12500KVA工业硅矿热炉的设计

第五章工业硅冶炼能源节约技术的研究

5.1概述

能源安全已构成我国整体战略安全的一个极大隐患，成为经济社会发展的瓶颈。我国人均煤炭、石油、天然气资源量仅为世界平均水平的60％、10％和5％。目前，我国已成为世界第二大能源消费国和第二大石油消费国，能源供应紧张局面日趋严重[81]。

与此同时，我国也存在严重能源利用效率低的问题。近年来的快速增长在很大程度上是靠消耗大量物质资源实现的。我国单位产出的能耗和资源消耗水平明显高于国际先进水平，如火电供煤消耗高达22.5％，吨钢可比能耗高21％，水泥综合能耗高达45％。据测算，我国每创造一美元GDP所消耗的能源是美国的4.3倍，是日本的11.5倍。能源利用率仅为美国的26.9％，日本的11.5％[82]。因此，提高能源使用效率是在能源总量不变条件成为中国发展中的刻不容缓的任务。

工业硅生产是高能耗行业，平均每吨工业硅需要消耗13000KWh电以上，全国年产100万吨工业硅需要13亿KWh以上。而国外先进水平吨硅消耗量为11000KWh，我国工业硅电耗比国外先进水平高10—20%，能源节约潜力仍很大（预计年节约0.2亿KWh，相当0.1亿元）。另外，国外先进水平也不是最理想的能耗水平，我国如能在国外先进水平基础上再配以精工细作，吨硅消耗量应该在10000—11000KWh间。

我国工业硅生产能源消耗高主要是因为设计上不合理、控制水平与管理水平不高。设计上不合理体现在我国普遍使用的是6300KV A左右的小炉型（散热大、产量低）、炉型设计上为隔热措施不严密、电路设计不合理、极心圆尺寸大小不合理等许多细节方面。控制水平不高体现在人工操作范围大、炉况稳定性差、造成因调整炉况波动费时较长而使得非生产性能耗损失大。管理水平不高体现在管理上不严、制度不健全、操作细节缺乏，造成物资或能源上的消耗浪费。

目前工业硅生产中能源节约途径主要有：1）炉型的大型化方向；2）炉型的密闭化方向；3）余热利用化方向；4）提高炉子电效率措施如改进短网结构设计、改善变压器性能、改善电参数、采用低频电源等；5）提高炉子热效率；6）

改变炉内反应机制；7）改变原料性能方向；8）采用自动控制方向；9）管理制度建设方向。由于上述诸多途径尚处于讨论阶段，形成固定技术并推广者仅有短网改进、管理制度建设上，许多技术细节缺乏，因此真正意义上可以直接使用的工业硅生产中能源节约技术还需要研究与试验。

经过多年的摸索探讨，目前我国工业硅电弧炉的电效率平均在92%以上，各种提高电效率的技术或措施也比较成熟如改进短网结构设计、使用优质导电材质、采用低压补偿技术、改善电参数等方面。但是，我国工业硅电弧炉的热效率普遍比较低，这是导致我国工业硅生产能耗高、能源利用效率低的主要原因，表5-1是我国某厂6300KV A电弧炉的热平衡分析表[21]。

表5-1 我国某厂6300KV A电弧炉的热平衡分析

从表5-1可以看出6300KV A电弧炉在工业硅生产过程中，电效率为92.21％，热效率为65％，能源大部分由于热效率低而被损失掉，损失途径主要是逸出气体带走热、炉面散热、炉体散热、短网热损失、冷却水带走热。因此，提高工业硅电弧炉冶炼过程中的热效率应当是今后研究的重点。

在本文研究中，我主要从提高工业硅矿热炉冶炼过程中的热效率角度来研究工业硅冶炼能源节约技术。

提高工业硅冶炼能源的热效率是一项综合性能源节约技术，它应当包括所有能够能够提高热效率、减少热损失的技术或措施。但是在本文中只研究炉型的大型化方向、炉型的密闭化方向、余热利用化方向、隔热设计技术四个方面来提高工业硅冶炼过程中的热效率。因为从表5-1可以看出，工业硅矿热炉热效率低就

是因为逸出气体带走热、炉面散热、炉体散热、短网热损失、冷却水带走热这五个方面热损失大。

炉型大型化则单位热容率增大，能量供应集中，通过外围表面单位面积散热小、炉子热稳定增强，有利于降低热损失。同时炉型大型化也是今后工业硅行业发展的方向，大型炉具有热容量大、产量高、有利于二次精炼提高产品质量、单位产品成本低、便于烟气余热利用等诸多好处。因此，研究炉型大型化不仅是降低热损失的需要，也是满足今后工业硅行业长期发展的需要，具有双重意义。

炉型密闭化或近密闭化不仅可以减少炉面热辐射损失，而且也可以减少烟气从6个炉门逸出带走的热，也是降低热损失、增加烟气回收能力、改善炉前操作环境的有力措施。

从表5-1可以看出，烟气带走热占据了供应总热量的18.35%，这部分热量又被散发到大气中，造成了能源损耗，致使能源利用率低，国内包头钢铁研究设计院曾经依据钢铁行业余热利用方式设计过余热回收装置，在某厂应用取得较好的使用效果，但是由于该余热回收装置初期投资过大，国内工业硅企业又大多数是私营企业，他们不愿意做这么大的投资，所以研究一种新型低造价、多用途、适用于大多数企业的余热利用装置（热材联产装置）很有必要，开辟一条已经被浪费掉的巨大热能集热道路具有非常重要的现实意义。

科技每时每刻都在变化，上世纪60年代所作的设计不应当在这个世纪仍然被当作模范来应用。当前，由于国内没有实力研究机构来重新对上世纪60年代所作的工业矿热炉设计作改进，致使大多数企业仍用老的设计来建炉子，并且施工队伍都非正规研究机构或有能力去开发建设新型炉子，所以我国目前的工业硅矿热炉普遍都能耗高、设计未能跟上时代发展的需要。问题的重要一方面反映在炉体隔热设计多年来没有多大改变，普遍使用的是碳砖层、耐火砖层、纤维板、钢板四层结构，随着科技的发展这种结构应当革新，因为国际国内新材料领域发生的一系列创新已经给我们带来了重新设计炉体结构的机遇。

上述四个以提高工业硅冶炼能源的热效率为目的的研究是目前工业硅冶炼能源节约方面尚未涉及完善但又非常重要的领域，需要既具备丰富的科学理论知识、又掌握国际国内工业硅冶炼情况的人员才能完成，它涉及到的冶金、工艺、传热、设备、设计等多方面的知识与创新要求，使得这方面的工作既具体又复杂、既艺术又有意义。

5.2大容量半密闭式12500KV A工业硅矿热炉的设计

5.2.1设计依据

本项工作采用如下设计规范：

《中国节能技术政策大纲》（2005）；

《冶金企业安全卫生设计暂行规定》（1988）；

《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）；

《工业炉窑大气污染排放标准》（GB9078-1996）；

《工业炉砌筑工程施工及验收规范》（GB50211-2004）。

5.2.2设计内容

5.2.2.1变压器选型

大容量矿热炉具有单炉产量大、能量供应均衡性好、便于实现机械化、便于余热综合利用、热稳定性好、便于操作等一系列优点，是业界一致认可的矿热炉发展的方向。为了促进国内工业硅行业冶炼水平的提高和设备装备的现代化，因此此次设计采用12500KV A容量的矿热炉变压器。

12500KV A矿热炉变压器具体技术参数如下：

型号：HKSSPZ20-12500/35壳式强油水冷矿热炉变压器；

额定容量：12500KVA，可超载30%；

冷却方式：OFWF；

一次电压（KV）：35；

二次额定电压（V）：151；

二次电压（V）：175,172,169,166,163,160,157，154，151，148，145，142，139，136，133共15档；

阻抗电压（短路电压）：ex%=4-6%。

5.2.2.2矿热炉电气参数的确定

在工业硅冶炼过程中矿热炉的状态与电气参数的变化密切相关，控制最佳的供电制度对保证取得好的经济技术指标十分重要。

一般而言，提高矿热炉的二次电压在功率一定情况下电流就可以降下来，这有利于提高线路功率因数和减少电损失，但是过分提高矿热炉电压，电极就不能

深插，炉膛料面就会过热，热损失增加，硅回收率降低，因此每台电炉都有其适宜的二次电压值。在设计电炉时往往利用米古林斯基公式[68、83]来确定矿热炉正常工作时的二次电压：

V2=KP1/3

式中：K为电压系数，取6.0-7.5；P是变压器额定功率，KV A。

因此这次设计时取二次电压V2=6.5×125001/3=150.85≈151V，

=47795.2A。

二次电流I2

5.2.2.3矿热炉结构设计

正确设计矿热炉的结构是保障矿热炉工作性能的先决条件，是设计工作者面临的最大困难。好的矿热炉结构设计不仅有利于炉子保障高产、优质、低能耗、少故障的生产，而且有利于节约筑炉成本、方便其它设备布置、保证操作顺畅。

1、电极直径的选取

在确定矿热炉其它结构尺寸之前，必须先确定电极直径，它决定着矿热炉其它结构尺寸的大小。电极直径有许多计算方法，一般根据电极电流和电极电流密度确定：

d=，

式中I2为电极电流，A，△I为电极电流密度 5.5-6.1A/cm2，取5.8计算。

根据国内厂家生产碳素电极的标准，取电极直径为1050mm。

2、极心圆直径计算

极心圆直径是一个对冶炼过程有很大影响的设备结构参数，电极极心圆直径选得适当（图5-1），三根电极电弧作用区域部分刚好相交于炉心，各电极反应区既相互相连又重叠部分最小，在这种情况下，炉内热量分配合理，坩埚熔池最大，吃料均匀，炉况稳定，炉况也易于调节。如果一设计就不适当，则热量不是过分集中（图5-2）就是热量分散（图5-3），这都会造成炉况调节频繁或根本无法调节的严重错误。

