半密閉式12500KVA工業(yè)硅礦熱爐的設(shè)計(jì)

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1、 正確設(shè)計(jì)礦熱爐的結(jié)構(gòu)是保障礦熱爐工作性能的先決條件，是設(shè)計(jì)工作者面臨的最大困難。 好的礦熱爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅有利于爐子保障高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低能耗、少故障的生產(chǎn)，而且有利于 節(jié)約建設(shè)成本、方便其它設(shè)備布置、保證操作順暢。 高效、節(jié)能、先進(jìn)工業(yè)硅冶煉技術(shù)工藝， 是衡量一個(gè)企業(yè)是否具有先進(jìn)性， 是否具備市場(chǎng)競(jìng) 爭(zhēng)力，是否能不斷領(lǐng)先于競(jìng)爭(zhēng)者的重要指標(biāo)依據(jù)。 我國(guó)工業(yè)硅生產(chǎn)能源消耗高，主要是因?yàn)?設(shè)計(jì)上不合理、控制水平與管理水平不高。設(shè)計(jì)上不合理體現(xiàn)在我國(guó)普遍使用的是 6300KVA 左右的小爐型（散熱大、產(chǎn)量低）、爐型設(shè)計(jì)上為隔熱措施不嚴(yán)密、電路設(shè)計(jì)不 合理、極心圓尺寸大小不合理等許多細(xì)節(jié)方面。 控制

2、水平不高體現(xiàn)在人工操作范圍大、 爐況 穩(wěn)定性差、造成因調(diào)整爐況波動(dòng)費(fèi)時(shí)較長(zhǎng)而使得非生產(chǎn)性能耗損失大。 管理水平不高體現(xiàn)在 管理上不嚴(yán)、制度不健全、操作細(xì)節(jié)缺乏，造成物資或能源上的消耗浪費(fèi)。 一）、工業(yè)硅礦熱電爐特點(diǎn)： 爐型大型化則單位熱容率增大， 能量供應(yīng)集中，通過(guò)外圍表面單位面積散熱小、 爐子熱穩(wěn)定 增強(qiáng)，有利于降低熱損失，提高冶煉效率。冶煉工業(yè)硅采用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，爐變選用低阻 抗電壓的恒功率電爐變壓器，功率因素高，超負(fù)荷能力強(qiáng)；短網(wǎng)采用通水式銅管， 電極三角 全補(bǔ)償式外短網(wǎng)，短網(wǎng)軟纜采用水冷電纜，阻抗損失??； 科學(xué)選用石墨電極；有利于高產(chǎn)降 耗，電爐爐型采用矮煙罩半密閉式，

3、 有利于收塵，工人操作環(huán)境好；電極把持器的銅瓦采用 液壓波紋管壓緊式；電極升降采用液壓，搗爐機(jī)選用半液壓式大功率搗爐機(jī)。 二）、礦熱電爐結(jié)構(gòu)選型技術(shù)參數(shù)： 在工業(yè)硅冶煉過(guò)程中礦熱爐的狀態(tài)與電氣參數(shù)的變化密切相關(guān)， 控制最佳的供電制度對(duì)保證 取得好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)十分重要。12500KVA 工業(yè)硅礦熱電爐冶煉（工業(yè)硅）的日產(chǎn)22 — 25 噸。電耗 11800-12800kw/ 噸。 1、 變壓器容量：12500KVA 殼式強(qiáng)油水冷礦熱爐變壓器; 2、 一次側(cè)電壓：35KV 3、 二次側(cè)電壓：140?175 （V） 4、 二次側(cè)電壓級(jí)數(shù)：17級(jí)，級(jí)差：3V 5、 常用電壓：151

4、 （V） 6、 二次電流：49154 （A） 7、 電極直徑：①780mm （石墨） 8、 電極極心圓直徑： ①2350mm 100mm 9、 爐膛直徑： ① 5700(mm) 10、 爐殼直徑： ① 7200mm 11、 爐膛深度： 2200mm 12、 爐殼咼度： 4300mm 13、 矮煙罩咼度: 2400mm 14、 電極行程： 1600mm 15、 電極升降速度：0.5m/min 16、 冷卻水用量: 340t/h 三）、電爐結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)依據(jù) 12500KVA 交流還原電爐機(jī)械設(shè)備包括爐體、電極系統(tǒng)、煙罩、變壓器和輸電短網(wǎng)

