大规格超高功率石墨电极生产线技术改造项目申请立项可行性研究报告.doc

*****市*****有限公司
大规格超高功率石墨电极生产线
技术改造项目
资金申请报告

中 国 • 沈 阳

设 计 号：LZX2009-63

*****市*****有限公司
大规格超高功率石墨电极生产线
技术改造项目
资金申请报告

2009年10月

目 录
1概述 1
1.1项目概况 1
1.2项目提出的背景及改造必要性 3
2项目申报单位概况 5
3市场预测 6
3.1我国炭素行业现状 6
3.2市场分析 9
3.3企业在同行业中的地位及竞争对手分析 10
4技术分析 11
5改造方案 13
5.1建设规模及产品方案 13
5.2工艺方案与设备方案 15
5.3总图土建方案 24
5.4公用工程方案 27
6环境保护 31
6.1适用标准 31
6.2环境现状 32
6.3项目污染物 32
6.4治理措施 33
7主要原材料消耗 34
8节能 36
8.1能耗分析 36
8.2节能措施 36
8.3项目能耗 38
9项目实施进度计划及招标 39
9.1项目实施进度计划 39
9.2项目招标 40
10投资估算及资金筹措 41
10.1投资估算 41
10.2投资计划与融资方案 43
11财务分析及社会效益分析 43
11.1财务分析 43
11.2社会效益分析 49
12申请贴息资金的条件和依据 49

附表：
1 建设投资估算表
2 流动资金估算表
3 项目总投资使用计划与资金筹措表
4 营业收入、营业税金及附加和增值税估算表
5 固定资产折旧和无形资产及其他资产摊销估算表
6 原辅材料及燃料动力费用估算表
7 总成本费用估算表
8 利润和利润分配表
9 项目投资现金流量表
10项目资本金现金流量表
11借款还本付息表
12财务计划现金流量表
13资产负债表
14投资估算及财务评价指标汇总表

附图：
1 区域位置图
2 总平面布置图

*****市*****有限公司大规格超高功率石墨电极生产线技术改造项目资金申请报告
1概述
1.1项目概况
（1）项目名称、承办单位及项目资金申请报告编制单位
项目名称：大规格超高功率石墨电极生产线技术改造项目
承办单位：*****市*****有限公司
企业地址：*****市宝山镇仲林村
法定代表人：苏德志
资金申请报告编制单位：辽宁省国际工程咨询中心（资格证书编号：工咨甲10620070036）。
（2）项目建设地点
本项目在*****市宝山镇仲林村企业现址内建设。
（3）项目主要建设内容
购置隧道窑、内串石墨化炉、高压浸渍等主要工艺设备及检测设备（含改造设备）23台（套）。
新建隧道窑车间厂房2880平方米，浸渍车间厂房900平方米，石墨化车间厂房4440平方米。新建建筑面积合计8220平方米。
对厂区原有道路及公辅工程的各种管道、线网进行局部改造。
（4）项目建设期
项目建设期定为2年，即2008年7月开工建设，计划2010年6月竣工。
（5）项目建设规模
项目建成后企业的石墨电极生产能力由现有的15000吨/年提高到30000吨/年，其中新增能力15000吨/年。
通过本次改造拟对企业产品结构进行调整，由以小规格普通石墨电极为主调整为以大规格超高功率石墨电极为主。
（6）项目投资
项目总投资估算值为12500万元。其中：建设投资为11227万元，建设期利息523万元，铺底流动资金750万元。
项目总投资12500万元中，申请银行长期贷款8000万元，其余资金4500万元由公司自筹。
（7）项目主要技术经济指标
项目主要技术及经济指标见下表1-1。
主 要 技 术 经 济 指 标 表
表1-1
序号
指 标 名 称
单 位
数据及指标
其中新增
1
建设规模及产品方案