设计中极心圆直径可按下式计算：

D g=ad=2.3×1050=2415mm

式中a为极心圆倍数，a=2.2-2.3，这里取2.3计算。

炉膛内径选择过小，电极—炉料—炉壁回路上通过的电流增加，反应区偏向炉壁，将使炉内热量分散，炉心反应区温度低，炉壁腐蚀严重，炉况也会恶化。

炉膛内径可按下面经验公式计算：

D n=rd=5.8×1050=6090mm

式中r为炉膛内径倍数，r=5.8-6.0，这里取5.8。

炉膛内径这次设计中取为6200mm。

4、炉膛深度计算

在选择炉膛深度时，要保证电极端部与炉底之间有一定的距离、电极有效插入的深度和料层有一定的厚度。炉膛深度若过深，电极与炉底距离远，电极不能深插，高温区上移，炉底温度低，炉底SiC会沉积，炉底上抬，堵塞出硅口，炉况变差。炉膛深度若太浅，料层厚度将很薄，炉口温度升高，硅挥发损失增加，容易露弧操作，能耗增大。

合适的炉膛深度可按下面经验公式计算：

h=βd=2.5×1050=2625mm

式中β为炉膛深度倍数，β=2.5-2.8，这里取2.5。

炉膛深度这次设计中取为2700mm。

5、炉衬与炉底的结构、尺寸及材料选择

一般而言，炉衬、炉底结构包含了工作层、保温层、隔热层、绝热层、钢板层5个主要层次，但是每个层次的具体尺寸却是很有技术含量的，因为这涉及到筑炉成本、炉子性能、炉子寿命等许多经济因素。

炉衬厚度过厚，引起筑炉成本上升，占地面积扩大，炉衬表面积增加，散热面积也增大；炉衬厚度过薄，抑或炉衬强度不够，抑或无法保温。炉底厚度亦是如此。

国内外对炉衬、炉底散热强度计算表明，保持炉衬与炉底热损失为2-4%是合理的范围内[84]，或者保持炉衬表面温度在70-120℃是允许的。因此按照这个

选择都是需要仔细斟酌的。位置布置不当，出硅口部位温度低，出硅不畅或者是操作不方便；结构形状尺寸不当，也会导致出硅不畅或者封堵困难或者出硅时间延长；材料选择不当，容易氧化腐蚀，维修频繁。

在这次设计中，出硅口设计二个，每个出硅口水平位置与炉底齐平并比炉底水平线下倾斜3℃，角度位置它处于炉心与电极中心两点的延长线与炉壁的焦点上。出硅口应当设计成圆形，便于烧穿与封堵，尺寸根据出硅时间要求计算并结合实际操作需要来决定大小为直径100-120mm，材料选择上容易氧化的外侧使用石英材料与碳糊。

7、炉门结构、尺寸与材料选择

大容量炉最大的问题是炉缘距离炉心远，上料困难，特别是国内强调以人工精细加料来取得好质量与低能耗产品的观点下，普遍认为在大容量炉子在国内不如6300KV A炉子的性能，因此一次又一次的阻碍了投资方建造大容量炉子的热情。我们在这次设计中仅设计了3个捣料炉门，上料操作通过采用前述第三章开发设计的自动上料系统来完成，克服了大容量炉存在的最大恼人的问题。自动上料装置将料布放在料面各处，捣炉功能通过窥视孔根据需要打开捣料炉门进行捣炉操作。捣炉炉门门槛下部与炉沿等高，门槛长1200mm，高1500mm，使用单独水冷结构。不需要捣炉时，炉门关上，密闭冶炼。

8、烟罩结构、尺寸与材料选择

大容量矿热炉炉膛尺寸跨度大，烟罩设计较困难，同时从烟罩通过的电流大，处理不好涡流损失大。为了解决烟罩结构强度与防止涡流损失，我们采取用水冷钢管（防磁）做骨架并起吊，上下盖采用石板与水泥构筑，用细钢筋做支撑，既减轻了烟罩整体重量又防止了筑砌或制作上的不便。烟罩高度离炉沿2300mm，直径与炉壳直径等同，厚度160mm，上下盖间通水冷却。

5.2.3技术指标

设计完成以后有关该炉的技术参数与性能如下：

电极直径：1050mm；

极心圆直径：2500mm；

炉膛直径：6200mm；

炉膛深度：2700mm；

炉壳直径：8000mm；

炉壳高度：4618mm；

烟罩高度：2300mm；

理论日产量：20吨；

理论电单耗量：13000KV Ah/吨。

5.3余热利用化研究

5.3.1余热利用思路

余能是在一定经济技术条件下，在能源利用设备中没有被利用的能源，也就是多余、废弃的能源。它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热以及高压流体余压等七种。其中最主要的是余热。根据调查，各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%~67%，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%[85]。余热的回收利用途径很多。一般说来，综合利用余热最好；其次是直接利用；第三是间接利用（产生蒸汽、热水和热空气）。余热蒸汽的合理利用顺序是：1)动力供热联合使用；2)发电供热联合使用；3)生产工艺使用；4)生活使用；5)冷凝发电用。余热热水的合理利用顺序是：1)供生产工艺常年使用；2)返回锅炉使用；3)生活用。余热空气的合理利用顺序是：1)生产用；2)暖通空调用；3)动力用；4)发电用。但是这不是绝对的，需要每个工厂根据自己实际生产条件和需要而定。

5.3.2工业硅冶炼中不同种类余热的利用

在工业硅冶炼中所有能源供入项为电能和化学反应能，能源支出项为氧化物还原、金属硅潜热、逸出气体、炉面、炉体、短网、冷却水带走热。由于国内外在电能节约方面研究得比较多和透切，目前工业硅冶炼电效率基本都在92%以上。但是，电能最终要转变为热能才是反应所需的，而从表5-1可知，矿热炉冶炼系统的热效率一般仅有60-70%，因此，整个冶炼系统能源利用效率都低于70%，这样大量的热被逸出气体、炉面、炉体、短网、冷却水、金属硅所带走和散失。

从表5-1可知，金属硅带走的热占热量总供入量的5.98%，即269456千卡/h。

这部分热是以金属硅潜热形式存在，硅液1600-1800℃，硅锭为常温20-30℃，其热具有间断性（出硅前后）、释放缓慢性，存在能量密度低、不便于接触、不便于引出等特点。在目前经济技术条件下，金属硅的潜热只能以热辐射与对流的方式将这部分热引导出来，其可能的利用方式为烘干物料、预热物料、加热洗澡用水（该余热每小时能使2.7吨水从0℃升到100℃）、加热生活用水。

炉面损失的热占总热量的5.97%，即26933千卡/h，与金属硅带走的热相当。这部分热总量大、能流持续平稳、密度小，主要以热辐射与对流形式损失，但是由于在炉口损失，受制于场地无法加以再利用，只能想办法减少其损失。节约办法是炉型密闭化、控制料面温度、料面燃烧状况、厚料操作与防止刺火大量、多次发生。

炉体损失的热占总热量的3.69%，即166448千卡/h。这部分热与料面损失的热性质相同，它以热传导形式损失，利用也很困难，也只能想办法减少其损失。减少办法是加强炉体隔热性能。

短网损失的热占总热量的7.47%，即336738千卡/h。这部分热主要损失在电缆、铜瓦、电极对外热辐射上，数量很大，但是受制于场地、能流密度小等限制，也是无法利用的热损，只能想办法减少。减少办法就是缩短短网，使用适当电流冶炼，选用制造后导电性能好的短网。注意不能使用保温材料包裹的办法，这样会适得其反。

冷却水带走的热占总热量的16.46%，即750000千卡/h。这部分热产生于变压器、电缆母线、铜瓦，是种功能用水，一般要求入口20-30℃，出口30-40℃，水在循环池中来回循环使用，所以冷却水带走的热量虽然很大，但是不能够被利用。这部分热可以想办法减少，具体措施为：1)变压器方面要求硅钢片性能好，材料、制造都要选技术好的厂家来做。减少短网闪变，避免过大电流操作。2)电缆母线方面要求选用材料热阻小并要求制造水平高的厂家来生产，尽量减少电缆布置长度，避免过大电流操作。3)铜瓦基本要求也如此，要求使用锻造工艺制造。

逸出气体（烟气）带走的热量占总热量的18.35%，即826633千卡/h。烟气从炉内部产生，透过料面以后，温度在400-600℃，6300KVA的矿热炉烟气流量

为4-8万NM3/h，烟气成分为N

2、O

2

、CO

2

、H

2

O及少量其他气体。以往国内企业大

多数直接排放，不仅污染了环境，而且造成能源损失。近年来在环保部门要求下，各企业相继安装了布袋除尘器。烟气在进入布袋除尘器之前温度必须降到120℃以下，降温措施为混风冷却、空冷、水冷，部分企业的水冷方式产生的热水被用于生产（洗原料、解冻）或生活（洗澡、洗碗），但是混风方式占多数，空冷也有少量，它们吸收或交换的热都被再次损失掉。从当前烟气处理来看，烟气余热都没有得到利用或很好的利用（利用价值不高）。

5.3.3工业硅冶炼中烟气余热的利用

烟气余热利用是余热种类当中最便于利用的一种形式，一般烟气具有较高的温度，流量较大，携带的热量较多，回收利用方便（用对流换热即可回收），不受场地限制，转换容易（转换为蒸汽）。因此，对烟气的余热回收应好好的珍惜与做文章。烟气余热回收得到的能量利用方向为生产用与生活用或者是二者联合使用。生产用一是为本工艺流程服务如预热物料、解冻，二是为其他工艺服务如余热发电、烘干其他物料、加热其他产品或是二者的复合。生活用一是洗澡洗碗，二是供暖制冷或是二者的复合。

在这里，我提出二种工业硅冶炼系统烟气余热利用方案：一是余热发电综合利用方案，二是余热加热配套产品综合利用方案。

5.3.3.1烟气余热发电综合利用方案

从一台6300KV A工业硅矿热炉中逸出的烟气流量为4-8万NM3/h，烟气温度为400-600℃，400℃烟气比热为1.12 kJ/kg℃，密度1.295 kg/Nm3，烟气相对于300℃时含热量＝C p×ρ×ΔT=1.12×4×1.295×100=580.16万KJ/h=1381333千卡/h，此热量能使13.8吨水从0℃升到100℃，能使得5.5吨水从40℃升到290℃（此为蒸汽发电要求过热温度）。根据青岛4308厂提供的BN型汽轮机技术参数：进汽压力0.35-0.7Mpa,进汽温度250-290℃，排汽压力0.15Mpa,抽汽压力0.5Mpa，则发电量可达1000KW。由此计算，设电价0.5元/度，则一年（7000小时）发电可创造经济效益350万元。