5、、 液壓 系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)等。 圖一1 12500KVA 電爐部分示意圖 1、爐殼部分：國(guó)內(nèi)外對(duì)爐襯、爐底散熱強(qiáng)度計(jì)算表明， 保持爐襯與爐底熱損失為 2%?4% 是在合理的范圍內(nèi)，或者保持爐襯表面溫度在 70?120 C是允許的，因此按照這個(gè)條件以 及結(jié)合所選擇材料的使用溫度，根據(jù)傳熱學(xué)知識(shí)可確定爐襯與爐底工作層、 保溫層、隔熱層、 絕熱層的厚度，鋼板層的厚度根據(jù)強(qiáng)度需要而定。 爐殼過(guò)大，從而爐襯厚度過(guò)厚，引起筑爐成本上升，出爐困難，占地面積擴(kuò)大，爐襯表面積 增加，散熱面積增大；爐殼過(guò)小，爐襯厚度過(guò)薄，抑或爐襯強(qiáng)度不夠，抑或無(wú)法保溫。爐底 厚度亦是如此。采用爐殼直徑 ①7200mm

6、 ，高4300mm,兩個(gè)出鐵口，夾角 120，爐殼 鋼板厚16mm ,爐底厚20mm ,腰帶及豎筋為160mm 槽鋼，爐底工字鋼高為 250mm 。 設(shè)計(jì)中，工作層都使用高爐碳磚、保溫層選用新型隔熱耐火粘土磚（熱導(dǎo)率＜0.44W/（m?K） 及高爐磚、隔熱層用粒度為 3?8mm的細(xì)硅石與礦渣混合物、絕熱層使用石棉纖維板、鋼 板層選用16mm 厚的普通鋼（爐底鋼板厚 20mm ）。如圖1 1電極孔2煙罩上蓋板 3煙囪孔4冷卻水道5觀測(cè)孔6搗料爐門(mén)7紅磚8隔熱耐火磚 9納米絕熱材料 10復(fù)合硅酸鋁纖維毯 11鋼板12出硅口 13高鋁磚14自焙炭磚 圖2 12500KVA 工業(yè)硅礦熱爐

7、結(jié)構(gòu)圖 2、電極直徑的選擇：在確定礦熱爐其它結(jié)構(gòu)尺寸之前，必須先確定電極直徑，它決定著礦 熱爐其它結(jié)構(gòu)尺寸的大小。 電極直徑有許多計(jì)算方法， 一般根據(jù)電極電流和電極電流密度確 疋： d= 式中12為電極電流，A , △ I為電極電流密度 5.5-6.1A/cm2 。 3、 爐膛深度、內(nèi)徑確定：在選擇爐膛深度時(shí)，要保證電極端部與爐底之間有一定的距離、 電極有效插入的深度和料層有一定的厚度。 爐膛深度若過(guò)深，電極與爐底距離遠(yuǎn)，電極不能 深插，高溫區(qū)上移，爐底溫度低，爐底 SiC會(huì)沉積，爐底上抬，堵塞出硅口，爐況變差。 爐膛深度若太淺，料層厚度將很薄，爐口溫度升高，硅揮發(fā)損失增

8、加，容易露弧操作，能耗 增大。合適的爐膛深度可按經(jīng)驗(yàn)公式 h=3d ; 式中B為爐膛深度倍數(shù)，3 =2.5 -2.8計(jì)算。 在選擇爐膛內(nèi)徑時(shí)，要保證電流流過(guò)電極 一爐料一爐壁時(shí)所受的阻力大于經(jīng)過(guò)電極 一爐料一 電極或爐底時(shí)所受的阻力。否則，爐膛內(nèi)徑選擇尺寸過(guò)大，礦熱爐表面散熱面積大，還原劑 燒損嚴(yán)重，出硅口溫度低，出硅困難，爐況會(huì)惡化。爐膛內(nèi)徑選擇過(guò)小，電極 一爐料一爐壁 回路上通過(guò)的電流增加， 反應(yīng)區(qū)偏向爐壁，將使?fàn)t內(nèi)熱量分散，爐心反應(yīng)區(qū)溫度低，爐壁腐 蝕嚴(yán)重，爐況也會(huì)惡化。爐膛內(nèi)徑可按下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì) rDn=rd ;式中r為爐膛內(nèi)徑倍數(shù)， r=5?8-6.0 。 4、 煙罩結(jié)