HD高体密（浸渍）石墨电极
吨/年
5000

HP高功率石墨电极
吨/年
5000

UHP超高功率石墨电极
吨/年
20000

2
原材料消耗

针状焦
吨/年
10000

改质沥青
吨/年
10500

石油焦
吨/年
26600

焦粉
吨/年
5000

3
燃料动力耗用量

水
吨/年
14700

电
万千瓦时/年
12000

煤炭（无烟煤）
吨/年
5100

4
新增建筑面积
m2

8220
5
购置工艺设备
台（套）

23
6
定员
人
330
150
7
项目投资数据

项目总投资
万元
12500

其中：建设投资
万元
11227

长期贷款
万元
8000

自筹资金
万元
4500

8
经济效益及财务评价指标

年实现营业收入
万元/年
35400
23655

年实现增值税
万元/年
1315
893

年实现营业税金及附加
万元/年
145
98

年实现利润总额
万元/年
4440
3132

年实现所得税
万元/年
1110
783

年实现净利润
万元/年
3330
2349

总投资收益率
%
26.2

资本金净利润率
%
44.3

借款偿还期
年
5.0

投资回收期（全投资、税后）
年
5.7

内部收益率（全投资、税后）
%
23.5

财务净现值（全投资、税后、i=12%）
万元
9904

盈亏平衡点
%
41.5

1.2项目提出的背景及改造必要性
炭素制品按产品用途可分为石墨电极类、炭块类、石墨阳极类、炭电极类、糊类、电炭类、炭素纤维类、特种石墨类、石墨热交换器类等。石墨电极类根据允许使用电流密度大小，可分为普通功率石墨电极、高功率石墨电极、超高功率石墨电极。
石墨电极类产品主要以石油焦、针状焦为原料，以煤沥青作结合剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、石墨化、机加工而制成，是在电弧炉中以电弧形式释放电能对炉料进行加热熔化的导体，根据其质量指标的高低，可分为以下类别：
（1）普通功率石墨电极。允许使用电流密度低于17A/cm2的石墨电极，主要用于炼钢、炼硅、炼黄磷等的普通功率电炉。
（2）抗氧化涂层石墨电极。表面涂覆一层抗氧化保护层的石墨电极，形成既能导电又耐高温氧化的保护层，降低炼钢时的电极消耗。
（3）高功率石墨电极。允许使用电流密度为18～25A/cm2的石墨电极，主要用于炼钢的高功率电弧炉。
（4）超高功率石墨电极。允许使用电流密度大于25A/cm2的石墨电极，主要用于炼钢的超高功率电弧炉。
从2001年开始，我国炼钢行业新增产能中电炉钢所占比例不断上升。在节能减排的大背景下，国家将继续关闭小型钢厂，重点发展电炉冶炼，电炉容量将不断扩大，对超高功率石墨电极的需求也将稳步上升。这种超高功率石墨电极必须具有高取向性、高结晶性、高体积密度，具有优良抗热震性、抗氧化性，在急冷急热状态下还要具有很高的机械强度，才能满足电弧炉炼钢上的要求，这是普通石墨电极在使用性能方面无法比拟的。
钢铁冶炼技术的发展，要求提供高端的UHP（超高功率）石墨电极，*****市*****有限公司现有的产品品种为普通石墨电极，远远不能满足大型电弧炉炼钢对电极质量的要求。为适应钢铁工业和冶炼工业的发展对石墨电极提出的高技术要求，*****公司必须调整产品结构，由普通石墨电极转向高功率、超高功率石墨电极的生产，以适应市场和用户对电极的技术要求。因此，企业只有提高电极生产的装备水平和工艺水平，才能使石墨电极产品的品种和质量上档次、上水平。
企业拟通过本次技术改造，实现由普通产品向高端产品的转变，使高档次、高科技、高附加值的超高功率电极形成批量生产能力，尽可能满足用户对电极的质量要求，加快产品的升级换代，争取扩大市场占有率，以利于公司的长远发展。
据此，*****市*****有限公司提出了大规格超高功率石墨电极生产线技术改造项目。
受*****市*****有限公司的委托，辽宁省国际工程咨询中心为其编制本项目资金申请报告。
2项目申报单位概况
*****市*****有限公司成立于2005年末，是专业从事石墨电极系列产品生产的民营企业。
公司注册资本200万元，其中自然人苏仲波出资102万元，占51%的股份，自然人苏德志出资82万元，占41%的股份，自然人苏德生出资16万元，占8%的股份，法定代表人为苏德志。
