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1、年产5万吨工业硅工程可行性研究报告1总论1.1 工业硅的名称硅化学符号Si,具有灰色金属光泽，比重2.4g/cm,熔点1414 C。在自然界硅资源 十分丰富，约占地壳的四分之一，是地壳中第二大元素。在自然界硅极少以单质形式存在, 多以二氧化硅（SiOj为主要成分在于石英矿石。在工业上，是以硅矿石和碳质还原剂为 原料，经硅炉（又称矿热电弧炉、硅电炉）高温冶炼得到含硅（Si）达97%以上的产品。这 种产品又称工业硅、纯硅、结晶硅，在本技术报告中统称为工业硅。1.2 工业硅的应用非常广泛，可用于电子、炼钢、光学、机械、汽车制造、化工、冶金、 医药、国防等领域。硅的应用主要见于以下工业：1）制取铝硅合
2、金，其用量约占用量的50%。铝硅合金的耐热耐磨性性能良好,热膨胀 系数小，广泛用于汽车制造业、航空工业、电气工业和船舶制造等方面。2）作为非跌基合金的添加剂，也用作要求严格的硅钢的合金剂，是炼钢、非铁基合 金冶炼必不可少的脱氧剂。在炼钢工业中，每生产一吨钢大约消耗5kg工业硅。3）是多晶硅、单晶硅的基础原料。工业硅经相应工序提纯可制的多晶硅，经加工处 理拉制生产成单晶硅。将其切片制成集成电路、电子元件、太阳能电池等，是现代工业、新 能源和科学技术开展不可缺少的基础材料。4）在化学工业中，用于生产有机化合物如硅油、建筑物防腐剂、白炭黑；包装用于薄 膜添料和高档家具涂料的添加剂、装饰漆添加剂、一般
3、工业涂料添加剂等。5）工业硅还用作膜某些金属的还原剂，用于制造新型陶瓷合金、高级耐火材料等。目前，工业硅的应用还在不断开发新领域，如制造太阳能硅、制造氧化硅，合成光纤、 微电子用的纳米硅材料等。工业硅的种类和分级可参见GB/T2881-91工业硅技术条件。1.3 市场情况分析作为高新技术领域和重要基础产业广泛应用的结构和功能材料，工业硅消费量一直 在快速增长,2004年世界工业硅的年消费量已突破100万吨。表2-5主体厂房参数(2台炉厂房)序号跨间名称厂房参数，m起重机配置跨度长度轨面标高1主跨166219.5lOt悬挂起重机2台2付跨(浇铸)1810410.0桥式起重机2台3变压器跨82.
4、6生产能力计算及主要设备选择1)生产能力计算单炉生产能力计算公式如下：Q=(24XTXPXK1XK2XK3XCOS 0)/W(2)式中：Q1台硅炉年生产量,t/a；24硅炉每天运行时间为24小时；T硅炉年运行时间，取300天；P硅炉变压器额定容量，取12500KVA；K1硅炉电压波动系数;取0. 98；K2硅炉变压器功率负荷系数，1.001.30K3硅炉作业的运行效率，取0. 95；W单位产品的工艺电耗，取12000KVh/t；COS 0补偿功率因数，取0. 92Q1=(24XTXPXK1XK2XK3XCOS 0)/W= (24X310X12500X0. 98X1. 2X0.95X0.92)/
5、12000比 7965. 64t/a2台12500KVA硅炉设计年产量为16000t/a硅炉具备长期在1.3倍额定值下运行的能力，在市场需求旺盛时可使其超负荷生产, 以提高产量。2)主要设备选择及主要技术参数目前，硅炉已逐步向中型以上炉型开展，同时在核心结构上也存在着多种方式。本设 计方案中选用的是石墨电极结构方式。石墨结构方式经过多年的研究和生产实践证明， 具有结构工艺参数合理准确、运行稳定、一次性投资低、产品质量稳定、生产技术指标领 先的优势，特别是对于高耗能工业减低产品工艺电耗尤为重要，这种结构的硅炉具有启 动易于掌握、电耗低的明显优势。2. 7工艺技术特点及装备水平1）采用国内成熟、可