为实现烟气余热发电，需要投资余热锅炉2台30万、汽轮机1台20万、发电机组1台20万、变压器2台40万、控制柜若干100万左右，总投资210万左右，承上述计算7个月即可收回投资。

对于上规模企业，如有2台以上6300KV A工业硅矿热炉或者多台12500KV A

工业硅矿热炉，则上马烟气余热发电项目更有价值与必要。因此，国内投资者应

尽快打消烟气余热利用是微不足道且费事的念头，重视余热利用与投身国家能源

节约行动当中。

按照上述烟气余热发电规划，已经被利用过的烟气从余热锅炉出来后，温

度仍然有300℃，由于温度较低，其热能品位降低，利用难度加大。为充分利用

好能源，提高能源利用效率，根据烟气余热梯级利用原理，其热量可以被用来产

生余热锅炉补汽。但是从补汽锅炉出来的烟气温度仍然有200℃左右，这部分烟

气仍包含热量，对此，这部分热量可以用来产生热水用于预热物料、解冻（北方

地区）、洗澡、洗碗用，然后被冷却到120℃以下的烟气可以符合标准的进入布

袋除尘器进行处理。整个烟气余热发电综合利用方案系统示意图如图5-5。

1、400℃烟气

2、余热锅炉

3、300℃烟气

4、补汽锅炉

5、200℃烟气

6、换热器

7、100℃烟气

8、布袋除尘器

9、可排放烟气 10、循环水

11、80℃热水 12、预热解冻 13、洗澡洗碗 14、20℃补水 15、150℃补汽 16、290℃蒸汽 17、汽轮机 18、变压器1 19、变压器2 20、用户

图5-5 烟气余热发电综合利用方案系统示意图

该方案从能源利用与工艺角度来讲，它能源利用比较充分，能源利用率高，出口烟气温度能立即达到布袋尘除尘器的要求，不需要另外投资降温装置，工艺配合性好。但是从经济性角度来考虑，也许还有更好的方案。

5.3.3.1烟气余热加热配套产品综合利用方案

工业硅矿热炉烟气寓含的大量热量可以实现多种用途，除了发电之外，实际上，电还只是一种低附加值产品（3600KJ热量换成电为1度，产值为0.5元，而由于目前蒸汽发电效率为30－45%左右，所以要10000KJ热量才换回0.5元）。大家往往局限于原有的思维，一想到余热利用就是发电、预热产品、制冷供暖、烧水洗澡，对于开拓创新利用余热研究不够。

我的看法是要用热来转换为另外一种产品，转换形式并非一定是从一种能源产品到另外一种能源产品，可以是一种能源产品到另外一种物质产品，只要该物质产品能与热存在一定的联系。对于烟气余热而言，就是要寻找到一种与这种中温、低温热能想适应的物质产品。这种产品在化工、轻纺等领域广泛存在，例如塑料生产、造纸、纺织、有色金属蒸汽浸出等。另外要解放的一个思想是我本来是生产工业硅的，如果我为了利用余热而去生产另外一个物质产品造成投资过大或不应有的多元化生产造成的精力分散问题。其实，生产该种产品如果叫投资过大，则可以贷款融资解决（因为你本业已经立下基础，当地贷款应该不会再成问题，也可通过股东融资比例分配来解决），如果生产该种产品带来精力分散（主要是市场开拓上的分散），这可以通过挂靠形式来解决（比如自己主动挂靠到该种产品行业中一个大型或中型厂家，由它解决市场问题，自己只管生产）。现在这个时代是合作时代，要把合作（其实是资源合理组配）放在观念更新的第一位。当投资者到某地去投资时，该地已经存在一定工业基础，则可以把厂建造在该厂附近，为其提供烟气余热以生产该产品。或者结合当地政府招商行为，与被招进来的企业联合投资，本厂产生的烟气余热成为合作伙伴的供热基础。或者先联系某类投资者（比如塑料厂投资者），跟他协商好，共同投资于某地，共享烟气余热去生产一种新产品。总之，作为投资者应当在烟气余热问题上要全盘考虑，怕麻烦的可以请研究所、行业专家、投资顾问、行业分析师代为考虑要结合产品的具体类型。

5.4隔热技术研究

在工业生产中节能渠道基本分为三大类。第一类是先进的技术工艺流程，第二类是先进精良生产设备，第三类是优良的节能材料。在这里我将重点研究节能材料在工业硅冶炼领域的应用，这是在工业硅冶炼领域近年较少涉及与更新的方面，已经与新材料、新技术不断更新的今天不相适应。

节能材料主要体现在材料的隔热（绝热）性能上，对于工业硅冶炼系统而言，材料隔热性能好坏直接影响到矿热炉的热效率。从表5-1可见，从矿热炉炉体散发的热损失为166448千卡/h，占总热量收入项的3.69%（这还是较低的，国内大部分为6-8%），与国外相比存在1-2倍的差距。这主要是因为我国工业硅矿热炉炉体结构与材料通常是工作层用碳砖（上部用耐火砖），保温层用耐火砖，绝热层用石棉板或硅酸铝纤维毯，保护层（炉壳）用钢板的原因。这种结构和材料构成在今天看来已经不合理（但许多单位缺乏设计能力，仍在使用），原因一方面是我国矿热炉使用的材料导热系数大，隔热性能差，另一方面由于在筑炉时没有对材料结构进行合理设置，在同样大小导热系数材料条件下隔热效果也不理想。因此，为提高矿热炉热效率而对矿热炉炉体的结构和用材进行改革在目前相当必要。

改革开放以前，我国筑炉材料的品种非常单一，基本以天然矿物质加工制品为主，工业硅矿热炉筑炉时工作层主要是碳砖，保温层主要是粘土砖，绝热层主要是硅藻土、石棉板，而且各材料的适用性能也比较落后。随着节能、降低成本、新技术的应用、其他领域对材料的特定要求，我国科研人员在吸收消化国外材料制造技术与经验的基础上，积极自主创新，发展研究了一大批筑炉材料如陶瓷纤维、纳米微孔隔热材料、多层复合反射绝热板、漂珠高强隔热砖等。无论从高科技的航天器、小到手中的保暖杯，人们都对材料的导热性能、强度要求等方面进行了广泛的研究和改进，直至今日，筑炉材料品种已大大得到丰富、产品的性能已得到大大提高，生产工艺不断进步、品种不断更新，材料发展逐渐走上科学精细发展的道路。在工业硅矿热炉筑炉中，我们应当积极应用当代科技成果，与时俱进地革新改进矿热炉的工作性能。

表5-2、表5-3、表5-4分别列出了当今工业硅矿热炉筑炉时可供选用的工作层、保温层、隔热层与绝热层用材。

表5-2 当今工业硅矿热炉筑炉时可供选用的工作层用材

于工业硅矿热炉。

表5-2、表5-3、表5-4中，有许多是上世纪80年代后开发制造出来的材料，材料品种与性能与其80年代前有很大的改变，例如高铝砖是德国奥托焦炭公司1956年前后开发出来的，其强度与导热系数与今天高铝砖的性能相距较远，当时其高铝砖作为炼焦炉枪其强度较松散，承受压力大约为100-200 kgf/cm2，导热系数为3.47 w/m?℃。硅酸铝纤维毯作为广泛应用的炉体保温材料，我国1971研制成功，到1990年代前，其品种单一，性能也不好，但是现在生产企业200家左右，总生产能力超过4万吨／年，品种繁多，包括普通硅酸铝纤维、高纯硅酸铝纤维、高铝纤维、多晶莫来石纤维、多晶氧化铝纤维和多晶氧化锆纤维等。空心微珠保温材料是另一种最近开发出来的保温材料，它是一种以电厂粉煤灰微珠和膨胀珍珠岩为基料，配以专用粘结剂，经高温烧结后制成的轻质成型料。据近年来国内外文献报道，粉煤灰中的一种空心微珠是在粉煤燃烧时，在炉温超过1350 1500℃的高暖区域内产生的一种中空球形圆珠，其内部包含有氮和二氧化碳等气体，其表面耐磨性好，压强高，并有很好的耐酸性，是一种新兴的多功能材料。经试验研究表明，空心微珠具有颗粒小、质轻、中空、隔音、隔热、耐高温、绝缘、耐低温、耐磨、强度高等优异的多功能特性。另外现代筑炉与建筑还广泛使用薄层隔热保温材料——反射绝热涂料。上世纪90年代,美国国家航空航天局的科技人员为解决航天飞行器的传热控制问题开发了一种太空绝热瓷层(Therma-Cover)，我国于2001年也开发成功，在现代筑炉中已经开始广泛使用。这种材料由一些悬浮于惰性乳胶中的微小陶瓷颗粒构成，具有高反射率、高辐射率、低导热系数、低蓄热系数等热工性能，只要在表面喷涂0.3-0.5毫米涂层，就能有效抑制露天常温物体受太阳辐射热和红外辐射热，抑制效率达90％左右。科技进步为我们提供了更好的、更多的筑炉材料，我们必须切合顺应当前条件，

更好的利用这些条件为能源节约服务。

在利用这些筑炉材料时，除了节能方面的考虑之外，还必须考虑它在炉衬中的用途所带来的强度、使用温度、膨胀特性、耐腐蚀性、价格等因素。

对工业硅矿热炉的工作层来说，它要求：

1、耐火度高。因工业硅冶炼温度在1800-2200℃之间，工作层炉壁与炉底温度1800℃左右，材料应该有足够高的软化、熔化温度。

2、耐热强度高。在高温下，材料应该还能够承受炉子载荷、操作中产生的机械力、热膨胀力的作用而不变形、开裂。

3、导热系数低。从工作层开始就应该具备优良的隔热性能，才能有利于节能。

4、抗渣性能优良。工作层直接与炉料接触，选用的材料应该能承受炉料的侵蚀和冲刷。

5、价格适当。投资者总喜欢低成本建造矿热炉。

根据工业硅矿热炉工作层的上述要求，工作层用材目前只能选择碳砖。它使用温度高、强度好、抗渣性好，尽管导热系数和价格还比较高。

工业硅矿热炉的保温层要求：

1、耐火度高。对于工业硅矿热炉保温层同样也要求耐火度高，因为工作层隔热性能一般较差，同时保温层也有部分与炉料直接接触，所以也要求保温层能耐受高温而不软化变形。

2、耐热强度高。在高温下，保温层材料也应该还能够承受炉子载荷、操作中产生的机械力、热膨胀力的作用而不变形、开裂。

3、导热系数低。从节能角度出发，保温层也应该具备优良的隔热性能，才能有利于节能。

4、抗渣性能优良。保温层也有部分地方直接与炉料接触，所以要求其也应具备一定的抗渣性能。

5、价格适当。保温层用料量较大，价格上应当追求较低材料。

从保温层上述要求出发，工业硅矿热炉保温层材料可以用粘土砖、轻质隔热砖、高铝质隔热耐火砖，这三种材料性能上差不多，主要是比较价格。粘土砖是广泛应用且价格相对而言比较低的一种耐火材料，A12O3含量一般在30%-50%