公司位于*****市宝山镇仲林村，占地面积34767平方米，现有建筑面积14900平方米。
截止到2008年12月末，企业拥有资产总额13312万元，其中固定资产原值3237万元，净值3024万元，负债合计10250万元，资产负债率77%。
公司现有在职员工180人，其中管理人员20人，技术人员30人。
公司拥有罐式煅烧炉1座、艾奇逊石墨化炉1座、逆流式焙烧窑1座、双层焙烧窑1座、18室环式焙烧窑1座、30室环式焙烧窑1座、主调合一直流变压器1台、炭素挤压油压机2台、液压底开门捏合机2台、滚筒凉料机1台、雷蒙机1台、破碎机4台、斗式提升机4台、自动化配料装置、吊钩桥式起重机7台、静电除尘装置3套、各种泵10台、煤气发生站2组、数控加工机床4台、化验检测设备11台，共计70多台套。公司主要产品为石墨电极系列产品。石墨电极年生产能力为15000吨。
企业近几年经营情况见下表：
主 要 经 济 指 标 表
表1-1 单位：万元
年 份
销售收入
利 润
税 金
2007
3778
661
258
2008
11745
1308
254
2009预计
12000
500
300
3市场预测
3.1我国炭素行业现状
2001年至2005年，我国炭素工业通过深化企业改革、转换经营机制、调整产品结构、加强企业管理，生产得到了快速快速00发展。炭素工业的主导产品是电炉炼钢用石墨电极。“十五”期间，我国电炉钢产量由2000年的1457万吨迅速增长为2005年的4179万吨。与此相对应，我国炭素工业2005年生产炼钢用石墨电极共40.48万吨，是2000年总产量19.68万吨的2.06倍，5年间上升了20.8万吨，年均增产石墨电极4.16万吨，年均增长15.5%，基本满足了国内电炉炼钢产业的发展需求。
据中国炭素行业协会不完全统计，2001年至2005年炭素制品产量情况详见下表。
2001～2005年主要炭素制品产量表
表3-1 单位：万吨
品 种
2001年
2002年
2003年
2004年
2005年
炭素制品总产量
42.31
41.07
53.26
61.52
62.53
比上年增长（%）
18.41
-2.93
29.68
15.51
1.64
其中：石墨电极
21.87
22.84
27.97
37.04
40.48
炭 电 极
7.51
5.88
10.27
10.37
9.37
高炉炭块
1.94
2.02
3.3
3.79
3.26
石墨阳极
0.08
0.24
0.03
0.03
0.15
特种石墨
0.21
0.19
0.23
0.19
0.15
炭素纤维（吨）
15.3
25.67
30.6
26.92
23.25
2001年至2005年我国炼钢用石墨电极国内市场销售量与国内石墨电极需求同步增长，具体情况详见下表。
2001～2005年石墨电极国内销量与需求情况表
表3-2
项　　　　目
2001年
2002年
2003年
2004年
2005年
石墨电极表观消费量（万吨）
18.05
18.17
20.95
27.02
27.79
比上年增长（%）
10.53
0.66
15.3
28.97
2.85
国内销售量（万吨）
15.79
16.19
18.92
24.96
25.69
比上年增长（%）
11.17
2.53
16.86
31.92
2.92
“十五”期间，我国炭素工业通过加大研发的投入、加快科技创新和技术改造的步伐，产品结构不断优化，优质高档电极——超高功率石墨电极在石墨电极中所占比重逐年加大，适应了炼钢电炉大型化的要求。
2001～2005年超高功率石墨电极产量表
表3-3
项　　　　目
2001年
2002年
2003年
2004年
2005年
超高功率石墨电极产量（万吨）
1.86
2.54
3.25
5.57
6.44
产量比上年增长（%）
-5.31
23.39
38.76
60.23
17.31
在石墨电极中所占比重（%）
8.5
11.12
11.62
15.04
15.91
2001年至2005年我国炭素制品产品质量不断提高，出口量大增。据不完全统计，主导产品炼钢用石墨电极2005年出口量14.79万吨，是2000年出口量5.55万吨的2.66倍，5年间上升了9.24万吨，年均出口增长1.85万吨，年均增长21.65%，在占领国际市场、出口创汇方面取得较大进展。