6、靠、先进的生产工艺技术，硅冶炼、精炼设备的生产技术指标和 工艺技术参数先进合理。2）还原剂使用上采用无木炭生产先进工艺技术。3）采用石墨电极大容量硅炉，半密闭中烟罩形式，具有节能减排的特点。正常运行的 产品工艺电耗到达12000KVh/t以下的先进水平。4）该工艺配置原料准备系统，产品铸锭及破碎、包装系统，具有工艺流程布局科学、 合理、设备运行稳定等特点。5）产品冶炼过程实现机械化操作，降低了操作者的劳动强度，提高了企业的劳动生 产率。6）电极夹持系统采用液压装置，极心圆可调、机构合理，具有造价低、设备运行稳定、 可靠之特点。7）炉体砌筑及核心设备采用专有技术，可明显延长硅炉使用寿命，提高硅炉
7、的作业 率。8）硅炉烟气治理采用国外最先进的收尘技术和设备，除尘效率到达99%,净化后烟 气含尘浓度低于50%/裙.9）辅助设备及操作工具依据多年经验设计，具有合理性河实用性。硅炉设计的主要技术参数件表2-6表2-6 硅炉主要技术参数序号工程单位参数1硅炉变压器额定容量KVA12500可长期超负荷30%2变压器一次测电压KV1103变压器二次测电压V15813级4功率因数COS 00. 92补偿后5石墨电极直径nun6电极电流密度A/cmJ7极心圆直径Mm8炉膛直径Mm9炉膛深度Mm10电极升降速度m/min0.511电极工作行程Mm110012硅炉平均负荷kW12000补偿后2. 8硅炉运行
8、主要综合技术经济指标硅炉运行主要综合技术指标见表2-7表2-7 硅炉运行主要综合技术指标序号工程单位指标备注1硅炉运行效率%2硅炉年运行时间D3硅炉日平均时间t/d4硅石单位消耗t/t正常生产用合格料5木炭单位消耗t/t启动时用6烟煤单位消耗t/t7石油焦单位消耗t/t正常生产8其它疏松剂单位消耗t/t（不用木炭时）9电极单位消耗Kg/l正常生产10产品工艺电耗Kwh/t正常生产11硅炉面生产能力t/a单炉12全员劳动生产率t/a人13全员员工人数人2台炉2. 9机修1）就休的任务主要任务是负责硅炉及生产车间的小修与日常维护，并承当焊建的加工及修复工作 。而生产所需的各种备件的制作、生产消耗件
9、的供应及设备的大修理，均由全厂统筹安排 集中外委。2）机修的组成机修的设施主要设在机修厂房内，其面积为：720 nf,可设有机修工作间、备品和备 件库、工器具库、员工休息室等。4） 机修主要设备主要设备：车床、铳床、刨床、要摇臂钻床、剪板机、卷板机、砂轮机电焊机等。除上述 主要设备外,还需配备相关的配套辅助设备和工器具。2. 10检化验1）检化验的任务 负责进厂原材料质量的检验、化脸及验收工作，定时为生产部门提供详实的化学 成分报告： 负责出厂产品化学成分指标的签订，签发产品分析报告单，并及时将化验数据反 馈到生产部门指导冶炼工艺生产。 负责其他工程的化验分析工作。2）化验室的组成化验室由制样
10、间、电加热间、称重件、化学分析间、器皿和药品储藏间等组成。制样间：承当原料、产品等式样的制备。称重间：为式样分析提供可靠的重量数据；加热间：试样的加热、干燥等，此间设有通风系统；分析间：对试样进行化学成分的分析等，此间设有分析台、器皿架、药品架和通风系 统；储藏间：存放器皿和化学药品等。破碎机、标准套筛、标准天平、光学分析天平、分光光度计、可调式电炉、干燥箱、离子 交换水设施、水浴加热器等。除上述主要设备外,化验室还需配置有关配套辅助设备3）化验室的主要设备1）原料系统原料系统设施由硅石露天堆场、木炭料棚、石油焦和半焦料棚组成。在厂区原料场地，硅石由直接加工成合格料运到生产现场。根据实际情况，
11、一期主要 原料在厂区料场储藏如表2-8表2-8原料硅石石油焦烟煤木炭储量,t59001960510P1.5kt时间，d303030启用期用年用量，万1620. 522. 11原料系统及仓库设施为保证生产的联系性，保证还原剂各种原料在30天以上的储藏，到达生产的合理、 平安的储藏量。但合理储藏还应充分考虑原料的运输距离。石墨电极存放在生产厂房付跨，合理储藏为30天约215吨；出炉用100mm石墨电 极储藏60天约15吨。2）仓库设施根据工业硅生产工艺及产品存放要求，方案中考虑了产品库房。主要存放袋装工业 硅产品，其面积约为900nl）可存放1200t工业硅产品。库存设有卜3t单梁天车。表3-9
