半密閉式12500KVA工業(yè)硅礦熱爐的設(shè)計(jì).doc

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1、一、半密閉式12500KVA工業(yè)硅礦熱爐的設(shè)計(jì) 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)樵O(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

2、大小不合理等許多細(xì)節(jié)方面?？刂扑讲桓唧w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

3、閉式，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：1

4、51（V） 6、 二次電流：49154（A） 7、 電極直徑：Φ780mm（石墨） 8、 電極極心圓直徑：Φ2350mm100mm 9、 爐膛直徑：Φ5700(mm) 10、爐殼直徑：Φ7200mm 11、爐膛深度：2200mm 12、爐殼高度：4300mm 13、矮煙罩高度：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)、液壓系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)等。

5、 圖—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℃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Φ7200mm，高4300mm,兩個(gè)出鐵口，夾角120，爐殼鋼板厚

6、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 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

7、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定： d= 式中I2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=βd； 式中β為爐膛

8、深度倍數(shù)，β=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—爐料—爐壁時(shí)所受的阻力大于經(jīng)過(guò)電極—爐料—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—爐料—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)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

9、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

10、造大容量爐子的熱情。設(shè)計(jì)6個(gè)爐門用于加料、處理爐況和搗爐，三側(cè)搗爐大爐門有效操作空間高度為2100mm，操作孔爐門為對(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Φ1600mm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

11、，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

12、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)和電極壓放裝置組成。電極采用（電流密度4~7/ A.cm），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

13、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Φ780mm（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，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Φ220的升降油缸進(jìn)行提升，提升高度1.6米，提升速

14、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)。 （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Φ125mm，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

15、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Φ125mm行程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

16、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/mm）,是管式短網(wǎng)（許用電流密度約3~5A/mm）的配套技術(shù)，鍛造銅瓦（許用電流密度約2.5~4A/mm），鍛造銅瓦于電極接觸面（許用電流密度約2.5~3A/mm），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

17、為低硬度軟水(80~100 mg/L)(CaO) (8~10dH)懸浮物小于50 mg/L，進(jìn)水溫度應(yīng)低于30C，供水點(diǎn)的壓力為0.3MPa；進(jìn)出水溫差控制在10C左右，循環(huán)水量為約150㎡/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℃，回水溫度不超過(guò)50℃。 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

18、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3℃，角度位置它處于爐心與電極中心兩點(diǎn)的延長(zhǎng)線與爐壁的焦點(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

19、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)。 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/遠(yuǎn)控選擇開(kāi)關(guān)，可在高壓室和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)。

20、 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)償。是電爐變壓器所能達(dá)到的最大視在功率。 二、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

21、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

22、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1410℃以上，需要在1800℃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

23、須做到： 1、 控制較高的爐膛溫度。 2 、控制Si和SiO揮發(fā)。 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

24、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)，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

25、畢后，應(yīng)將混合爐料迅速集中加于電極周圍爐心地區(qū)，使?fàn)t料在爐內(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

26、料面形成一層硬殼，爐內(nèi)也容易出現(xiàn)塊料，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。

27、其技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是：免維護(hù)運(yùn)行穩(wěn)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

28、件好、有利于消煙除塵、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）爐型的密閉化方向

29、；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?）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)程中的熱效率是可行的。是一項(xiàng)工業(yè)硅冶煉綜合性能源節(jié)

30、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。