2001～2005年炼钢用石墨电极进出口情况表
表3-4
项　　　　目
2001年
2002年
2003年
2004年
2005年
出口量（万吨）
6.08
6.65
9.05
12.08
14.79
比上年增长（%）
9.58
9.38
36.09
33.48
22.43
创汇额（亿美元）
0.68
0.7
1.06
1.49
1.94
比上年增长（%）
5.03
2.94
51.43
40.57
30.2
进口量（万吨）
2.26
1.98
2.03
2.06
2.1
比上年增长（%）
45.81
-12.39
2.53
1.48
1.94
用汇额（亿美元）
0.57
0.43
0.42
0.47
0.56
比上年增长（%）
41.95
-24.56
-2.33
11.9
19.15
净出口量（万吨）
3.82
4.67
7.02
10.02
12.69
比上年增长（%）
-4.45
22.25
50.32
42.74
26.65
目前我国有大小炭素企业近千家，但工序完整、具有一定规模的炭素生产企业不过百家左右。整个行业大型企业少，中小企业多，产业集中度偏低，规模效益不理想。
据中国炭素行业协会不完全统计，2008年炭素工业总产值110.55亿元，同比增长42.44%。工业销售产值112.01亿元，同比增长44.22%。2008年，石墨电极产量58.67万吨，同比增长16.81%。其中：超高功率电极产量15.41万吨，同比增长26.19%；高功率电极产量24.02万吨，同比增长19.13%；普通功率电极产量19.24万吨，同比增长7.77%。炭制品57.91万吨，同比增长28.51%。特种石墨制品1525吨，同比降低15.47%。
2008年以来，我国碳素工业产品结构不断优化，优质高档电极——超高功率石墨电极增长率比普通石墨电极的增长率高出18%，在石墨电极中所占的比例又有所加大，既适应了炼钢电炉大型化的要求，又能够获得较好的经济效益。
全行业销售炭素制品总量109.45万吨，同比增长13.55%。销售石墨电极50.27万吨，同比降低2.57%，其中，销售高功率、超高功率石墨电极37.15万吨，同比增加14.72%。
截止2008年12月底，全行业炭素制品库存总量10.95万吨。石墨电极库存6.97万吨，同比增加38.36%，其中，高功率、超高功率石墨电极库存为3.56吨，同比减少10.53%。
2008年我国炭素制品向80多个国家和地区出口，实现出口创汇3.72亿美元。石墨电极出口量14.63万吨，同比降低15.12%，占产量的24.94%，铝用炭素制品出口约110万吨。
在石墨电极出口方面，高功率、超高功率石墨电极出口量分别为8.38万吨和3.03万吨，分别占产量的34.88%和19.68%。
3.2市场分析
目前，石墨电极国际年贸易量约25～30万吨，国际贸易主要在发展中的资源国与发达的工业国之间进行。主要出口国有：中国、印度、日本、美国、德国等。主要进口国有：日本、美国、德国、英国、意大利、法国、西班牙、波兰、韩国、印度等。
目前，中国、日本、美国、德国并称全球四大炭素生产国，中国产量和出口量居世界首位，且质优价廉，品种齐全，在国际上具有较强的竞争力，享有很高的声誉，在国际市场上起主导作用。
中国石墨电极出口日本约占出口总量的40%，出口西欧约占出口总量的36%，出口美国约占出口总量的12%。由此可见，中国出口的石墨电极约90%销往工业发达国家，特别是钢铁工业发达国家。
石墨电极用于电炉炼钢消耗约占电极总量的70%，因此，电极的发展取决于电炉炼钢的发展。据世界经合组织预测，未来几年全球钢产量将在13亿吨以上，全球钢材消费量将达到12亿吨，这必将带动高功率、超高功率石墨电极市场需求上涨。我国近几年电极出口量逐年增长，最高年增长35%，中国炭素行业协会预测，今后出口仍有增长空间。