9、構(gòu)與材料選擇：大容量礦熱爐爐膛尺寸跨度大，煙罩設(shè)計(jì)較困難，同時(shí)從煙罩通 過(guò)的電流大，處理不好渦流損失大。 由于煙罩尺寸跨度大，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求高。因此上蓋中心 區(qū)梁、蓋板為不銹鋼材料，鋼梁為 20#槽鋼，鋼板厚度為 8mm。煙罩頂部水冷蓋板為活 動(dòng)式結(jié)構(gòu)，便于更換維修。為了解決煙罩結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與防止渦流損失， 采取用水冷鋼管(防磁) 做骨架并起吊，上下蓋采用石板與水泥構(gòu)筑，用細(xì)鋼筋做支撐，既減輕了煙罩整體重量又防 止了筑砌或制作上的不便。上下蓋間通水冷卻。煙罩為 12邊形，邊寬2170mm ，煙罩高 為 2400mm 。 5、 爐門(mén)結(jié)構(gòu)與材料選擇：大容量爐最大的問(wèn)題是爐緣距離爐心遠(yuǎn)，上料困

10、難，特別是國(guó)內(nèi) 強(qiáng)調(diào)以人工精細(xì)加料來(lái)取得好質(zhì)量與低能耗產(chǎn)品的觀點(diǎn)下， 普遍認(rèn)為在大容量爐子在國(guó)內(nèi)不 如6300KVA爐子的性能，因此一次又一次的阻礙了投資方建造大容量爐子的熱情。 設(shè)計(jì)6 個(gè)爐門(mén)用于加料、處理爐況和搗爐，三側(cè)搗爐大爐門(mén)有效操作空間高度為 2100mm ，操作 孔爐門(mén)為對(duì)開(kāi)式。側(cè)面采用雙層水冷，改善操作工的工作環(huán)境。不需要搗爐時(shí)，爐門(mén)關(guān)上， 密閉冶煉。 工業(yè)硅爐冶煉過(guò)程中， 極心圓參數(shù)是重要的參數(shù)， 在電極上下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中， 為防止電極擺動(dòng) 而折斷電極和極心圓的變化，同時(shí)防止?fàn)t內(nèi)煙氣從上部逸出， 因此在水冷大套設(shè)有密封導(dǎo)向 裝置。密封裝置用不銹鋼隔磁。 6、 電爐排

11、煙系統(tǒng)： (1 )主煙道：根據(jù)冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣量及半密閉爐的野風(fēng)量，設(shè)計(jì)煙管為兩根直徑 ①1600mm 排煙管。由于煙氣溫度高，為改善設(shè)備的工礦條件，設(shè)計(jì)煙管底部約 3.5米高 為雙層水冷，材料采用 Q235，厚度為8mm，其連接采用兩道絕緣法蘭連接，絕緣材料 HP-5。其余為單層，材質(zhì)為 Q235，厚度6mm，第三層平臺(tái)上部留有除塵管道接口，接 口上端為翻板碟閥，此碟閥為手動(dòng)控制。 （2 ）出爐口煙道：包括出硅口吸煙罩及煙道、手動(dòng)翻板閥，出爐風(fēng)機(jī)，在第三層平臺(tái)與主 煙道連接。出鐵口吸煙罩最大吸收出爐時(shí)產(chǎn)生的煙氣量，副煙道與爐殼絕緣可靠。 7、 電爐電極系統(tǒng)：極心圓直徑是一個(gè)對(duì)冶

12、煉過(guò)程有很大影響的設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)，電極極心圓 直徑選得適當(dāng)（圖 3-1），三根電極電弧作用區(qū)域部分剛好相交于爐心，各電極反應(yīng)區(qū)既相 互相連又重疊部分最小，在這種情況下，爐內(nèi)熱量分配合理，坩堝熔池最大，吃料均勻，爐 況穩(wěn)定，爐況也易于調(diào)節(jié)。如果設(shè)計(jì)不適當(dāng)， 則熱量不是過(guò)分集中就是熱量分散， 這都會(huì)造 成爐況調(diào)節(jié)頻繁或根本無(wú)法調(diào)節(jié)的嚴(yán)重錯(cuò)誤。 結(jié)合礦熱爐容量、可調(diào)極心圓范圍，設(shè)計(jì)中極 心圓直徑可按下式計(jì)算： Dg=ad ;式中a為極心圓倍數(shù)，a=2.2-2.3 。 圖3-1極心圓適當(dāng) 圖3-2 極心圓過(guò)小 圖3-3極心圓過(guò)大 圖3極心圓圖示 電極系統(tǒng)由電極、電極把持器、電極升降機(jī)構(gòu)和電極

