检测报警装置。

6.9.3 石墨化填充加工部设计应符合下列规定:
    1 填充料加工部应为多层厂房,紧靠石墨化厂房配置。
    2 填充料贮库应设抓斗桥式起重机。


6.10 机械加工及成品库


6.10.1 机械加工与成品库应采用单层厂房;应配备起重量为5t吊钩桥式起重机,其中成品库应设包装作业区,需要预组装的制品,应在成品库内设置预组装平台。机械加工与成品库可合并建设。

6.10.2 机械加工部设计应符合下列规定:
    1 采用普通车床加工时,电极加工线和接头加工线应沿厂房两侧分列配置;每两台机床间应配备吊运装置,在加工线的一侧应设平行架。
    2 采用专用组合加工机床时,电极加工和接头加工可配置在厂房的两端。
    3 高炉炭块加工预组装平台应紧接成品库配置,平台精度应符合炭块现行标准,并应设专用起重机或专用吊具。


本规范用词说明


1 为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
    1)表示很严格,非这样做不可的:
     正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
    2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:
     正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;
    3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
     正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
    4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。

2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。

引用标准名录


《建筑设计防火规范》GB 50016
《冶金焦炭》GB/T 1996
《煤沥青》GB/T 2290
《微晶石墨》GB/T 3519
《污水综合排放标准》GB 8978
《工业炉窑大气污染物排放标准》GB 9078
《锅炉大气污染物排放标准》GB 13271
《大气污染物综合排放标准》GB 16297
《工业企业厂界环境噪声排放标准》GB 12348
《铝工业污染物排放标准》GB 25465
《炭素生产安全卫生规程》GB 15600
《炭素单位产品能源消耗限额》GB 21370
《铝电解用预焙阳极单位产品能源消耗限额》GB 25325
《有色金属工业环境保护设计技术规范》YS 5017
《沥青焦》YB/T 5299
《改质沥青》YB/T 5194
《炭阳极用煅烧石油焦》YS/T 625
《燃料油》SH/T 0356
《延迟石油焦(生焦)》SH 0527

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