根据对国际国内经济形势的分析预测，并根据有关机构对钢铁、铝等工业的预测，我国炭素工业今年总产量将比上年略有回落，但幅度不大。
由于电弧炉炼钢的发展，石墨电极国内市场需求每年以10～15%的速度增长。目前国内电极市场的特点是：RP（普通功率）电极产量很大，供大于求，HP（高功率）电极产量略大于供，UHP（超高功率）电极技术含量高，管理要求高，非一般厂家能生产，因此，UHP电极有着良好的发展前景，UHP电极成为以后的发展方向。据有关机构初步预测，今年全年粗钢产量预计为4.6～5.0亿吨左右，钢材进、出口量与上年基本持平。另外，随着钢铁工业的技术进步和产品结构调整，电炉炼钢和炉外精炼将进一步发展。据此，炼钢用石墨电极国内市场将持续稳定增长。
随着国内大容量交、直流冶炼炉和LF炉投产速度加快，急需UHP（超高功率）大规格Ф550mm以上的电极，预计年缺口在8万吨以上。因此市场前景较为广阔。
3.3企业在同行业中的地位及竞争对手分析
依据全国炭素行业协会统计资料，全国炭素行业有规模企业81家，全国较大型的炭素企业有吉炭、兰炭。辽宁省内炭素企业主要有抚顺炭素、辽阳炭素两家企业。现介绍如下：
抚顺炭素有限责任公司地处辽宁省抚顺市西部重工业区，厂区占地面积25万平方米，建筑面积7.6万平方米。年生产石墨电极能力可达3万吨，其中出口占70%以上，是中国冶金炭素行业生产和出口骨干企业之一。2002年4月，辽宁方大集团实业有限公司成为该公司的控股股东。公司主导产品为“三环”牌石墨电极，品种有：Ø250～500mm普通功率石墨电极、Ø350～500高功率石墨电极和Ø350～500mm超高功率石墨电极。产品广泛应用于冶金、化工、机械等行业。企业主要装备有20罐、12罐罐式煅烧炉，3500吨、2500吨、1000吨三种型号的油压机、34室环式焙烧炉，并拥有从日本全套引进的高压浸渍、二次焙烧装置、16000kVA大直流石墨化机组、电极加工、接头加工自动生产线等。该公司虽然具有一定的超高功率石墨电极生产能力，但从产品直径与产品质量上看，尚不能完全满足国内炼钢需求。
辽阳炭素有限公司前身为辽阳炭素厂，始建于1934年，是中国较大的炭素企业之一，现拥有职工500余人，其中高中级技术人员80名，占地面积10万余平方米。年产石墨电极1万吨，石墨换热器12000平方米。主要产品有：石墨电极、石墨块、石墨粉、中低纯度碳化硅、异型石墨制品、炭素纤维和各种规格石墨换热器、盐酸二合一、三合一合成炉等。石墨电极产品主要为普通、浸渍、高功率石墨电极。该企业目前不具有超高功率石墨电极的生产能力。
*****市*****有限公司主要生产石墨电极系列产品，为钢铁工业及冶炼行业提供导电材料，企业2008年在全国炭素行业中销售收入排名第十位，在辽宁省同行业中排名第二。目前企业尚不具备超高功率石墨电极的生产能力。面对国内市场RP（普通功率）电极供大于求，UHP（超高功率）电极缺口8万吨以上，国内大容量交、直流冶炼炉投产速度加快，急需UHP大规格电极的现状，*****公司拟通过技术改造，生产大规格超高功率石墨电极。企业成立后发展速度较快，具备了相应技术条件，改造后将具备较强的市场竞争力。
4技术分析
*****市*****有限公司在本次技术改造过程中，积极引进和消化吸收国外先进技术，采用国内先进成熟的工艺技术。其中引进的德国隧道焙烧相关技术，为国际先进、国内领先的技术；采用的内热串接石墨化技术是目前国际上较先进的技术，也处于国内领先技术水平。
本项目焙烧工序采用环式焙烧技术和隧道焙烧技术。其中隧道窑装窑不使用填充料，节约了辅料用量。电极加热过程中排出的烟气，由专用风机从窑中抽出，送入燃烧室燃烧，燃烧后的烟气再送入窑内对电极进行加热，如此循环往复，既合理回收利用了排放烟气中的热量，又使烟气得到了净化，尾气排放达到国家标准。隧道窑生产周期比传统焙烧周期缩短2/3，节约了能源，能耗可降低50%左右，且具有焙烧品合格率高的优势，从而达到了节能减排的效果。环式窑在加热过程中，热量由高温炉室依次向低温炉室传递，使热量充分利用，与传统窑炉相比可节能20%以上。