13、壓放裝置組成。電極采用（電流密度 4~7/ A.cm2 ），把持器由導(dǎo)電銅瓦、導(dǎo)電銅管、壓力環(huán)及電極極心圓調(diào)整機(jī)構(gòu)等構(gòu)件組成。 把持器伸進(jìn)爐蓋煙罩內(nèi)， 并以導(dǎo)向水套（大套）進(jìn)行密封。各部件均在高溫和強(qiáng)磁場(chǎng)條件下 工作，利用充分的循環(huán)水冷卻和較好的水套（大套材質(zhì)不銹鋼）防磁性能。 （1 ）電極升降設(shè)計(jì)：電極直徑 ①780mm （石墨），包括上把持筒，下把持筒，水冷大套， 油缸壓力環(huán)，導(dǎo)電銅管夾持裝置及吊掛裝置等。 冶煉過(guò)程中大電流產(chǎn)生強(qiáng)大的磁渦流， 為減 少渦流損失，水冷大套、下把持筒下面 2200mm 長(zhǎng)材質(zhì)為不銹鋼。水冷大套結(jié)構(gòu)為 4塊, 安裝及拆卸方便。 電極升降設(shè)計(jì)為液壓升降

14、，工作平穩(wěn)，防止卷?yè)P(yáng)機(jī)升降造成工作不平穩(wěn)， 在冶煉過(guò)程中卷?yè)P(yáng) 機(jī)不能有效對(duì)電極起把持作用， 把持系統(tǒng)容易不垂直造成在爐膛內(nèi)極心圓的變化， 對(duì)冶煉造 成影響。油缸在第三層平臺(tái)，為吊掛式結(jié)構(gòu)，每根電極用兩個(gè)缸徑 ①220的升降油缸進(jìn)行提 升，提升高度1.6米，提升速度0.5m/min 。銅瓦抱緊機(jī)構(gòu)采用油缸式壓力環(huán)夾緊銅瓦， 由于每個(gè)油缸是獨(dú)立工作， 因此使每塊銅瓦與電極能緊密接觸， 防止銅瓦與電極產(chǎn)生刺火現(xiàn) 象而影響銅瓦壽命，電流傳遞穩(wěn)定，接觸電阻小，電能損失小。壓力環(huán)工礦條件惡劣，材質(zhì) 采用鍋爐鋼板（20g ）,耳環(huán)采用不銹鋼隔磁。水冷大套采用全不銹鋼材料，減小電能損失， 提高功率因數(shù)

15、。 （2 ）電極壓放：電極壓放為雙液壓抱閘之間三個(gè)壓放油缸來(lái)執(zhí)行， 壓放油缸直徑 ①125mm , 行程100mm ，液壓抱閘采用碟簧抱緊液壓放松，閘瓦硫化橡膠， 10mm 厚的絕緣橡膠。 碟簧抱緊為機(jī)械抱緊， 可有效防止因液壓、 電器故障而產(chǎn)生電極下滑， 同時(shí)機(jī)械力量可以調(diào) 整。抱閘的松、緊及電極壓放用 PLC控制，電極壓放量根據(jù)需要壓放。也可采用氣囊抱閘。 8、 液壓系統(tǒng)：液壓系統(tǒng)為電極壓放、電極升降、銅瓦夾緊 油缸的動(dòng)力源。包括液壓站、蓄 能器、二個(gè)油泵、二個(gè)電機(jī)，系統(tǒng)壓力最大為 12MPa，液壓站設(shè)加熱裝置。電極壓放裝置 為液壓抱閘，上下兩抱閘間為九個(gè)缸徑 ①125mm 行程

16、100mm 的壓放缸。液壓系統(tǒng)管道 均設(shè)計(jì)絕緣裝置。液壓軟管用高壓絕緣軟管，連接為絕緣接頭。榆次金澤液壓在礦熱爐液壓 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，有多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 9、 短網(wǎng)系統(tǒng)：短網(wǎng)的布置和布局結(jié)構(gòu)緊湊、投資小，便于加工，設(shè)備占地面積小、設(shè)備投 資較小、維修簡(jiǎn)單，事故率低。 電爐的幾何尺寸和短網(wǎng)設(shè)計(jì)對(duì)電爐電抗有直接影響。 不當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)可能大幅度降低電爐的功率 因數(shù)，減少有功功率的輸出。電爐的損失功率是由變壓器、短網(wǎng)、電極等幾部分損失組成。 降低變壓器、短網(wǎng)和電極電阻有助于提高電爐電效率， 降低產(chǎn)品電耗。水冷電纜具有良好的 冷卻效果，（許用電流密度約 5~8A/mm2 ）,是管式短網(wǎng)（許用電流密度約