12、一期12500KVA硅炉配套设备表序号设备名称规格数量备注1三相硅炉12500KVA22烧穿器43捣炉机64硅水抬包165电动抬包车86方抬包27铸模68托盘100m29铸铁砖210硅块夹具211液压系统212硅炉短网213大电流开关214烧穿断网415吹氧精炼系统216炉上冷却水系统217桥式起重机Q=10t218悬挂单梁起重机Q=10t219硅炉变压器12500KVA220硅炉电控系统221动力变压器1250KVA222动力及照明系统123抵押电容补偿224破碎机225配了杵Q=1吨226产品样Q=2吨127地中衡Q=120 吨128冷却水循环站129硅水水洗230硅炉除尘系统131检验、
13、化验系统132机修系统13供电3. 1供电局部概述平安供电是工业生产的重要条件，电力是某某生产过程中的电化反响能量来源。工 业硅生产是二氧化硅(SiC)与还原剂进行化学反响生成硅。其化学反响都是在电炉内进 行的,化学反响的能源是由外部供电设施所提供，因此为满足硅生产的需要，必须有足够 的电力供设备参数选定和匹配是否恰当；短王等重要配电设施结构和配置是否科学；原 料质量高低；工艺选配料是否合理；工艺操作及管理水平等。目前国内较好电耗指标约为 11500T 2500KVH/t。较差的电耗指标可达13000-14000KWH/t,所以工业硅生产是一种高 能耗产品。本钱中电费占比例最大，所以工业硅工程
14、从设计施工到生产管理必须重视供 电质量和可靠性。并应充分认识到降低电耗的重要性，从而为硅生产创造良好的供电环 境。本章对本工程有关电气专业设计问题做如下论述。3. 1.1设计依据本设计是依据供电系统标准结合企业用电需求。3. 1.2设计范围本工程供电设计的范围：本工程需在厂区建110KV总配电站(已建)。设计分工点以 电炉变压器室为界，以上由电业部门设计，以下为硅工程设计院设计。3. 2金属硅生产的负荷性质金属硅生产是采用矿热炉生产工艺，三相电瓠炉埋瓠生产。这种炉也叫闭孤式电弧 炉，其电弧在电极周围的固态料层下面燃烧。电炉每相电流大局部是电弧电流，在电极下 端与熔池间形成电弧。有一少局部电流从
15、炉料到熔池间形成。两部风电流是平行的，或者 说两局部电流之和等于总电流。电炉内的热量有两局部组成,一局部是电孤燃烧时形成， 另一局部是电流通过炉料电阻时生产，因此称这种电炉为电阻电瓠炉。实际生产过程中 主要化学反响区是在电弧燃烧区，而炉料电阻产生的热量对化学反响作用甚微,相反由 于炉料电阻的存在分流了总电流，使电瓠电流降低而影响了化学反响速度，也影响了产 品的产量和质量。所以生产过程中总想方设法降低流经炉料的电流，而尽可能增强电弧 电流的大小。其中最有效的方法是增大炉料电阻率。综上所述硅炉负荷性质是一种电热 设备。发热体以电弧为主（有一定无功消耗），炉料电阻发热为辅。硅炉生产能源来自电力, 如
16、果停电便无法生产。但如果短时停电只是对其产生质量和产量有一定影响，不会对设 备造成威胁。一般来说小规模生产的硅炉主回路系统应属于三类负荷。除电炉负荷还有动力、照明负荷，其中净化风机容量较大，动力负荷约占总负荷的 7-9%左右。动力负荷中电极升降及水泵应具有备用电源。水泵电源应有局部保安电源。3.3供电系统及用电负荷3. 3. 1110KV供电系统：供电系统的进厂电压等级是根据硅厂用电负荷特点及当地供电环境决定的。经过当 地电业局和业主研究决定，一次供电电源采用3P50HZ 110KV 一回进线，在厂内建一座 110KV露天高压配电作为电能分配站，其供电系统方案如下：方案I一回110KV进线供向
17、配电所供电。两台16500KVA矿热炉供电采用110KV直降方案， 全厂设一个车间动力变电所（含动力和净化），也采用直降方案供电，（详见方案图1）。配 电所选用110KV敞开式组合电器，陪六氟化硫断路器。方案II采用递降方式供电。全厂设一总降压露天变电所，安装一台S9-40000/110型变压器, 蒋进线的110KV电压变为35KV。厂内建一座35KV室内高压配电所,35KV配电所设一段 供电母线。配电所选用35KV标准高压开关柜，建议选用手车式开关柜。35KV配电所及其 控制室为一层建筑，共8个间隔，从配电所母线分别向两台硅炉，一台动力变供电，两台 无功补偿装置。（详见方案图H）3. 3.2