之间，导热与承重性能都比较好，是炉衬主要用材。

工业硅矿热炉减少热损失起关键作用的地方是隔热层和绝热层，因此，选择好隔热材料与绝热材料非常重要。工业硅矿热炉隔热层和绝热层对材料的要求是：

1、导热系数小。减少热量损失，保证炉膛内温度是隔热层和绝热层的主要用途，只有导热系数小，才能实现上述目的。

2、弹性小。隔热材料与绝热材料一般是轻质、疏松、多孔的纤维状材料，膨胀收缩系数大，容易引起炉体松动，因此要求隔热材料与绝热材料收缩性小，以保证保温层与炉壳之间的严密性与整体性。

3、能耐高温。由于保温层主要担负骨架承受负荷用，它主要作用不是节能，所以其外泄热量相当大，其冷面温度也相当高，对紧贴其冷面的隔热材料和绝热材料来说，应当能够耐受其高温。

4、价格便宜。

根据工业硅矿热炉隔热层和绝热层对材料的上述要求，可以选定纳米微孔隔热材料作为隔热层和绝热层的用材。纳米微孔隔热材料是2000年以后我国相关单位从美国引进并消化吸收后逐渐推广应用起来的优良隔热、绝热材料，它能耐受较高的温度，且导热系数比通常用的隔热材料、绝热材料低1-4倍，节能效果突出。如果为了强化保温，还可以在纳米微孔隔热材料热面喷涂某种反射涂料。如果要求继续使用硅酸铝纤维毯，则应当使用硅酸铝纤维毯＋泡沫石棉或泡沫玻璃或空心微珠结构，保温效果将更好。

选用低热导率的材料来增强保温，是保温方法的一种，砌筑时材料结构的合理设计也是一种重要的保温方法。它包括材料厚度设计、材料间合理搭配使用、材料使用位置三个方面的内容。好的结构设计在同样材料使用情况下，隔热效果与经济性更好。

在材料厚度设计上，既要能保温承重，同时使用量还要适当，才能保证经济性。材料过薄，起不到保温承重效果，易折、易松动；材料过厚，虽然承重和整体性增强，但是超过临界厚度，保温效果反而下降，同时造价也上去了。

在材料间合理搭配使用上，要注意材料使用温度限制、材料导热系数、材料价格上的差异。使用温度高的材料应当靠近高温区，在温度一致情况下，导热系

数低的应当在高温区一侧。材料合理搭配还能适当降低造价成本。

在材料使用位置上，在炉墙不同位置应该使用不同材料，在温度许可范围内，尽量选用导热系数低、强度高、造价低的材料，在需要加强保温措施部位应当考虑追加绝热材料的使用；对于容易腐蚀的出硅口位置，应当使用耐腐蚀的材料如碳砖、碳化硅砖，而不是常规思路来安排材料使用；对于炉底基础部位，在温度许可范围内，应当选用强度高、导热系数低、整体性好、造价低的材料。

有了上述研究基础，用来指导矿热炉炉体结构的设计将才能真正的把隔热技术的作用发挥出来，制造出在国际上具有先进节能水平的矿热炉。表5-5比较了传统炉体结构[61]与按照上述思路设计的炉体结构的隔热性能。

表5-5 传统矿热炉炉体结构与新设计的炉体结构隔热性能的比较

2注：炉壁散热面积、炉底散热面积取该文中56.58m2、23.40 m2。

3注：计算方法同该文一致。

从表5-5和图5-7可以看出，新式炉衬结构不仅厚度少，而且炉体热损失减少37%，说明研究总结出来的隔热技术起到了明显的作用。

图5-6 传统矿热炉炉体结构

矿热炉基本知识 (2)

????矿热炉设备共分三层布置 第一层为炉体（包括炉底支撑、炉壳、炉衬），出铁系统（包括包或锅及包车等），烧穿器等组成。 第二层 （1）烟罩。矿热炉目前大多数采用密闭式、或半密闭式矮烟罩结构，具有环保和便于维修，改善操作环境的特点。采用密闭式结构还可把生产中产生的废气（主要成分是一氧化碳）收集起来综合利用，并可减少电路的热损失，降低电极上部的温度，改善操作条件。 （2）电极把持器。大多数矿热炉都由三相供电，电极按正三角形或倒三角形，对称位置布置在炉膛中间。大型矿热炉一般采用无烟煤，焦碳和煤沥青拌合成的电极料，在电炉冶炼过程中自己培烧成的电极。 （3）短网 （4）铜瓦 （5）电极壳 （6）下料系统 （7）倒炉机 （8）排烟系统 （9）水冷系统 （10）矿热炉变压器 （11）操作系统 第三层 （1）液压系统 （2）电极压放装置 （3）电极升降系统 （4）钢平台 （5）料斗及环行布料车 其他附属；斜桥上料系统，电子配料系统等

砌筑而成，侧壁上设有三个操作门，在炉内大面上，开启方向是横向旋转式，上部有二个排烟口，与其相联的是二个立冷弯管烟道，直通烟囱或除尘装置。 1.3短网 短网包括变压器端的水冷补偿器、水冷铜管、水冷电缆、导电铜管、铜瓦及其吊挂、固定联接等装置。其布置型式可分为正三角或倒三角。不论那种布置，均要求在满足操作空间的前提下，尽可能地缩短短网的距离降低短网阻抗，以保正获得最大的有功功率。 水冷铜管、导电铜管均采用厚壁铜管，各相均采用同向逆并联，使短网往返电流双线制布置，互感补偿磁感抵消。中间铜管用水冷电缆相连，冷却水直接从水冷铜管经水冷电缆、导电铜管流入铜瓦，冷却铜瓦后经返回的导电铜管、水冷电缆、水冷铜管流出炉外。运行温度低，减少短网导电时产生的热量损失，能有效提高短网的有功功率，同时铜管重量轻，易加工安装，大大减少短网的投资。 1.4电极系统： 电极系统由把持器筒体、铜瓦吊挂、压力环、水冷大套、电极升降装置、电极压放装置等。在电极系统上我们采用了国际先进的德马克，南非PYROMET等技术，如采用悬挂油缸式的电极升降装置，能灵活、可靠、准确地调节电极的上、下位置。上下抱闸和压放油缸组成电极带电自动压放装置。 ???? 电极系统共三套，每套包括电极筒1个、把持筒1个、保护套1个、压力环1个、铜瓦6～8块。把持器的作用把持住自焙电极，保护大套、压力环、铜瓦依顺序都吊挂固定在其上面，每根电极上设6～8块铜瓦，是通过压力环上的油缸和顶紧装置，形成一对一顶紧铜瓦，压力均匀，可保证铜瓦对电极的抱紧力均衡，铜瓦与电极的接触导电良好。 ???? 把持器上部由台架与二个升降油缸联接，油缸的支座是固定在三层平台的钢平台上，在钢平台上一定的范围内根据需要可调整极心圆。 ???? 每根电极上设有单独电极自动压放装置，由气囊抱闸（或液压抱闸）抱紧电极，充气气囊抱紧电极，放气气囊松开电极；上、下气囊抱闸由导向柱和压放油缸相联接，

工业硅矿热炉的设计

工业硅冶炼能源节约技术的研究 5.1概述 能源安全已构成我国整体战略安全的一个极大隐患，成为经济社会发展的瓶颈。我国人均煤炭、石油、天然气资源量仅为世界平均水平的60％、10％和5％。目前，我国已成为世界第二大能源消费国和第二大石油消费国，能源供应紧张局面日趋严重[81]。 与此同时，我国也存在严重能源利用效率低的问题。近年来的快速增长在很大程度上是靠消耗大量物质资源实现的。我国单位产出的能耗和资源消耗水平明显高于国际先进水平，如火电供煤消耗高达22.5％，吨钢可比能耗高21％，水泥综合能耗高达45％。据测算，我国每创造一美元GDP所消耗的能源是美国的4.3倍，是日本的11.5倍。能源利用率仅为美国的26.9％，日本的11.5％[82]。因此，提高能源使用效率是在能源总量不变条件成为中国发展中的刻不容缓的任务。 工业硅生产是高能耗行业，平均每吨工业硅需要消耗13000KWh电以上，全国年产100万吨工业硅需要13亿KWh以上。而国外先进水平吨硅消耗量为11000KWh，我国工业硅电耗比国外先进水平高10—20%，能源节约潜力仍很大（预计年节约0.2亿KWh，相当0.1亿元）。另外，国外先进水平也不是最理想的能耗水平，我国如能在国外先进水平基础上再配以精工细作，吨硅消耗量应该在10000—11000KWh间。 我国工业硅生产能源消耗高主要是因为设计上不合理、控制水平与管理水平不高。设计上不合理体现在我国普遍使用的是6300KV A左右的小炉型（散热大、产量低）、炉型设计上为隔热措施不严密、电路设计不合理、极心圆尺寸大小不合理等许多细节方面。控制水平不高体现在人工操作范围大、炉况稳定性差、造成因调整炉况波动费时较长而使得非生产性能耗损失大。管理水平不高体现在管理上不严、制度不健全、操作细节缺乏，造成物资或能源上的消耗浪费。 目前工业硅生产中能源节约途径主要有：1）炉型的大型化方向；2）炉型的密闭化方向；3）余热利用化方向；4）提高炉子电效率措施如改进短网结构设计、改善变压器性能、改善电参数、采用低频电源等；5）提高炉子热效率；6）

