炭素厂石墨化车间设计(design of qraphitizing shop for cabon plant)

将一次焙烧或二次焙烧炭素制品通电加热，使制品中的碳原子呈石墨结构的有序排列，具有石墨性质的炭素厂车间设计。设计主要内容为：生产方法、设备选择、车间配置和主要技术指标确定。

生产方法   炭素制品的石墨化在专用的石墨化炉内进行，根据通电加热方式的不同，有艾奇逊法和纵向石墨化法两种。前者在焙烧品周围填以电阻料，绝大部分电流通过电阻料使之发热，热量再传给焙烧品并对其进行加热；后者将焙烧品串联成行，不加电阻料直接通电加热。石墨化温度要求达到2500℃以上。

直至20世纪60年代以前，工业生产原一直采用艾奇逊法。后来，出现了纵向石墨化法，解决了焙烧品串联连接的关键技术，开始推广应用。此法技术要求严格，但具有明显的节能效果。艾奇逊炉多用于一般石墨制品和电极接头的生产。纵向石墨化炉适用于大规格、高质量的石墨制品的生产。石墨化工艺可以交流供电，也可以直流供电。交流供电设备投资少、便于管理，但功率因数低，而且影响电网的三相平衡。直流供电功率因数高，但设备投资多、维护费较高，而且在整流过程中产生的高次谐波影响电网的供电质量，设计中要考虑滤波。交流供电和直流供电各有利弊，但纵向石墨化法和大容量的艾奇逊法，多采用直流供电。

炭素制品的石墨化需经过装炉、通电、保温、冷却和出炉等过程。为此，必须配置多台石墨化炉组成一组，才能保证石墨化生产操作的连续性。每组炉子配多少台石墨化炉，主要取决于石墨化操作的周期和通电的时间。纵向石墨化法通电时间最短、周转快，一般要10～16台炉子组成一组，电耗约3600kw•h/t。艾奇逊法一般为6～8台炉子组成一组，电耗为4000～5000kW•h/t。

设备选择   车间的主要设备为石墨化炉。有艾奇逊炉和纵向石墨化炉两种。石墨化的生产能力按组计算，根据全厂石墨制品的产量和炉型大小，计算石墨化炉的组数。每组石墨化炉的年产量，取决于炉子的长度和炉芯截面(即装炉量)以及通电时间。通电时间与炉型、装炉量和通电加热方式有关，艾奇逊炉一般为50～70h，纵向石墨化炉为10～14h。

石墨化炉的通电加热需配以相应的供电设备。交流供电的装置有主变压器、调压变压器和电炉变压器等；直流供电装置除主变压器、调压变压器和电炉变压器外，还有整流设备。变压器容量与石墨化炉的炉型尺寸有关，最大电流根据炉芯截面和电流密度确定，最大电压取决于炉子长度。石墨化炉变压器容量小的仅1000～5000kVA，大的达15000kVA以上。

此外，车间还需配备装出炉设备和填充料加工设备。艾奇逊炉通常采用普通天车用钢丝绳和料斗装出炉。纵向石墨化炉采用专用机组装出炉，并用顶紧装置使焙烧品之问接触紧密减少电阻。填充料加工采用通用设备，如颚式破碎机、搅拌机、回转筛或振动筛等。

车间配置   在石墨化车间主厂房内沿厂房横向配置石墨化炉。每组石墨化炉和每台石墨化炉之间，留有生产操作、存放半成品和进行质量检查的场地。供电设备配置在与主厂房平行的副跨内。通电母线有固定式和移动式两种。交流母线的布置应注意减少电感。艾奇逊炉的车间配置如图。

主要技术指标   石墨制品的质量要求见表。