18、动力供电系统硅动力供电系统厂内设硅动力变电所（详见硅动力变电所380/220供电系统图）。变电所内安装 一台S9-3150KVA动力变压器。在动力变二次设低压配电室，负责向硅炉动力、铸造部动 力、原料部动力、净化动力、成品库动力、水泵房动力及生产车间照明负荷提供电源。此外, 应该地区平均海拔高度在10002000米，在选择电机时应适时增加绝缘强度。3. 3. 3用电负荷情况1）硅炉负荷：金属某某生产时采用矿热炉生产工艺，每台炉变压器额定容量 12500KVA,但考虑到在生产时有过载运行的可能性，暂按过1. 3估计，那么实际电炉变压器 容量为16250KVAe2）硅生产动力负荷:硅生产过程中的动
19、力用电主要是与硅生产有关的附属设备动力 负荷，每台炉按300KW计算。除此还考虑了净化用电，每台炉按600KW考虑，每台炉动力 总计算负荷约900T000KW。3）计划用电负荷：平均有功功率：12500*0, 8*1.3*2+900*2=27800KW最大功率：12500*（）. 8*1.3*2+9000*2=44000KW3.4主要电气设备选型3.4. 1供电系统变配电设备选型110KV配电装置；选用传统产品或选用组合电器以节约用地。1 10KV断路器：断路器是配电所关键设备，硅炉生产操作频繁，因此建议选六氟化硫 断路器。电力变压器:全部选用节能新产品。低压配电盘:选用GGD型压盘。3. 4
20、. 2电炉变压容器容量的选择电炉变压器属于特种变压器，又是非标准设备。这种变压器被用作冶金、化工等矿热 炉，作为主要供电设备，因此称为矿热变压器。目前国内这种变压器无标准系列产品，变 压器参数厂家是根据用户所提出的要求进行设计制造。基本上一个厂一个样。变压器的 容量档次目前国内通用如下规格：1800、2500、3200、4000、5000、6300、7500、9000、10500、 12500. 16500KVA等。国外还有更大容量变压器。新上马的电炉工程总是根据拟定的生产 规模，计算出变压器容量初始值，再按上述系列选择套用相近规格是变压器。本工程变压器容量甲方定为12500KVAo2）变压器
21、一次参数选择：变压器一次参数主要指一次额定电压、电流大小。由于电炉变压器容量较大，应尽量 选择高压低电流，这样对供电系统和变压器本身都有好处。但一次参数往往设计单位和 用户自身无选择余地，受当地供电条件所制约。本工程只能由供电部门决定供电电压为 110KV, 一次电流也随之确定87AO3)变压器二次参数选择变压器二次参数选择很关键。关系到能否满足生产工艺要求，能否保证产品和质量 的大事，必须认真对待。二次参数主要指是是二次电压、电流、电压调整范围、级差电压、 二次额定电压、电流电压比等。本工程根据多方面考虑选定如下二次参数：无载19级，120792V。或二次电压：有载调压19级。1级为120V
22、,19级为192V,各级 为：120,124,128,132,136,140,144,148,152,156,160,164,168,172, 176,180,184,18,1 92V,其中：144V为额定级，144v以上为恒功率，以下为恒电流。二次额定电流：66157/38197A流压比：4595)变压器的过载能力当前一些生产单位为了提高产量,都采取了过载运行的方法来到达提高产能的目的 。这种现象已成为一种时尚，一些业主纷纷效法。为了保证变压器等提供电设备的要求，本工程设计时对变压器厂提出了具有一定过 载能力的要求，即要求变压器在L3倍额定容量下允许长期运行，变压器不超过额定温 升。与变压器