铁合金生产一些常见知识简介

铁合金生产一些常见知识简介 1、矿热炉和精炼炉的区别？以及各自的优缺点？ 铁合金的生产方法，按照使用设备的不同，可分为电炉法、高炉法、炉外法、转炉法、及真空电阻炉法。 电炉法又分为矿热炉法和精炼炉法。 矿热炉是矿石加热还原电炉的简称。矿热炉法是以碳作还原剂还原矿石生产铁合金的一种工艺方法。其生产过程是，将炉料连续加入炉内，并将电极插埋于炉料中，依靠电弧和电流通过炉料而产生的电弧热和电阻热，进行埋弧还原冶炼操作，熔化还原产生的金属和熔渣集聚在炉底，并通过出铁口定时出铁出渣。生产过程是连续进行的。用此方法生产的品种主要有硅铁、硅钙合金、工业硅、高碳锰铁、硅锰合金、高碳铬铁、硅铬合金、镍铁等。 精炼炉法又称为电弧炉法，其原意是指将初级铁合金用电弧炉进行精炼降低杂质元素而得到精炼铁合金产品的一种工艺方法，一般是用硅（硅质合金）、铝等作还原剂生产含碳量低的铁合金产品，依靠电弧热、硅氧或铝氧反应热进行冶炼，炉料从炉顶或炉门加入炉内，整个冶炼过程分为引弧、加料、熔化、精炼和出铁等五道工序。生产过程是间歇进行的，即每炉一个循环。主要生产的品种有：中、低碳锰铁，中、低、微碳铬铁，钒铁等。我公司用精炼炉生产镍铁，严格地说不是一个精炼过程，而是一种电碳热熔分冶炼工艺，只是沿用了传统铁合金生产精炼炉法的称谓而已。 矿热炉法和精炼炉法的主要特点和差别：

A矿热炉设备较复杂，而精炼炉设备相对较简单； B生产工艺流程方面，矿热炉是连续进行的，而精炼炉法是间歇进行的； C操作控制方面，矿热炉相对较难，而精炼炉相对较为容易； D在铁合金生产领域，矿热炉法较易实现大型化规模化，而精炼炉法则受到局限； E矿热炉生产效率较高，而精炼炉生产效率相对较低； F矿热炉一般使用自焙电极，电极插入炉料较深，为埋弧操作，而精炼炉一般使用石墨电极，电极插入炉料较浅，为遮弧操作； G就我公司目前镍铁生产而言，精炼炉产品P、S杂质含量可控制得较低，且已实现矿石热装，从而电耗较低，而矿热炉使用烧结矿，没有热装，电耗较高，环境控制较难，这在广西金源公司采用的回转窑加矿热炉工艺后将会有根本的改变。 2、从统计学的角度，每种合金产品需要重点关注的指标有哪些？每个指标的意义及其影响因素？ 原则上来讲，就是要关注在成本构成中所占比例较大的指标。 A产量，是所有生产指标体系中最基础的首要指标。影响产量的主要因素有：设备的正常运行率、电气制度的合理选择、原辅料的性质、配料的合理性（熔剂、还原剂用量适度，渣型合理）、操作的稳定性和管理水平等。 B质量，是其它指标的前提，产品质量不符合要求，则产量和成本也就无从谈起。影响质量的主要因素有：原辅料质量是否满足工艺

关于12500KVA工业硅电炉的设计思路及参数

关于12500KVA工业硅电炉的设计思路及参数 2009-12-10 10:44 内蒙古鄂尔多斯市新华结晶硅有限责任公司于2003年5月一12月建设两台12500KVA工业硅电炉。总结部分设计思路及参数，以供大家共同探讨。内蒙古鄂尔多斯市新华结晶硅有限责任公司位于鄂尔多斯市棋盘井镇；公司于2000年建设两台10000KVA电石炉；2001年建设了两台的6300KVA工业硅炉；2002年建设了三台工业硅炉；2003年建设了七台6300KVA和两台12500KVA工业硅炉。受电力短缺的影响，目前只有部分电炉在运行。 2004年新华结晶硅有限责任公司将开工建设2*200MKV自备发电厂，建成后我公司的金属硅生产将不再受电力短缺的影响，全年可以稳定的供给客户工业硅产品。 2003年建设的2 X 12500KVA工业硅电炉，采用的是固定炉体矮烟罩半密闭式矿热炉。设计时针对工业硅生产的特点，本着经济、可靠、适用、先进的原则，力求结构简单、紧凑和实用耐用、电损耗小、绝缘可靠、便于操作和维修以提高设备的作业率。 该电炉的平面布置为： 两台炉中心距30米；变压器跨宽度6米；冶炼跨宽度15米；浇注跨宽度18米；电炉中心距变压器6米；操作平台高度5米；升降平台高度12.7米；电极平台高度16.7米：操作室及水冷装置布置于5米平台；液压系统布置在12.7米平台上。 电极提升天车两台位于 21米平台；硅液浇注天车同度 9米。 加料均为人工加料，由提升架上料，不设加料管。 电炉系统由炉体、矮烟罩、烟气导出管、电极系统、液压系统、水冷系统、短网、变压器、低压电控系统、出炉系统等部分组成。 一、本炉体为固定式炉体，炉底三层碳砖，侧壁碳砖600 X 400 X 400mm，底部用粘土砖，其余部分用高铝砖，炉口采用由河北涞水长城电极有限责任公司生产的出炉口专用石墨碳砖，三个出铁口呈120o 分布，前端一个后端两个，出铁口通水冷却，炉壳钢板用槽钢加固。 二、矮烟罩采用圆形金属水冷结构，不锈钢隔磁，盖板通水冷却并浇注耐热浇注料，立柱上下端均加绝缘，烟罩上设三只烟筒排山烟气，三个呈120”分布的宽大炉门便于揭炉操作，另设六个加料口。矮烟罩固定在5米平台上，重量由5米平台承受。 三、电极采用由河北涞水长城电极有限责任公司生产的碳素电极，把持筒下部使用不锈钢制造，由锻造导电夹导电，下部锥型斜而抱紧，上部双气囊抱紧。每只电极升降由两只布置于12.5米平台的油缸来完成，电极分布直径可在150毫米范围内调节；导电夹与导流管采用锥形连接，检修时更换导电夹极为方便。 四、液压系统由油泵、油箱、气囊式蓄能器、控制电路及油缸、液位计、温度计、电加热器、滤油器、压力表等组成，压力控制由电接点压力表和压力继电器双重自动控制机压力在设定范围，同时设有远程压力表，在操作室可以对压力进行记录。 五、短网采用铜管制作，由于变压器本与带有补偿装置，所以变压器出线侧不设温度补偿器，短网采用完全对称三角形布置，通过水冷电缆短网铜管和锻造导电夹一对一连接。 六、变压器为三相交流矿热炉变压器，一次电压35千伏，十九档有载调压。采

半封闭式工业硅矿热炉主要技术方案

宜兴市中宇电冶设备有限公司 33000KVA半封闭式工业硅矿热炉 技术方案 1电炉设备

1.2 电炉设备设计 1.2.1矿热炉设备设计要求 矿热电炉采用半封闭型式，采用铜瓦压力环式电极把持器，电炉炉底通风冷却，炉体采用旋转炉体，炉体测温，变压器长期具备20%的长期超负荷能力。 短网系统、铜瓦、进线电缆都长期具备20%以上的超负荷能力。 烟道与炉盖之间设置了可靠绝缘。 液压系统采用组合阀，并设置储能器。 电极升降油缸上、下两端均设绝缘加以保护。高压油管两端全部带绝缘。 为防止电极偏斜，设计时在炉盖、平台及电极导向装置，电极导向装置设绝缘。 所有管道均设管道沟，便于检修。闸阀采用不锈钢丝杆，以增加其使用寿命。 每组分水器设3路备用水路，分水器阀门采用不锈钢或铜球阀，分水器给、回水路布局合理。 炉盖采用框架式水冷结构，中心区采用不导磁材料制作。 电炉烟道在二、三楼之间设水冷段，以降低烟气温度。 1.2.2工艺设计要求 电炉厂房柱子跨距按6m、7.5m布置。 电炉车间分设四个跨区，分别是变压器跨（偏跨）7.5m、电炉跨18m、浇注跨24m、成品跨18m。 电炉跨初定为五层平台分别为： a)+0.0m出渣铁轨道平台 包括铁道、出铁车和铁包、出渣车和渣包等。 其中+2.4m平台为局部出铁操作平台：该平台正对出铁口，包括烧穿器、出铁挡板等出炉工具等。 b)+7.0m电炉炉口操作平台

电炉控制室计算机室布置在此平台上，冷却水系统的分水器和回水槽布置在该平台上、炉口操作工具等。 C)+11.8变压器放置平台 电炉设有三台单相变压器，放置在此平台上成三角形布置，为方便变压器安装、检修、更换设有变压器吊装孔。 d)+18.3m电极升降机构平台 平台空间内安装有电极升降、压放装置及电炉料管插板阀。液压站也布置在此平台上。 e)+24.8m电炉电极支承及接长电极壳、加入电极糊及加料平台 炉顶料仓座在此平台上。环形加料机及布料皮带均布置在该平台上，此层平台布置有可储存5～8批混合料的中间过度料仓。 1.3 矿热炉结构 1.3.1矿热炉炉体 组成：炉体旋转机构、炉底、炉壳、出铁口等。 炉体旋转机构严格按图纸要求施工，炉底设计、制作、安装时其平面度误差＋10mm。工字钢板下部用钢板连接并焊制一起。炉壳内径9200mm，高度5000mm，炉壳采用焊接形式。侧壁采用20mm钢板焊接，底部采用22mm钢板制作。 炉体设有5个出炉口，出铁口夹角72o 炉壳分瓣制作，组装后炉壳的直径极限偏差为+18mm。 1.3.2铁口出铁排烟系统 组成：由烟罩、烟气管道、电动翻板阀、烟罩及烟道吊挂等组成。在出炉时，用于对出炉口烟气进行收集、输送。排烟罩上喷涂耐火材料及打结需要的锚钩，防止烟气温度高使之变形。 1.3.4 矿热炉电极把持器 组成：组合式把持器由上、下两部分组成。电极把持器上部主要包括：电极升降装置、电极抱紧压放装置，上部把持器桶及导向系统、液压机管路等。电极把持器下部主要包括：下部把持筒、防磁不锈钢水冷保护屏、炉内导电铜管、铜瓦、压力环及绝缘系统等部件。每相电极把持器设10片铜瓦，一个压力环、4