17、 3~5A/mm2 ） 的配套技術(shù)，鍛造銅瓦（許用電流密度約 2.5~4A/mm2 ），鍛造銅瓦于電極接觸面（許用 電流密度約2.5~3A/mm2 ），具有質(zhì)量輕、投資省、運(yùn)行可靠、結(jié)構(gòu)緊湊與布置排列優(yōu)化 等優(yōu)點(diǎn)。為了便于變壓器和短網(wǎng)的長(zhǎng)度縮短一些，減少電損失。 10、 水冷系統(tǒng)：電爐水冷卻系統(tǒng)是對(duì)處于高溫條件下工作的構(gòu)件進(jìn)行冷卻的裝置。電爐采 用凈循環(huán)水，水質(zhì)要求為低硬度軟水 （80~100 mg/L）（CaO） （8~10o dH）懸浮物小于50 mg/L，進(jìn)水溫度應(yīng)低于 30o C，供水點(diǎn)的壓力為 0.3MPa ;進(jìn)出水溫差控制在 10o C左右， 循環(huán)水量為約150 m2

18、/n高流速和大流量的要求。 冷卻裝置由給水管、 分水器、集水箱、配 水管等組成。分水器裝有檢測(cè)給水壓力表、溫度表和流量?jī)x表等。進(jìn)水溫度不超過(guò) 30 C, 回水溫度不超過(guò) 50 C。 11、 出料系統(tǒng)：出硅口是礦熱爐上非常重要的一個(gè)部位，它的位置、結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、材 料選擇都是需要仔細(xì)斟酌的。 位置布置不當(dāng)，出硅口部位溫度低，出硅不暢或者是操作不方 便；結(jié)構(gòu)形狀尺寸不當(dāng)，也會(huì)導(dǎo)致出硅不暢或者封堵困難或者出硅時(shí)間延長(zhǎng)； 材料選擇不當(dāng)， 容易氧化腐蝕，維修頻繁。 設(shè)計(jì)中，出硅口設(shè)計(jì)二個(gè)，每個(gè)出硅口水平位置與爐底齊平并比爐底水平線下傾斜 3C,角 度位置它處于爐心與電極中心兩點(diǎn)的延長(zhǎng)線與

19、爐壁的焦點(diǎn)上。 出硅口應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成圓形，便于 燒穿與封堵，直徑100-120mm 。燒穿器2個(gè)，鐵水包4個(gè)，出料小車(chē)2個(gè)，出料卷?yè)P(yáng)機(jī) 2個(gè)，錠模兩組。 四）、電氣設(shè)備 12500KVA 工業(yè)硅爐的電氣設(shè)備由高壓供電系統(tǒng)、變壓器、低壓供電及控制系統(tǒng)組成。 1、 基本組成：高壓供電系統(tǒng)由高壓進(jìn)線隔離開(kāi)關(guān)及電壓互感器、高壓真空斷路器及電流 互感器、氧化鋅避雷器及阻容吸收保護(hù)裝置組成。 所用高壓斷路器為真空型，主要用來(lái)接通 或斷開(kāi)主回路、切斷由于電弧短路而造成的過(guò)電流， 同時(shí)還可以用來(lái)為爐子設(shè)備提供短路保 護(hù)。 2、 基本功能：在高壓室設(shè) 3面高壓柜，進(jìn)線柜（隔離開(kāi)關(guān)+電壓互感器） 、真

20、空開(kāi)關(guān)、氧 化鋅避雷器及阻容保護(hù)裝置，然后用電纜聯(lián)絡(luò)至變壓器室。 高壓供電系統(tǒng)可向爐子提供 35kV主電源，并可進(jìn)行主回路短路保護(hù)，在高壓回路設(shè)置雙重 過(guò)電壓吸收裝置，吸收操作過(guò)電壓及浪涌電壓， 以保護(hù)變壓器。氧化鋅避雷器進(jìn)行防雷擊保 護(hù)，設(shè)有進(jìn)線隔離開(kāi)關(guān)以便于設(shè)備調(diào)試及維護(hù)。 /遠(yuǎn)控選擇開(kāi)關(guān)，可在高壓室和 高壓系統(tǒng)的真空斷路器合、分閘，在高壓室的柜面設(shè)有本控 主控室兩地操作控制。 3、 低壓部分包括低壓電氣控制、信號(hào)檢測(cè)、各種儀器、儀表等的控制監(jiān)測(cè)。 4、 電爐的熔池電阻較小，電抗較大，電爐功率因數(shù)普遍較低。為了補(bǔ)償功率因數(shù)，需要在 變壓器的一次側(cè)線圈接入電容器進(jìn)行并聯(lián)和串聯(lián)補(bǔ)