23、配套的供电装置也同样具备此过载能力。因此本工程具备长期在1.3倍额 定值下运行的能力。生产能力可提高L 2倍。3.5电控、保护、计量3.5. 1供电系统的控制、保护和计量H0KV配电所和变电所的控制、保护、测量、信号采取集中控制，设专门控制室。 110KV进线设电流速断和过电流保护；电炉系统设速断、过流、过负荷、瓦斯保护及温度 信号，计费电量表安装在110KV露天变电所控制室内，装在110KV进线系统。3. 5. 2电炉工作状态的控制、测量控制局部：电极升降控制、电极压放控制、断路器紧急切闸控制、有载调压操作等。信号局部：电极升降状态指示、电极压放过程指示、断路器位置指示、电压调节指示 等。随
24、着技术不断的进步、世界经济开展的开展，硅的应用范围将越来越也广泛，需求量 也越来越大。世界一些工业某某主要产地由于受经济和环保条件的影响,基本停止了工 业硅的生产。目前日本、韩国、加拿大、美国、印度等世界许多国家,工业硅炉产品主要是 靠进口。据预测，到2010年，世界的钢产量的增长、汽车和建筑材料的快速增长，将使工业硅 在冶金行业的需求增长仍将保持在7%左右;近年来，工业硅在化学、新能源和电子方面 的用量增长最为迅速。过去5年的相关资料统计结果说明，需求年增长率超过9%,随着 半导体材料、化工领域、太阳能电池、高级耐磨需求仍保持高速增长的势头。进入21世纪以来，由于能源短缺和环保压力增大，利用
25、太阳能的光伏产业开展十分 迅速。世界光伏产品产量，1991年只有55MW,到2005年增长到1656 MW年平均增长率到 达约30%。我国的太阳能电池产量增长更为迅猛，2006年中国太阳能电池产量为 490MW,2008年猛增到2000MW, 一举超过占据世界首位的日本，跃居世界首位。世界太阳能光伏产业的高速开展,导致太阳能级多晶硅原料供应紧张，很多太阳电 池企业不能满负荷生产，多晶硅价格不断上扬。我国的多晶硅生产到2008年供需的缺口 仍在1万t以上。由此，更加引起人们对太阳能极多晶硅低本钱生产方法的关注。现在世界各国普偏采用的是改良西门子法生产多晶硅。这种方法生产的多晶体占世 界多晶硅总产
26、量的70、80猊其优点是:产品纯度高，可到达91nlM而且工艺成熟，无爆 炸危险。其弱点是：投资大、建设周期长，生产过程能耗高，产品本钱高，要掌握全套技术 的难度大。于是冶金法成了人们最期望的一种方法，冶金法的突出优点是：工艺过程简单 、投资少、能耗低。对这种方法寄予厚望的另一个原因是，太阳能级多晶硅的纯度要求不 高，到达6N或6N以上就可以，而电子级多晶硅，要求纯度必须到达9N11N。为工业硅行 业的开展提供了千载难逢的机遇。太阳能级多晶硅材料开展现状及趋势线下表表1-1 世界多晶硅产量及预算年20052006200720082010201120132015GB1.81.922. 152.4
27、2. 562. 873. 23SG1.42.234.359.612. 4422. 1336. 77合计3.24. 15.06.512152540计量测量局部:在操作台上安装电炉有功电度表、无功电度表用变压器二次电压表、 电弧电压表、功率因数表等。3. 5. 3电极压放设两地控制电极压放操作设两地控制。这是为检修方便，除在操作台上能实现远方控制外，在现 场也能实现就地控制。设就地控制箱。在此箱上可完成压放电极的所有操作。设转换开关, 相互转换使之只能有其中一地操作进入状态，防止两地操作同时出现。3. 6短网3. 6. 1短网概述：短网是从电炉变压器二次到电炉熔池间导体的总称。包括补偿器、铜管、水
28、冷电缆、 水冷铜管（炉上部与铐板连接的铜管）、导电铐板、电极等。它的的任务是将电压大电流的 电能传输给电炉。由于它要传输几万安培的电流，与一般供电设备大不相同。这是由于大 电流将使短网产生很大的线路阻抗，如设计选型、结构、配匹不合理将使阻抗值增加，有 功损坏和无功损坏都会增加，这不但使电压损失加大,影响正常供电，而且功率因数也要 变坏，使变压器等设备有功输出降低，影响产量，增大电耗。因此短网设计应尽可能降低 阻抗的大小。3. 6. 2短网的设计短网设计原那么：在完成传输低电压大电流的主要功能的同时不许设法降低阻抗，以 降低阻抗压降、降低损坏、改善功率因数。即，降低直流电阻以降低电耗;降低集肤效