最新“矿热炉全自动操作系统”说明书

矿热炉 全自动操作系统 青岛菲特测控节能科技有限公司 二零一六年九月

目录 1 自动化操作系统概述 (1) 1.1 概述 (1) 1．全自动操作系统组成 (2) 1.1 系统拓扑图 (2) 1.2 关键技术 (3) 1.3 自动化控炉内容 (3) 1.4 自动化控炉流程图 (4) 1.5 全自动操作系统组成 (5) 1.6 智能数据采集柜 (6) 1.7 执行单元 (7) 2. 全自动操作系统功能 (7) 2.1 全自动操作系统软件 (7) 2.2 功能及特点 (8)

1.1 概述 本全自动操作系统主要用于矿热炉冶炼铁合金、电石、黄磷、工业硅等产品的自动化操作，具有全电脑自动化操作、大数据管理、能耗分析等功能。解决该领域长期以来只能依靠人工及经验操作电炉带来的炉况不稳定、效率低、能耗高的问题。 青岛菲特测控节能科技有限公司自主研发的矿热炉全自动操作系统主要有现场测量系统，数据采集系统，综合运算控制系统组成，该系统已成功应用到硅锰炉、电石炉等矿热炉，与之前人工控炉方式相比，在同等炉料炉况条件下，电炉运行更稳定，单位电耗下降，产量提高，实现了增产节电的目的。

1.1 系统拓扑图 全自动操作系统硬件系统由现场测量设备（如电磁传感器），智能数据采集柜、工业计算机和自动控制模块组成，系统拓扑图如图1所示 RS-485通讯 矿热炉 图1 系统拓扑图 采集线 智 能 控制模块 现场测量设备

1.2 关键技术 要实现矿热炉自动控制，最关键技术是电极入料深度的准确测量。我公司采用炉外磁场法使电极入料深度测算得到彻底解决，电极工作时的大电流会在炉体外产生磁场，电极下插深度的不同，磁场强度会产生变化，通过电磁传感器测得磁场信号，将此数据上传至系统，再综合采用电极电流测量技术、操作电阻测量技术，再结合矿热炉工艺技术，最终实现矿热炉操作的全自动控制。 1.3 自动化控炉内容

工业硅冶炼及炼硅炉基本知识

工业硅冶炼及炼硅炉基本知识 工业硅消费增产降耗的措施主要有:1.把握炉况及时调整料比，坚持适合的C/SiO2分子比，适合的物料粒度和混匀，避免过多SiC生成。2.选择合理的炉子构造参数和电气参数，保证反响区有足够高的温度，合成消费的碳化硅使反响向有力消费硅的方向。3.及时捣炼硅炉，协助沉料，防止炉内过热，形成硅的挥发，或再氧化成SiO，减少炉料损失，进步Si回收率。4.坚持料层具有良好的透气性，可及时排出反响消费的气体，减少热损失和SiO大量逸出。 一、消费工业硅的原料 冶炼工业硅的原料主要有硅石、碳素复原剂。 (一)硅石硅石要有一定的抗爆性和热稳定性，其中抗爆性对大炉子很重要，对容量小的炉子请求可略为降低。有些硅石很致密，难复原，形成冶炼情况不顺，经济指标差，很少采用。 硅石的粒度视炉子容量的大小不同而异，普通5000KVA以上的炉子，硅石粒度为50-100毫米，且40-60毫米的粒度要占50%以上。 硅石要清洁无杂质，破碎筛分后，要用水冲洗，除掉碎石和泥土。目前对新采用的硅石在化学成分、破碎合格以后，还要在消费中试用。经济指标较好，才干长期运用。 (二)碳质复原剂优选各种不同碳质复原剂，请求固定碳高，灰分低，化学生动性要好，采用多种复原剂搭配运用，以到达最佳冶炼效果。冶炼工业硅所用的碳质复原剂有:石油焦、沥青焦、木炭、木块(木屑)低灰分褐煤，半焦和低灰、低硫烟煤等。

石油焦:其特性是固定碳高，灰分低，价钱低廉，并且能使料面烧结好，但高温比电阻低，影响电极下插，反响才能差。要选择固定碳大于82%，灰分小于0.5%、水份稳定，动摇不许超越1%，以免影响复原剂配入量。粒度请求4-10毫米，粒度配合比例要适宜。粉料多烧损大，下部易缺碳，透气性不好；粒度大数量多比电阻小，电极易上抬。 木块(或木屑):其性质接近木炭，在炉内干馏后，在料下层构成比木炭孔隙度、化学生动性更好的木炭。所运用的木块(或木屑)要清洁无杂物，不许代入泥土等杂质。木块长度不得超越100毫米。 褐煤、烟煤：有比电阻、挥发份高，孔隙度大，化学生动性好，料面烧结性强，价钱低廉的特性。挥发份在料层中挥发利于料面烧结和闷烧，而且能够构成疏松的比外表积大，比电阻极大的焦化碳，对冶炼很有利。请求灰分小于4%，粒度小于25毫米，否则不能运用。褐煤性质接近木炭，可作木炭的代用品。 碳素复原剂品种不同，即便同种但产地不同性质也不相同。可搭配运用，求得更好的经济效益。如运用石油焦60-80%，木炭(或加局部木块)20%；石油焦60-70%，木炭(或木块)20-40%，烟煤5-10%搭配运用，效果比拟好。国外采用石英与复原剂职称团块炉料，先焙烧停止复原，再冶炼工业硅，使电耗降低到9000Kwh/t以下。 二、冶炼原理 在工业硅的消费中，普通以为硅被复原、炼硅炉中的反响式为 SiO2液+2C=Si液+2CO T始1933K(1) 实践消费中硅的复原是比拟复杂的，从冷态下炉内状况动身，对实践消费中炉内物化反响停止讨论。消费过程中的运转表示大致如下：

12500KVA工业硅矿热炉的设计

12500KVA工业硅矿热炉的设计

第五章工业硅冶炼能源节约技术的研究 5.1概述 能源安全已构成我国整体战略安全的一个极大隐患，成为经济社会发展的瓶颈。我国人均煤炭、石油、天然气资源量仅为世界平均水平的60％、10％和5％。目前，我国已成为世界第二大能源消费国和第二大石油消费国，能源供应紧张局面日趋严重[81]。 与此同时，我国也存在严重能源利用效率低的问题。近年来的快速增长在很大程度上是靠消耗大量物质资源实现的。我国单位产出的能耗和资源消耗水平明显高于国际先进水平，如火电供煤消耗高达22.5％，吨钢可比能耗高21％，水泥综合能耗高达45％。据测算，我国每创造一美元GDP所消耗的能源是美国的4.3倍，是日本的11.5倍。能源利用率仅为美国的26.9％，日本的11.5％[82]。因此，提高能源使用效率是在能源总量不变条件成为中国发展中的刻不容缓的任务。 工业硅生产是高能耗行业，平均每吨工业硅需要消耗13000KWh电以上，全国年产100万吨工业硅需要13亿KWh以上。而国外先进水平吨硅消耗量为11000KWh，我国工业硅电耗比国外先进水平高10—20%，能源节约潜力仍很大（预计年节约0.2亿KWh，相当0.1亿元）。另外，国外先进水平也不是最理想的能耗水平，我国如能在国外先进水平基础上再配以精工细作，吨硅消耗量应该在10000—11000KWh间。 我国工业硅生产能源消耗高主要是因为设计上不合理、控制水平与管理水平不高。设计上不合理体现在我国普遍使用的是6300KV A左右的小炉型（散热大、产量低）、炉型设计上为隔热措施不严密、电路设计不合理、极心圆尺寸大小不合理等许多细节方面。控制水平不高体现在人工操作范围大、炉况稳定性差、造成因调整炉况波动费时较长而使得非生产性能耗损失大。管理水平不高体现在管理上不严、制度不健全、操作细节缺乏，造成物资或能源上的消耗浪费。

高碳铬铁基本知识介绍

高碳铬铁基本知识介绍 ?我要评论(0) ?打印 ?添加收藏 ?字体[大中小] 铬是有光泽的灰色金属，密度7.2，熔点1857℃，沸点2672℃，有延展性，但含氧、氢、碳和氮等杂质时变得硬而脆。铬的化学性质不活泼，常温下对氧和水汽都是稳定的，铬在高于600℃时开始和氧发生反应，但当表面生成氧化膜以后，反应便缓慢，当加热到1200℃时，氧化膜被破坏，反应重新变快。高温下，铬与氮、碳、硫发生反应。铬在常温下就能和氟作用。铬能溶于盐酸、硫酸和高氯酸，遇硝酸后钝化，不再与酸反应。铬能与镁、钛、钨、锆、钒、镍、钽、钇形成合金。铬及其合金具有强抗腐蚀能力。 在自然界中目前已发现的含铬矿物约有50余种，分别属于氧化物类、铬酸盐类和硅酸盐类。此外还有少数氢氧化物、碘酸盐、氮化物和硫化物。其中氮化铬和硫化铬矿物只见于陨石中。具有工业价值的铬矿物都属于铬尖晶石类矿物，它们的化学通式为（Mg、Fe2+）（Cr、Al、Fe3+）2O4或（Mg、Fe2+）O（Cr、Al、Fe3+）2O3，其Cr2O3含量为18%～62%。常见的铬矿物有：(1)铬铁矿，化学成分为（Mg、Fe）Cr2O4，介于亚铁铬铁矿（FeCr2O4，含FeO 32.09%、Cr2O3 67.91%）与镁铬铁矿（MgCr2O4，含Mg 20.96%、Cr2O3 79.04%）之间，通常有人将亚铁铬铁矿和镁铬铁矿也都称为铬铁矿。铬铁矿为等轴晶系，晶体呈细小的八面体，通常呈粒状和致密块状集合体，颜色为黑色，条痕呈褐色，半金属光泽，硬度5.5，密度4.2～4.8，具弱磁性。铬铁矿是岩浆成因矿物，产于超基性岩中，当含矿岩石遭受风化破坏后，铬铁矿常转入砂矿中。铬铁矿是炼铬的最主要的矿物原料，富含铁的劣质矿石可作高级耐火材料。(2)富铬类晶石，又称铬铁尖晶石或铝铬铁矿，化学成分为Fe（Cr，Al）2O4，含Cr2O3 32%～38%。(3) 硬铬尖晶石，化学成分为（Mg、Fe）（Cr、Al）2O4，含Cr2O3 32%～50%。富铬类晶石和硬铬尖晶石的形态、物理性质、成因、产状及用途与铬铁矿相同。工业生产金属铬的方法有铝还原法、硅还原法、碳还原法和电解法。 铬是重要的战略物资之一，由于它具有质硬、耐磨、耐高温、抗腐蚀等特性，在冶金工业、耐火材料和化学工业中得到了广泛的应用。 在冶金工业中，铬铁矿主要用来生产铬铁合金和金属铬。铬铁合金作为钢的添加料生产多种高强度、抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化的特种钢，如不锈钢、耐酸钢、耐热钢、滚珠轴承钢、弹簧钢、工具钢等。金属铬主要用于与钴、镍、钨等元素冶炼特种合金。这些特种钢和特种合金是航空、宇航、汽车、造船以及国防工业生产枪炮、导弹、火箭、舰艇等不可缺少的材料。