21、償。 是電爐變壓器所能達(dá)到的最大視在功 率。 、12500KVA 工業(yè)硅礦熱電爐生產(chǎn)實(shí)踐 電爐生產(chǎn)工業(yè)硅，爐況容易波動(dòng)，較難控制， 因此必須正確判斷爐況并及時(shí)處理。 影響爐況 的因素是很多的，但是在實(shí)際生產(chǎn)中， 影響爐況最主要的因素還是還原劑用量， 還原劑用量 不當(dāng)會(huì)使?fàn)t況發(fā)生急劇變化。一般來(lái)說(shuō)，爐況變化通常反應(yīng)在電極插入深度、 電流穩(wěn)定程度、 爐子表面冒火情況，出硅情況及產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)情況等幾方面。 認(rèn)真研究工業(yè)硅的冶煉原理，分析影響因素， 找出最佳操作方法， 全面搞好電爐操作。 工業(yè) 硅冶煉電爐操作，主要是指生產(chǎn)過(guò)程中的配料、混料、加料、搗爐、配電、出爐和精煉等一 系列作業(yè)。冶煉電爐

22、的操作好壞， 直接取決于企業(yè)技術(shù)操作人員的能力。 我國(guó)工業(yè)硅行業(yè)長(zhǎng) 期依靠廉價(jià)電力維持生存的年代一去不復(fù)反， 企業(yè)要想獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益， 就必須提高操 作技術(shù)水平。 對(duì)工作人員的操作技術(shù)相對(duì)要提高， 操作制度要嚴(yán)格管理， 杜絕違規(guī)。對(duì)設(shè)備檢查和維護(hù)要 實(shí)行點(diǎn)檢制度， 把設(shè)備事故處理在萌芽狀。方可提高產(chǎn)生效率，降低綜合成本等。為了提 高工業(yè)硅冶煉的高度和精度，需要特別注意控制冶煉過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)： 一）、電爐高溫冶煉 在具體操作中必須千方百計(jì)地減少熱損失，基本上保持或擴(kuò)大坩堝。根據(jù)爐況特點(diǎn)隨時(shí) 調(diào)整電氣參數(shù)，用多級(jí)分接電壓。生產(chǎn)硅含量大于 95%以上的工業(yè)硅，液相線溫度在 14

23、10 C以上，需要在 1800 C以上高溫冶煉。由此產(chǎn)生三個(gè)結(jié)果：其一是爐料更易燒結(jié)； 其二是上層爐料中生成的片狀 SiC積存后容易使?fàn)t底上漲； 其三是Si和SiO高溫?fù)]發(fā)的現(xiàn) 象更加顯著。別為了提高爐溫，減少Si和SiO的揮發(fā)損失，基本上應(yīng)保持SiC在爐內(nèi)平衡。 在工業(yè)硅生產(chǎn)中，采用燒結(jié)性良好的石油焦，有利于爐內(nèi)熱量集中，但料面難以自動(dòng)下沉。 采用一定時(shí)間的燜燒和定期集中加料的操作方法。 平衡三相電壓，抑制閃變，提高電壓，減少 無(wú)功沖擊?使其所有設(shè)備能夠正常、安全、穩(wěn)定運(yùn)行 ，使用壽命延長(zhǎng)等。為此，在冶煉過(guò)程中 必須做到： 1、控制較高的爐膛溫度。 2、控制Si和SiO揮發(fā)。

24、 3、使SiC的形成和破壞相對(duì)平衡。 二） 、冶煉爐料配比 爐料配比不準(zhǔn)或爐料混合不均都會(huì)在爐內(nèi)造成還原劑過(guò)多或缺少現(xiàn)象， 影響電極下插，縮 小 坩堝”，破壞正常冶煉進(jìn)行。 正確的配加料是爐況穩(wěn)定的先決條件。 正確配比根據(jù)爐料化 學(xué)成分、粒度、含水量及爐況等因素確定，其中應(yīng)該特別注意還原劑使用比例和使用數(shù)量， 正確的配比應(yīng)使料面松軟又不塌料， 透氣性良好，能保證規(guī)定的燜燒時(shí)間。 爐料配比確定后， 爐料應(yīng)進(jìn)行準(zhǔn)確稱量，誤差應(yīng)不超過(guò) 0.5%，均勻混合后入爐。 三） 、快速沉料搗爐 在工業(yè)硅生產(chǎn)中采用燒結(jié)性良好的石油焦，以自動(dòng)下沉，一般需要強(qiáng)制沉料。當(dāng)爐內(nèi)爐 料燜燒到規(guī)定的時(shí)間時(shí)，