本项目煅烧工序采用逆流式煅烧工艺，使余热得到重复利用，减少了加温系统能源浪费和烟气排放。
本项目石墨化工序采用内热串接技术，能耗比传统工艺降低20%左右。该技术是以电极坯料自身为电阻，内部加热，热能损失少，加热均匀。
本项目高压浸渍工序加热系统热风循环使用，能耗比传统工艺降低30%。
通过本次技术改造，使企业的技术和设备达到国内先进水平，机械化及自动化程度大幅提高。由于采用了先进的生产工艺，如计算机控制配料、真空成型、隧道焙烧、大容量直流石墨化等，从根本上改变了工艺条件和操作条件，使生产技术和产品质量指标均达到国内先进水平。
5改造方案
5.1建设规模及产品方案
5.1.1建设规模
项目建成后企业的石墨电极生产能力由15000吨/年提高到30000吨/年，新增能力15000吨/年。
5.1.2产品方案
5.1.2.1产品品种及规格
石墨电极主要以石油焦、针状焦为原料，煤沥青作结合剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、石墨化、机加工而制成，是在电弧炉中以电弧形式释放电能对炉料进行加热熔化的导体，根据其质量指标高低，可分为普通功率、高功率和超高功率。目前企业产品石墨电极主要为普通功率电极，本次改造拟调整产品结构，提高产品水平，主要生产技术含量高的高端产品大规格超高功率石墨电极。
本项目产品品种、规格及产量确定如下：
HD高体密（浸渍）石墨电极 5000吨/年
HP高功率石墨电极 5000吨/年
UHP超高功率石墨电极 20000吨/年
产品规格为Ø200～Ø600mm，其中Ø550mm以上规格的产品达到2万吨/年。
5.1.2.2产品特点
石墨电极具有高取向性、高结晶性、高体积密度，具有优良抗热震性、抗氧化性，在急冷急热状态下具有很高的机械强度。而超高功率石墨电极还具有如下的技术特点:
（1）超高功率电极的电阻率低，比普通电极低30～40%，电阻分布十分均匀，导电性能特别好。Ø550mm及以上规格的超高功率电极电阻率只有5.5 μΩ·m，比普通规格电极低3μΩ·m。
（2）超高功率电极可以承受大电流、高负荷。Ø550mm超高功率电极允许电流负荷可以达到45000~65000A，其电流密度达到18～27A/cm2，比同规格普通电极电流密度大40%左右。
（3）超高功率电极在电弧炉炼钢时电力消耗低，单耗可降低20～25%。
5.1.2.3产品质量标准、技术指标
（1）产品执行标准
①《浸渍石墨电极》YB/T142—1998；
②《高功率石墨电极》YB/T4089—2000；
③《超高功率石墨电极》YB/T4090—2000。
（2）产品主要技术指标
石墨电极技术指标表
表5-1
序号
技术指标
单位
高体密（浸渍）
高功率
超高功率
1
电极直径
mm
450
450
450
2
电阻率不大于
μΩ．m
7.0
6.5
5.8
3
抗折强度不小于
MPa
10.5
11
12
4
弹性模量不大于
GPa
12
12
14
5
灰分不大于
%
0.3
0.3
0.3
6
体积密度不小于
g/cm3
1.65
1.68
1.70
7
热膨胀系数不大于
10-6/℃
2.2
2
1.4
8
允许电流负荷
A
24000~34000
25000~40000
32000~45000
9
电流密度
A/cm2
15~21
15~24
19~27