29、应系 数以降低电耗和自感电抗;降低邻近效应系数以降低电耗和互感电抗;降低铁磁效应系 数以降电耗和感应电抗。为到达上述目的，建议选用铜管式短网结构，请专业厂来设计， 制作，安装。3. 7无功补偿装置无功补偿方案，推荐采取在高压侧补偿3.8防雷及接地保护建筑物防雷保护采取接闪器和避雷带相结合方式完成对建筑物的防雷覆盖面。电炉 排烟烟囱挺立在房盖之上，利用它做接闪器。烟囱节与节间用钢筋焊接。在烟囱上做两处 引下线与接地网焊接。在接闪器保护伞达不到之处，在屋顶安装避雷带加以保护。避雷带 至少有两处与接地网焊接。110KV露天变设独立避雷针保护露天变设备。接地装置:利用建筑物基础钢筋做接地体。将所有基础
30、钢筋利用扁钢焊接起来，接地 体外引干线利用柱内两根主筋，将所有柱内两根钢筋焊接起来，在每层室内设接地干线。 本接地装置是防雷保护盒平安接地保护公用装置。接地电阻不大于1Q。平安接地:将所有不带电的金属外壳、结构架、动力变零线等均就近于接地干线焊牢O4.给排水与通风4. 1给水4. 1. 1生产用水生产用水主要为硅炉、变压器冷却水系统，采取净循环水系统。净循环水系统主要用 于硅炉部件冷却、变压器冷却等，硅炉用水量600m3/h,循环水量570 n/h；变压器冷却用 水80 m3/h,循环水量76 A/h,循环率为95%。生产用水情况见表4-1表4-1生产用水量表（2台硅炉设计指标）序号用水工序用
31、水量工作压 力,Mpa进出水温度，C用水制 度水质要求m3/h1炉体冷却6000.33050连续净循环水2变压器冷却800. 052545连续净循环水3铸模冷却10.2间断工业水4冲洗地坪10.2间断工业水5机修用水0.50.2间断工业水6化验用水0.50.2间断饮用水7生活用水20.2间断饮用水8冲洗硅石10.2间断工业水某某县工业园南区位于县城边，区内有桥南水厂，日供水1.5万吨，能满足供应工程 生产、生活用水。为节约生产本钱，可设计从恩江河直接提水用于生产用水。为节约水资 源，设计硅炉设备冷却水循环系统，从电炉排除的热水送入冷却水系统进行冷却,然后排 入冷水池，以备循环使用。这样只补充局
32、部新水,可以满足生产需要。为控制净循环水水温及补充损失量，应为净循环水系统补充新水，补充生产新水量 为34nl3/h,净循环水及新水的水质应符合以下要求：PH=6-7,硅酸盐硬度W6德国度，悬浮物W20mg/l。4. 1.2消防给水本工程设置独立的临时高压消防栓给水系统、室内外消防同一给水系统。其流程为：4. 2排水生产用水主要是电炉及变压器冷却水，由于是在管路中密闭循环，排除时无污染及 有害成分，可回收循环使用。废水主要为硅石冲洗用水、职工洗浴及卫生间废水。厂区各 用水点排出的废水汇聚进入厂区下水，进入工业园排水管网,排水量10m3/ho4. 3通风工业硅生产过程中，产生的炉气、粉尘、余热等
33、排放物保持负压操作，大量炉气和余 热从烟囱排出，进入防尘系统进行净化处理。炉前高温作业区设轴流风机进行排风降温。 电炉出硅作业区及铸造作业区均设轴流风机，局部排风降温。5. 土建某某县年产50000t/a工业硅工程，建设地址在某某县工业区南区，占地面积300亩 。地址选在距离恩江河300米以内、110千伏变电站1公里以内，地形为原始地貌（不需 平整）。土质为红壤土，不属地震活跃区，有利于土建工程建设。5. 1设计依据：本工程土建设计严格遵照现行国家规范，并根据我国当前国情，合理选用建筑结构 方案，力争做到技术先进可靠、经济实用、建筑美观。同时结合地方实际情况，尽量采用地 方材料，厂区道路、绿化
34、以及生活设施配置合理。5. 1. 1建筑设计规范及标准1）建筑设计防火规范GB50160-20062）工业企业设计卫生标准TJ136-793）建筑抗震设计规范GB50011-20014）国家颁发的建筑配件图集、建筑标准图集5）国家颁发的有关规范、规定、标准6）辽宁省建筑标准设计建筑配件图集5. 1.2建筑配置及围护结构1）合理设计车间的自然通风及保证厂房的自然采光。2）平面配置力求规整，尽量防止贴建小建筑。3）建筑配置要符合国家建筑模数、柱距一般为6m,（局部距根据生产工艺配置），生 活室及休息室一般开间为3ni、6m,特殊情况可酌情处理，层高以100毫米为模数,车间室 内外高差一般为150毫