25、料面料殼下面的爐料基本化清燒空， 料面也開(kāi)始發(fā)白發(fā)亮， 火焰短 而黃，局部地區(qū)出現(xiàn)刺火塌料，此時(shí)應(yīng)該立刻進(jìn)行強(qiáng)制沉料操作。 沉料時(shí)，先用搗爐機(jī)從錐 體外緣開(kāi)始將料殼向下壓， 使料層下塌。然后用搗爐機(jī)搗松錐體下腳， 搗松熟料就地推在下 塌的料層上，搗出的大塊黏料和死料推向爐心， 同時(shí)鏟凈電極上的黏料。 沉料時(shí)高溫區(qū)外露， 熱損失很大，因而，沉料搗爐操作必須快速進(jìn)行。 四） 、爐料形狀和燜燒 生產(chǎn)中，如果爐底因加熱不足而結(jié)瘤，就要適當(dāng)深埋電極。而電極過(guò)分深埋，且弧熱比率也 增大，電熱過(guò)分集中，出現(xiàn)爐底燒穿發(fā)生漏爐。沉料搗爐完畢后， 應(yīng)將混合爐料迅速集中加 于電極周?chē)鸂t心地區(qū)，使?fàn)t料在

26、爐內(nèi)形成一平頂錐體， 并保持一定的料面高度。 不準(zhǔn)偏加料， 一次加入新料數(shù)量相當(dāng)于 1小時(shí)左右的用料量。 新料加完后，進(jìn)行燜燒，燜燒時(shí)間控制 1 小時(shí)左右，燜燒和定期沉料的操作方法，有利于減少熱損失，提高爐溫和擴(kuò)大 坩堝”。 五） 、扎透氣眼 集中加料時(shí)，大量生料加入爐內(nèi)，可能使反應(yīng)區(qū)溫度下降。因而在加料前期，爐溫較低， 反應(yīng)進(jìn)行得緩慢，氣體生成量不會(huì)太多， 在燜燒一段時(shí)間后，爐溫迅速上升，反應(yīng)趨于激烈， 氣體生成量也將急劇增加，此時(shí)為了幫助爐氣均勻外逸，有必要在錐體下腳扎眼透氣”。石 油焦具有良好的燒結(jié)性能， 集中加料燜燒一段時(shí)間后， 容易在料面形成一層硬殼， 爐內(nèi)也容 易出現(xiàn)塊

27、料，為了改善爐料的透氣性，調(diào)節(jié)爐內(nèi)電流分布，擴(kuò)大 坩堝”，除扎眼氧氣外，還 應(yīng)用搗爐機(jī)或鋼棒松動(dòng)錐體下腳嚴(yán)重的部分爐料。至于徹底的搗爐，則在沉料時(shí)進(jìn)行。 三、12500KVA 工業(yè)硅礦熱電爐使用生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn) 通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)處12500KVA 工業(yè)硅礦熱電爐參數(shù)消化、吸收了德國(guó)德馬克公司的技術(shù)。針對(duì) 國(guó)內(nèi)外工業(yè)硅產(chǎn)品要求， 結(jié)合國(guó)內(nèi)工業(yè)硅生產(chǎn)條件和市場(chǎng)所供需求。 研究設(shè)計(jì)制造適應(yīng)用于 硅冶煉多種產(chǎn)品和適應(yīng)用于超載運(yùn)行礦熱電爐。設(shè)備運(yùn)行優(yōu)點(diǎn)是： 1、 運(yùn)行穩(wěn)定沒(méi)有緩沖。對(duì)設(shè)備保護(hù)良好，對(duì)灰塵回收效率高，不污染環(huán)境（矮煙罩加保護(hù) 套）。 2、 銅瓦抱緊裝置采用波紋管。其技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是：免維護(hù)運(yùn)行穩(wěn)