矿热炉

一、矿热炉简介 矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉，亦称还原电炉或矿热电炉，电极一端埋入料层，在料层内形成电弧并利用料层自身的电阻发热加热物料；常用于冶炼铁合金（见铁合金电炉），熔炼冰镍、冰铜（见镍、铜），以及生产电石（碳化钙）等。它主要用于还原冶炼矿石，碳质还原剂及溶剂等原料。主要生产硅铁，锰铁，铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金，是冶金工业中重要工业原料及电石等化工原料。其工作特点是采用碳质或镁质耐火材料作炉衬，使用自培石墨电极。电极插入炉料进行埋弧操作，利用电弧的能量及电流通过炉料的因炉料的电阻而产生能量来熔炼金属，陆续续加料，间歇式出铁渣，连续作业的一种工业电炉。同时电石炉、黄磷炉等由于使用状况和工作状态相同，也可以归结在矿热炉内，但是由于黄磷炉的。纯阻性负载情况，因此也有将黄磷炉归结到电阻炉的说法。 二、矿热炉主要类别、用途 注：电耗值随原料成分、制成品成分、电炉容量、操作工艺等的不同而有很大差异。这里是一个大概值。 三、结构特点

矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉。主要由炉壳，炉盖、炉衬、短网，水冷系统，排烟系统，除尘系统，电极壳，电极压放及升降系统，上下料系统，把持器，烧穿器，液压系统，矿热炉变压器及各种电器设备等组成。 根据矿热炉的结构特点以及工作特点，矿热炉的系统电抗的70％是由短网系统产生的，矿热炉系统损耗如下图所示 由上图可见，短网的损耗占据了系统自身损耗的70%以上，而短网是一个大电流工作的系统，最大电流可以达到上万安培，因此短网的性能在很大程度上决定了矿热炉的性能，由于短网的感抗占整个系统的 70%以上，不论是高烟罩开放式炉、矮烟罩半密闭式炉还是全密闭式炉的短网系统的感抗均较大，基于这个原因，矿热炉的自然功率因数很难达到0.85以上，绝大多数的炉子的自然功率因数都在0.7~0.8 之间，较低的功率因数不仅使变压器的效率下降，消耗大量的无用功，浪费大量电能，且被电力部分加收额外的电力罚款，同时由于电极的人工控制以及堆料的工艺，导致三相间的电力不平衡加大，最高不平衡度可以达到20％以上，这导致冶炼效率的低下，电费增高，因此提高短网的功率因数，降低电网不平衡就成了降低能耗，提高冶炼效率的有效手段。如果采取适当的手段，提高短网功率因数，改善电极不平衡度，那么将可以达到以下的效果： A、降低生产电耗 3%～6％； B、提高产品产量 5%～15％。 从而给企业带来良好的经济效益，而投入的改造费用可以在创造的综合效益中短期内收回。一般情况下为了解决矿热炉自然功率因数低下的问题，我国目前多采用在高压端进行无功补偿的方法来解决，高压补偿仅仅是提高了高压侧的功率因数，但是由于低压端短网系统的巨大的感抗所产生的无功功率依然在短网系统中流动，同时三相不平衡是由于短网的强相（短网较短故感抗较小、所以损耗较小，输出较大故名强相）和弱相造成的，因此高压补偿不能解决三相平衡的问题，也没有达到抵消短网系统无功、提高低压端功率因数的作用，由于短网的感抗占整个系统感抗的70％以上，所以不能降低低压端的损耗，也不能增加变压器的出力，但可以避免罚款，仅仅是对供电部门有意义。 相对高压补偿而言，低压补偿的优势除提高功率因数外,主要体现在以下几个方面： 1)、提高变压器、大电流线路利用率，增加冶炼有效输入功率。 针对电弧冶炼而言，无功的产生主要是由电弧电流引起的，将补偿点前移至短网，就地补偿短网的大量无功消耗，提高电源输入电压、提高变压器的出力、增加冶炼有效输入功率。料的熔化功率是与电极电压和料比电阻成函数关系的，可以简单表示为P=U2/Z料。由于提高了变压器的载荷能力，变压器向炉膛输入的功率增大,实现增产降耗。 2)、不平衡补偿，改善三相的强、弱相状况。

矿热炉电路分析与操作电阻的应用公式

矿热炉电路分析与操作电阻的应用公式 2019/10/23 矿热炉的主电路 矿热炉的电路比较复杂，图1是一个典型的矿热炉电路。电炉中有10kV中压电容补偿，也有低压电容补偿。图1电路的求解分两次进行，第一次从电源A、B、C看去，是一个星接电路。第二次从1#、2#、3#电极看去是炉内的星接电路，求解出操作电阻Rj和炉内电抗x，两者相减，可得主电路(包括变压器、短网)的电阻rz、电抗xz。 ▲图1 电路的求解

一次侧的电流、电压可以从互感器获得，由于有低压电容补偿，电极电流关系复杂，电极电流需要用罗氏线圈求解电极电流。根据图1列出各种电流的关系。 ▲图2 电路的求解 图2是从1#、2#、3#电极看去，炉内是星接电路，可以列出电路方程式: 根据图2和方程组(1)可以求解操作电阻。操作电阻的求解不能用检测电极对炉底电压除以电极电流获得，

这种做法由于假炉底和炉底电阻的影响会产生较大误差，40.5MVA电石炉实际检测对地电压比电极对熔池电压高8%～10%，对地电阻比操作电阻高约20%。 求解三相不平衡系统，必须分析基本电路，采用矢量方法、三角学的方法，高等数学方法和矩阵算法来获得电路求解。为此推导出三相不平衡系统所有的电阻和电抗值的求解方程组。并且定义一套联立方程，解出这组方程，获得操作电阻Rj和主电路电抗xj、主电路的电阻rj。 炉内导电状态分析 矿热炉内电路比较复杂，基本电路可以简化为图3的电路。电极→炉料→电极加热炉料的炉料电流;电极到熔池加热熔池的熔池电流。

▲图3 矿热炉内部电路示意图 有些电炉，从电极→炉料→炉壁→炉底到熔池会有电流流过。这是由于电极到炉墙的距离太近，容易损坏炉墙，需要保持电极到炉墙合理的距离，应当极大减少甚至忽略这种电流才能保证坩埚(熔池)功率。 矿热炉内导电可以分为炉料导电电流和熔池导电电流两种形式，有些场合把炉料电流称为横向电流。 简化炉内电路 分析炉内导电状态，对研究炉内热能分布，提高热效率极为重要。根据图3简化电路，得图4、图5，可以获得操作电阻的另外一种表达形式。 ▲图4 矿热炉内部电路简化图

工业硅技术问答

工业硅技术问答 1．什么是硅和工业硅？ 元素硅(Si)原来称为矽，工业硅（也称金属硅或结晶硅）是指以含氧化硅的矿物和碳质还原剂等为原料经矿热炉熔炼制得的含Si97％以上的产物。“工业硅”之称是我国于1981年GB2881-81国家标准公布时正式定名，其含意主要是指这种硅之纯度是接近于99%的工业纯度，英文称为金属硅，俄文称为结晶硅。现在人工制得硅的纯度，实际上已达到99999999999％。 2.硅和工业硅有那些特性？ ①硅的主要物理性质为:密度(25℃)2．329g／cm3(纯度99．9％)，熔点1413℃，沸点3145℃，平均比热(0～100℃)为729J ／(kg·K)，熔化热为50.66kJ／mol，纯度为99．41%的硅抗压强度极限为9．43kgf／cm2。 ②硅的化学性质：硅在元素周期表中属ⅣA族，原子序数为14，原子量为28．0855，化合价表现为四价或二价(四价化合物为稳定型)。因晶体硅的每个硅原子与另外四个硅原子形成共价键，其Si-Si键长2．35A，成为正四面体型结构，与金刚石结构相近，所以硅的硬度大，熔点、沸点高。 硅不溶于任何浓度的酸中，但能溶于硝酸与氢氟酸的混合液中，与1：l浓度的混合稀酸发生如下反应： Si+4HF+4HNO3=SiF4↑+4NO2↑+4H2O 3Si+12HF+4HNO3=3SiF4↑+4NO2↑+8H2O 这个特性可用于硅的化学分析中，即先将试样硅中的硅以氟化物形式挥发，而分析硅中残留的铁、铝、钙元素。 硅能与碱反应，生成硅酸盐，同时放出氢气，如： Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑ 这是野外制氢的好办法。