35、米。4）防震缝：建筑物遇到需要设伸缩缝、沉降缝时,一律按抗震缝，缝宽不小于70毫米O5）砖墙:一般不需采暖车间，墙厚为240毫米，砖墙承重结构及排架结构为承重空心 砖，框架结构为大孔空心豉。6）屋面：采用无组织排水，以免积灰，积水失效。个别建筑可根据需要采用有组织排 水。7）：门窗：一般车间采用推拉门或钢木大门，生活室等采用木门。主厂房侧窗采用塑 钢窗，办公楼采用为合金窗或塑钢窗。8）装饰：一般建筑物内，外墙均做抹灰，面层刷涂料，个别建筑做清水墙。5. 1.3结构设计规范1）建筑结构设计统一标准GB/T50001-20012）建筑结构荷载规范GB50009-20013）混凝土结构设计规范GB5
36、0001-20024）钢结构设计规范GB50017-20035）侧体结构设计规范GB50003-20016）建筑抗震设计规范GB50011-20017）建筑地基基础设计规范GB50007-20028）钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程5. 2设计方案土建设计在满足生产必要条件和确保生产平安的前提下，充分考虑当地自然条件和 气候特点，因地制宜，尽量节省投资。建筑的抗震等级参照当地对地宸烈度的规定标准执行。本建设工程主要工程为硅炉 与铸造厂房、水泵房、机修、配电站、成品库、综合楼、守卫室、围墙及厂大门、厂区绿化及 道路等。1.2. 1、电炉部建筑面积约2976肝，共三层，三楼设单梁悬挂天车2台。
37、电炉部主体 为钢结构，每层楼板用钢筋佟浇注。四周墙体及层面采用彩色压型钢板，建筑表达现代、 时尚的风格。1.3. 2、铸造部建筑面积约1872 nV单层排架结构，基础采用独立现浇基础。柱子钢结 构，墙体及屋面采用彩色压型钢板，厂房内设10吨桥式天车2台，吊车梁采用钢吊车梁, 铸造部与电炉部外外表成为一体安装彩色压型钢板。1.4. 3成品库建筑面积约900肝单层排架结构，基础采用独立现浇基础，柱子采用 钢结构，墙体及屋面采用彩色压型钢板，厂房内设3吨单梁天车1台，吊车梁采用钢吊车 梁。5. 2. 4辅助部门机修、水泵房、综合楼、守卫室等，采用砖混结构。6消防6. 1设计依据1)建筑设计防火规范(
38、GB50160-2006)2)建筑灭火器配置设计规范(GB50140-2005)3)建筑物防雷设计规范(GB50057-94); (2000年版)设计主要依据国家基本建设关于“预防为主，防消结合”的指示精神，结合本厂实 际情况，生产、生活、消防联合制定供水系统。严格执行建筑设计防火规范的各项规定。纵 观全局。统筹兼顾,正确处理生产和平安，重点和一般的关系，积极采用先进的防火技术, 做到促进生产，保障平安，方便使用，经济合理。厂房之间按规范留设防火间距、消防通道。全厂形成环形道路，方便车辆进出畅通无 阻。在工业硅生产过程中，厂房内不适用也不产生易燃易爆物品。根据建筑灭火器配置设计规范(GB501
39、40-2005)规定，本厂区各建筑内设置灭火 器表6T主要建筑物的火灾危险性分类及耐火等级工程名称生产类别耐火等级结构类型硅电炉车间T钢结构、钢屋架、彩板铸造车间T钢结构、钢屋架、彩板成品库T钢结构、钢屋架、彩板水泵房戊-砖混机修戊三砖混6.2消防给水1）水源：由工业园区水厂管网供水,建一条消防专线管路至厂区水泵房，作为厂区水 源地。室外消火栓配置为低压消防给水系统,各建筑物的室内消防给水均由厂区生产消 防给水管网直接供给。根据“建规” GB50016-2006第条，本厂区同一时间内发生的火灾次数为一 次,火灾延续时间2小时。消防用水量满足室外15L/S,室内10L/S。本工程消防用水量最 大