28、定，使銅瓦受力均勻與電極桶 接觸良好，不會(huì)產(chǎn)生銅瓦與電極桶接觸不良， 而打火燒毀設(shè)備和銅瓦。 有記錄顯視鍛造銅瓦 不要因質(zhì)量和操作原因可以使用五年以上沒(méi)有更換過(guò)。 3、 壓放和抱緊裝置采用多道抱緊裝置，在運(yùn)行時(shí)壓放時(shí)，運(yùn)行可靠事故率極低。他的維護(hù) 率低，生產(chǎn)效率高，使用的綜合成本低，便于操縱等。 4、 電爐采用液壓缸傳動(dòng)升降，其優(yōu)點(diǎn)是有導(dǎo)向裝置，電極擺動(dòng)小，升降機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，傳 動(dòng)平穩(wěn)，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，便于電極極心圓調(diào)整。 5、 根據(jù)爐型的不同，高煙罩敞口式電爐，入爐氣量大， 一氧化碳濃度低，不產(chǎn)生二次燃燒， 爐表層溫度低，還原計(jì)燒毀小。矮煙罩半封閉式電爐特點(diǎn)是勞動(dòng)條件好、有利于

29、消煙除塵、 污染環(huán)境小、勞動(dòng)強(qiáng)度小、入爐原料要求不嚴(yán)格。 借于結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)， 隨著還原電爐技術(shù)的 改進(jìn)，適當(dāng)提矮煙罩半封閉式電爐煙罩高度，增加入爐氣量。 四、 工業(yè)硅礦熱爐生產(chǎn)節(jié)約能源途徑： 工業(yè)硅礦熱爐熱效率低就是因?yàn)橐莩鰵怏w帶走熱、 爐面散熱、爐體散熱、短網(wǎng)熱損失、冷卻 水帶走熱。經(jīng)過(guò)多年的摸索探討，各種提高電效率的技術(shù)或措施也比較成熟， 如改進(jìn)短網(wǎng)結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)、使用優(yōu)質(zhì)導(dǎo)電材質(zhì)、采用低壓補(bǔ)償技術(shù)、 改善電參數(shù)等方面。 我國(guó)工業(yè)硅電弧爐的 熱效率普遍比較低，這是導(dǎo)致我國(guó)工業(yè)硅生產(chǎn)能耗高、能源利用效率低的主要原因。 工業(yè)硅生產(chǎn)中能源節(jié)約途徑主要有： 1 ）爐型的大型化方向 2

30、）爐型的密閉化方向；3）余 熱利用化方向；4 ）提高爐子電效率措施如改進(jìn)短網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、改善變壓器性能、改善電參 數(shù)、采用低頻電源等；5 ）提高爐子熱效率；6 ）改變爐內(nèi)反應(yīng)機(jī)制；7 ）改變?cè)闲阅芊较颍? 8 ）采用自動(dòng)控制方向；9 ）管理制度建設(shè)方向。 由于上述諸多途徑尚處于討論階段，形成固定技術(shù)并推廣者僅有短網(wǎng)改進(jìn)、 管理制度建設(shè)上， 許多技術(shù)細(xì)節(jié)缺乏，因此真正意義上可以直接使用的工業(yè)硅生產(chǎn)中能源節(jié)約技術(shù)還需要研究 與試驗(yàn)。 五、 結(jié)論 12500KVA 爐型的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐證明，從爐型大型化方向、爐型的密閉化方向、余熱利 用化方向、隔熱設(shè)計(jì)技術(shù)幾個(gè)方面來(lái)提高工業(yè)硅冶煉過(guò)程中的熱

31、效率是可行的。 是一項(xiàng)工業(yè) 硅冶煉綜合性能源節(jié)約技術(shù)，能夠提高熱效率、減少熱損失的技術(shù)和改善爐前操作環(huán)境的有 力措施。 1、爐體的形狀是根據(jù)電極的配置情況確定的，釆用等邊三角形爐體，適應(yīng)矮煙罩半封閉式 還原電爐，不污染環(huán)境， 2、 設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、投資小、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，勞動(dòng)條件好，有利于消煙除塵，易 于操作與維護(hù)，降底生產(chǎn)成本； 3、 釆用等邊三角形爐體， 電流平衡穩(wěn)定，電極可以深入爐內(nèi)， 爐底溫度高反應(yīng)區(qū)溫度要高、 反應(yīng)速度要快，爐內(nèi)三相暢通，解決了爐內(nèi)金屬流出困難， 爐狀操作惡化，對(duì)生產(chǎn)十分有利。 4、 生產(chǎn)中，配料、配電、操作得當(dāng)，等邊三角形爐體的外形可以沒(méi)有死料區(qū)，爐膛內(nèi)爐溫 要高一些，化料速度會(huì)更快一些。 5、 電極能深入爐內(nèi)，爐底溫度高，爐內(nèi)三相暢通，爐狀操作條件較好，電爐 360天運(yùn)行, 碳質(zhì)爐膛壽命可達(dá)到五年以上。