大规格超高功率石墨电极技术指标表
表5-2
序号
技 术 指 标
单位
公称直径
Ø550～600mm
备 注
1
电阻率不大于
μΩ．m
6.2

2
抗折强度不小于
MPa
10.5

3
弹性模量不大于
GPa
14

4
体积密度不小于
g/cm3
1.65

5
热膨胀系数（100～600℃）不大于
10-6/℃
1.5

5.2工艺方案与设备方案
5.2.1工艺方案
5.2.1.1生产方法
本项目HD高体密（浸渍）石墨电极和HP高功率石墨电极的生产方法为：外购石油焦通过罐式煅烧炉生产出煅烧焦，经破碎、配料、成型、焙烧、浸渍、石墨化为成品。
UHP超高功率石墨电极的生产方法为：采用高取向性、高结晶性、高体积密度、易于石墨化的油系针状焦直接配料、成型、焙烧、浸渍、石墨化为成品。
5.2.1.2生产工艺流程
本项目石墨电极主要生产工艺流程如图5-1所示。

石油焦原料
煅烧
破碎
中碎
筛分
混捏
焙烧
压型
石墨化
电脑配料
雷蒙粉碎
浸渍
产品

图5-1 石墨电极的生产工艺流程图
说明：上图为高体密（浸渍）石墨电极、高功率石墨电极的生产工艺流程，超高功率石墨电极没有煅烧工艺过程，后续工艺相同。
5.2.1.3生产工艺流程说明
石墨电极主要生产工艺流程说明如下：
（1）煅烧
根据石墨电极产品的要求，原料石油生焦先进入煅烧炉进行煅烧。煅烧温度1200～1500℃，目的是将石油焦中挥发份尽量除掉，减少 ？含量，使石油焦石墨化程度提高，提高石墨电极的高温强度和耐热性能，并改善石墨电极的电导率。
（2）压型
在压型工序，煅烧后的糊料经挤压后制成多种不同规格的电极毛坯。电极毛坯的压型工艺在很大程度上决定着成品的主要性质，直接影响工序生产质量的稳定比重和成品的内在质量。本项目采用电极油压挤压机，根据不同产品要求，控制挤压压力和挤压速度两个关键工艺参数，使多种规格的电极生坯体积密度控制在1.68～1.72g/cm2之间。
（3）焙烧
焙烧工序是把成型的生坯加热到高温（约1000℃），使粘结剂转变成网格焦炭，其目的是排除挥发份，使制品体积得到充分收缩，几何形状固定、降低电阻率，使制品具有一定的机械强度、耐热、耐腐蚀、导电、导热性良好。
（4）浸渍
浸渍工序是将压型后的坯料置于高压釜内，在规定的温度和压力下，使浸渍液渗透到制品气孔中。先将压型后坯在预热炉内加热到规定温度，目的在于排除吸附在微孔中的气体和水份，并使之与浸渍剂的加热温度相适应。预热后立即装入浸渍罐内，在保持一定温度下，抽真空以进一步除去各 ？中的空气。达到规定的真空度后，加入浸渍剂。在压力下将浸渍剂强制浸入制品 ？中，维持加压到规定时间后取出。
（5）石墨化
石墨化工序是在石墨化炉内将焙烧后的电极进行石墨化处理。本项目采用国际先进、国内领先的内热串接石墨化炉，以满足大规格超高功率石墨电极产品的生产要求。
5.2.2设备方案
（1）设备选择原则
根据改造后产品生产的技术特点和产品的工艺流程确定生产设备；所选设备技术先进、生产效率高、安全可靠、节能、环保；设备的配置数量根据新增生产能力和产品方案进行确定。
（2）设备选择
企业现有的煅烧系统、破碎系统、压型系统、焙烧系统、浸渍系统、石墨化系统、检测系统已形成石墨电极生产能力15000吨/年，本次改造在此基础上，对挤压机和环式焙烧窑进行改造，同时新增加隧道窑、内串石墨化炉、高压浸渍等设备，以及必要的检测设备，以满足大规格超高功率产品的生产要求。本次改造新增主要工艺设备及检测设备（含改造设备）共计23台（套），设备投资8220万元，具体设备选择详见表5-3。
新增（改造）主要工艺设备明细表
表5-3
序
号
设 备 名 称
型号规格
数量
（台、套）
总价
（万元）
电量
（kW）
备注
一
煅烧车间