40、单位主厂房，生产类别为丁类。表6-2 消费用水量表序号名称消防用水量火灾蔓延时间（小时）一次消防用水（m）室内室外1主厂房10152180根据上表，本工程一次消防最大用水量为180m-2）水源形式本工程消防水源，如果开发区供水压力不能满足本工程消防用水压力要求，在厂区 动力车间设置消防泵房及消防水池，采用一根DN100管道从市政给水管网引入消防水池, 消防水池有效容积2540 m3；水泵采用自灌式启动。3）消防给水本工程设置独立的临时高压消火栓给水系统，室内外消防同一给水系统。其流程为：自来水一消防水池一消防泵一室内外消火栓用水消防水池为地上式，总有效容积540立方米，分成二格。消防水泵采用X
41、BD5/50消防 水泵一台，扬程H=50米，流量q=0-50L/S,以及XBC5/50柴油机泵一台，扬程H=50米，流 量q=K50L/S, 一用一备，自灌式取水。室内外消防为一个供水管网，环状布置，管径 DN200.在各单体室内均布置室内消火栓系统，室内消火栓间距30米，保证同层同一防 火分区有二支水枪的水柱到达室内任何部位，消火栓箱配置消防按钮，可直接启动消防 泵。室外布置SS100型地下式防冻消火栓，间距120米，距路边约2米。4）初期消防用水通过设在主厂房屋顶设置的V-9 nF的区域性消防水箱来满足本工程初期消防用水 要求。5）化学灭火器厂区各单位按规定设置水消防设施外，还根据建筑灭火
42、器配置设计GB50140- 2005规定，设置磷酸核盐干粉灭火器假设干。对于重要岗位及火灾易发地增设干粉灭火器7.环境保护7. 1设计依据及环境保护标准1）建设工程环境保护设计规定（89）国环字第002号2）工业炉窑大气污染物排放标准（GB9078T996）3）危险废物鉴别标准（GB5085. 1-5085. 3-1996）4）工业企业厂界噪声标准（GB12348-90）5）大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）6）污水综合排放标准（GB8978-1996）7.2硅生产工艺简介工业硅由于本身具有的物理及化学性质,被广泛用于各个领域，硅已成为国民经济 重要的冶金工程。字自然界硅资源十
43、分丰富，约占地壳四分之一。自然界的硅元素大局部 都以Si&形式存在，因此硅冶炼主要原料为SiO/硅石）。冶炼用硅石要求Si。2含量 在99%以上，并控制其中CaO、AlG、Fea等杂质含量。生产中按配比要求将硅石和还原 剂（炭）混合后，加入硅炉中利用电能进行加热，到达一定温度后发生氧化一还原反响生 成Si。氧化还原反响可用如下主反响式表示：S i 02+2C=Si+2C0在高温下硅被还原为液体硅，定期出炉铸造成硅块产品。7. 2.1厂区气象资料表7-1年平均气温（）11.2最低气温(C)-11.6最高气温()32平均日照数(h)1557. 1年降水量(mm)490.7平均蒸发量(mm)1375
44、.7年主导风向(ESWN)NE最大风速(m/s)18年平均风速(m/s)2.4无霜期(d)215.6平均相对温度册)50-70抗震设防烈度7. 2. 2 12500KVA硅炉工艺资料(按理论计算和经验取值)表7-2工业硅电炉容量KVA12500炉罩形式中烟罩烟气温度(1)450-500标态烟气量(Nm/h)160000工况烟气量(m7h)220000-240000含尘浓度(g/Nn?)67.3主要污染源和污染物主要污染源是硅炉生产过程中产生的粉尘和烟气。硅冶炼时，在生产出产品的同时 还伴随一些污染物随烟气排放到大气中，主要污染物有Si02,Al203sFe203.Ca0.Mg0等粉 尘。其中Si02粉尘是在生产过程中有局部硅蒸气在上升时产生负反响:Si+02=Si()2生成 颗粒微小的Si。?粉末随烟气进入烟道。生产中采用木炭和油焦作为还原剂，局部碳粉随 烟气进入烟道。其它粉末为硅石和还原剂中的局部杂质进入烟道。烟气中的主要成分为 N、02、C0、C02。上述粉尘和气体构成了污染源。烟气粉尘特性通常如下1)烟气成分晚)表7-33）烟尘粒度（盼C0