1
24罐逆流式煅烧炉

1（座）
315

二
压型车间

1
电极挤压油压机（包括抽真空及破碎通风改造）
Dy-77-2500A
1
120
80
改造
2
电子配料系统

1（组）
15
5

合 计

2
135
85

三
焙烧车间

1
18室敞开式双层环式焙烧窑

1（座）
380

改造
2
30室敞开式双层环式焙烧窑

1（座）
460

改造

合 计

2（座）
840

四
隧道窑车间

1
隧道窑

1（座）
2780
215

其中：机械设备

1
1980

电气设备

1
420

耐火材料

1
280

其他

100

五
浸渍车间

1
浸渍系统

1
1055
100

其中：热媒系统

1
85

预热系统

1
260

沥淸系统

1
240

加压系统

1
85

抽真空系统

1
75

冷却系统

1
45

沥青供给系统

1
55

自动控制系统

1
60

其他

150

六
石墨化车间

1
内热串接石墨化炉

1（座）
3015
16200

其中：变压器及辅助设施

1
880

铝排

1（组）
530

铜排

1（组）
440

导电电极

1（组）
285

耐火材料

315

多功能行车

2
90

顶推装置

1
75

冷却水系统

1
25

抓斗机

2
20

其他

355

七
检测设备

1
炭素试样电阻率测试仪
TA901-A
1

2
电极电阻率测试仪
GM-Ⅲ
1

3
接头电阻率测试仪
HDJ-2
1

4
抗折强度测试仪
LDS-2KN
1

5
热膨胀系数仪
SRP-1000
1

6
弹性模量仪
DT-10W
1

7
分析天平
TG-A
2

8
灰分分析装置

1

9
挥发分分析装置

1

10
真密度分析装置

1

11
沥青分析装置

1

12
粒度组成筛分装置

1

13
焙烧温度电脑监控系统

2

合 计

15
80
10

总 计

23
8220
16610

（3）主要设备选择论证
1）内热串接石墨化炉
①选择的理由
本项目石墨化选择内热串接石墨化炉主要是为了满足产品超高功率石墨电极的生产要求。同时与传统石墨化炉相比，可大大提高产品质量，该产品由自身作电阻进行导电加热，制品各部位温度易达成一致，使产品电阻率非常均匀。而传统的艾奇逊炉是靠在产品周围加添电阻料，先通电加热电阻料，再由电阻料去加热产品，因此存在产品表面电阻率由于内部受热不均而不均匀的缺陷。本项目所选择的炉型非常适合Ø550mm及以上规格超高功率电极的石墨化，石墨转化率高，产品单位能耗较传统生产方法低20%以上，节能环保，是目前国内超高功率石墨电极石墨化炉改造的发展方向 ？。
②主要技术参数
产量：3万吨/年
每炉装炉量：50吨
最大产品规格: Ø700mm
炉型：∏型
炉尺寸：长2×17m，宽2×2.5m
清炉及装炉准备时间：8小时
装炉时间：8小时
通电时间：10～16小时，平均12小时
冷却时间：72～96小时
出炉及清保温料：8小时
平均生产周期：120小时
备用检修炉数量：2台
正常运转需要炉数量：10台
合计需炉数量：12台
炉芯最高温度：3000～3200℃
炉芯电流密度：35～45A/cm2
热效率：>55%
2）隧道窑
①选择的理由
本项目二次焙烧采用隧道窑。我国在2000年前后引进德国费士特•因卡公司相关技术在吉林炭素和大同炭素先后建成两座隧道窑，以实现石墨电极的二次焙烧，目前南通炭素、士达炭素也先后建成投产，从以上公司进行二次焙烧的产品质量及运行情况看，该设备具有如下技术先进性：
a. 产品质量得到提高，与传统二次焙烧相比，产品在窑内温度十分均匀，因此产品各部位电阻率十分均匀，均质性好。
b. 适于大规模连续性生产。
c. 生产周期缩短，与传统焙烧相比生产周期缩短2/3以上，以生产超高功率为例，可缩短生产周期30多天。
d. 浸渍品在特别的耐热匣钵内，不需要填充料保护，产品装出均在室外进行，生产操作得以简化，操作环境良好。
e. 节约能源，与普通焙烧窑相比，焙烧浸渍品对沥青产生的挥发份作为加热燃料使用，使燃料消耗大大降低，这是隧道窑技术上的一大特点，可节省能耗60%左右。
f.