冶金类孤网运行知识

孤网运行的简介及解决方案 一、矿热炉负荷能否实现孤网？ 答：矿热炉负荷当然可以实现孤网。如果您有需求，我公司将进行实地考察调研，并提供完整的解决方案。 二、矿热炉负荷孤网运行的特点？ 答：1）大机小网，旋转备用容量低；（冶金类自备电站的机组容量通常都比较大，数量较少，机组发多少电，负荷用多少电） 2）负荷安全可靠性要求较高；（若矿热炉发生故障，会影响矿石的生产，严重时，会造成人员伤亡） 3）负荷集中，特性较差，存在大容量高频度的冲击，三相不平衡；（矿热炉中三根电极的高度不一致、物料倾斜等都会造成三相不平衡） 4）大型设备停止冲击负荷较大。（矿热炉的有功一般都比较大，当矿热炉故障停炉时，冲击负荷为矿热炉的有功） 三、矿热炉负荷孤网的难点？ 答：(1)、发电机组数量较少，其旋转惯量储存的动能和锅炉群所具备的热力势能均较小，用电负荷的冲击，对于孤网的频率、电压冲击较大。（主要是单台矿热炉故障甩负荷或矿热炉的波动叠加，个别炉型大概1~2天停炉一次。一般流放炉，一个月停电检修一次） (2)、发电机组的数量较少，其系统可靠性也较低，一旦发生机组故障就会出现功率缺额，直接影响矿石的生产。（发电机组年非计划停机的平均次数为1.9次/年） (3)、矿热炉的数量少，负荷波动频繁幅度大，负荷波动叠加的可能性也较大，对于孤网会产生频繁的大范围负荷冲击。严重影响孤网安全和主设备的寿命。（负荷波动会造成单台冶炼炉的有功瞬时波动15%，而4~6台矿热炉运行时，叠加的概率仍会达到每天2~3次） (4)、孤网缺少大电网的支持，必须独立进行调度，维持频率、电压、功角的稳定。（在大网中，由大网的调度中心进行负荷调度以及频率、电压、功角的控制） (5)、孤网运行时，由于缺少大电网的支持，必须自建黑启动电源。（发电机组跳闸之后，孤网运行下没有大网的电源保障，无法启动，需要黑启动电源确保机组在短时间内启动） 四、贵公司是如何解决上述问题的? 答:本发明专利人侯永忠先生,长期致力于自备电厂运行研究,通过科学论证,反复

矿热炉能源利用与节能途径

矿热炉能源利用与节能途径 锰铁矿热炉是矿热炉中的一种。炉子由专用的三相变压器供电，电极埋入料层中，在端部形成电弧，除电弧热外，尚有部份电流由一个电极经料层流到另一电极，并在料层中产生电阻热。正常生产时电弧热和电阻同时存在，通常以电弧热为主。铁合金产品电耗较高，这主要是由于原料质量不佳、操作制度不合理、管理水平低等因素造成的。 矿热炉能源利用与节能途径： 一、将出炉温度控制在1400℃左右 锰铁生产的特点不同于炼钢，它不要求有足够高的温度以保证炉后浇注顺利进行,而只要求锰铁和渣能正常出炉即可。但根据热力学知识，用碳量和冶炼温度不同，可以得到不同的产品。对于冶炼高碳锰铁，要求炉内温度不能低于1400℃。从氧化物熔融还原过程动力学来看，由于锰铁冶炼过程各类多相反应都是在高温条件下进行，一般来说高温下各种化学反应速度都是比较快的，显然,多数情况下化学反应速度不会成为限制环节，而传质过程往往成为限制环节，对此应合理控制电极的位置，加强炉内的流动以提高传质的速度所以，对于冶炼高碳锰铁的电弧炉，合金与渣的出炉温度应控制在1400℃左右为宜。 二、设法减少渣量 渣量一般由入炉原料条件决定，锰矿品位越高，炉渣生成量就减少。从节能角度出发，锰铁矿热炉应尽可能选用高品位矿石。 三、减少冷却水带走的热损失 在保证设备充分冷却的前提下，应尽量避免冷却水带走过多的热量，将出水温度控制在40～50℃的范围内，既可以节约用水又可以达到水冷设备的要求，减少冷却水带走的热损失，从而提高炉子的热效率。 四、降低炉口辐射散热，加强烟气余热回收 矿热炉炉口温度较高，辐射热损失较大。在有条件的厂矿，应尽可能使炉口封闭。因为封炉口不仅可以减少或避免炉口辐射热损失，而且可以防止炉口吸入大量冷空气，从而保证有较高的烟气温度，以提高烟气的余热回收价值。不仅如此，烟气温度的提高还有利于烟囱顺利排烟，改善车间工作环境。 五、降低短网的损失 矿热炉短网损失较大，这主要是由于短网较长、电极夹积灰、接触电阻增大等引起的。建议进行矿热炉短网改造，尽量缩短时间的长度，同时，应经常清理电极夹表面的灰尘，更换使用效果不好的连接铜排。 六、加强矿热炉的操作与管理 1)加强矿热炉操作，严格按操作规程控制料面形状、高度和电极插入深度，尽可能稳定操作； 2)合理调配，组织集中生产，尽可能减少交接班矿热炉生产波动时间，杜绝热停工和待料； 3)抓好设备维修，保证设备在较佳状态下运行，消灭各种事故； 4)加强料场管理，建立简易原料厂房,降低入炉料的水份，并实行分类堆放，由熟悉原材料情况的专人负责管理； 5)建立各层次的能源管理机构，制定和完善矿热炉节能规章，提高职工的节能意识,加强能源单耗定额管理，严格实行节奖超罚制度。

(冶金行业)半封闭式工业硅矿热炉主要技术方案

（冶金行业）半封闭式工业硅矿热炉主要技术方案

宜兴市中宇电冶设备有限X公司 33000KVA半封闭式工业硅矿热炉 技术方案 1电炉设备 1.133000KVA半封闭式工业硅矿热炉主要技术参数

1.2电炉设备设计 1.2.1矿热炉设备设计要求 矿热电炉采用半封闭型式，采用铜瓦压力环式电极把持器，电炉炉底通风冷却，炉体采用旋转炉体，炉体测温，变压器长期具备20%的长期超负荷能力。 短网系统、铜瓦、进线电缆都长期具备20%之上的超负荷能力。 烟道和炉盖之间设置了可靠绝缘。 液压系统采用组合阀，且设置储能器。

电极升降油缸上、下俩端均设绝缘加以保护。高压油管俩端全部带绝缘。 为防止电极偏斜，设计时在炉盖、平台及电极导向装置，电极导向装置设绝缘。 所有管道均设管道沟，便于检修。闸阀采用不锈钢丝杆，以增加其使用寿命。 每组分水器设3路备用水路，分水器阀门采用不锈钢或铜球阀，分水器给、回水路布局合理。 炉盖采用框架式水冷结构，中心区采用不导磁材料制作。 电炉烟道在二、三楼之间设水冷段，以降低烟气温度。 1.2.2工艺设计要求 电炉厂房柱子跨距按6m、7.5m布置。 电炉车间分设四个跨区，分别是变压器跨（偏跨）7.5m、电炉跨18m、浇注跨24m、成品跨18m。 电炉跨初定为五层平台分别为： a)+0.0m出渣铁轨道平台 包括铁道、出铁车和铁包、出渣车和渣包等。 其中+2.4m平台为局部出铁操作平台：该平台正对出铁口，包括烧穿器、出铁挡板等出炉工具等。 b)+7.0m电炉炉口操作平台 电炉控制室计算机室布置在此平台上，冷却水系统的分水器和回水槽布置在该平台上、炉口操作工具等。 C)+11.8变压器放置平台 电炉设有三台单相变压器，放置在此平台上成三角形布置，为方便变压器安

矿热炉电气控制说明书

矿热炉低压电气控制 说 明 书 二〇一一年九月

西安澳新软件技术有限公司 矿热炉低压电气控制说明书 矿热炉低压电气是由动力柜、PLC控制柜、操作台三部分组成。 一、动力柜 动力柜为PLC柜、操作台、液压站、变压器调压开关、变压器油水冷却器、变压器有载开关、高压柜，空气压缩机提供电源。生产前将所有空开合上。 二、PLC柜 为提高可靠性PLC柜有两种控制方式：PLC模块控制（主系统）和单片机控制（备用系统）。通过继电器将信号输入PLC模块经过处理输出到继电器完成动作，在柜体面板上可实现主备系统的切换，同时可完成所有动作，实现就近操作。 三、操作台 操作台放在主控室，操作台主要有高压合分闸；一次电压电流，二次线/相电压，二次线电流，功率表，功率因数表，变压器调档开关，变压器温度仪，各气囊压力指示灯及操作旋钮按钮组成。各表为操作者提供参考数值，达到优质冶炼的目的。 操作步骤 一、电极压放 A．手动电极压放 1.确认电极抱闸在下限位（电极抱闸下限位灯亮） 2.工作状态选择手动 3.电极选择（1#、2#、3#） 4.抱闸上松→电极上气囊灯变绿 5.抱闸上松灯变绿的同时操作压放油缸上升→电极抱闸上限位灯亮

6.抱闸下松→电极下气囊灯变绿 7.电极下气囊灯变绿的同时操作压放油缸下降→电极抱闸下限位灯亮 8.完成电极压放 B．自动电极压放 1.确认电极抱闸在下限位（电极抱闸下限位灯亮） 2.确认气囊压力在上限（灯红） 3.工作状态选择压放 4.电极选择（1#、2#、3#） 5.自动操作选择自动压放（自动灯亮） 6．完成自动压放后电极抱闸下限位灯亮 7.完成一次自动后将旋钮复位 注：1.自动压放不能完成时检查接近开关和气囊电接点压力表是否正常 2.高压合分闸间隔时间不得小于20s，如果误操作造成不能分闸请到 高压室手动分闸 二、电极倒拔(一般情况不允许电极倒拔） A．手动电极倒拔 1.确认电极抱闸在下限位（电极抱闸下限位灯亮） 2.工作状态选择手动 3.电极选择（1#、2#、3#） 4.抱闸下松→电极下气囊灯变绿 5.抱闸下松灯变绿的同时操作压放油缸上升→电极抱闸上限位灯亮 6.抱闸上松→电极上气囊灯变绿 7.电极上气囊灯变绿的同时操作压放油缸下降→电极抱闸下限位灯亮 8.完成电极压放 B．自动电极倒拔

工业硅项目建设可行性研究报告(优秀建设可行性研究报告)

1总论 1.1概述 1.1.1项目概况 项目名称：重庆市黔永硅业有限公司1万t/a工业硅工程。 内容：建设工业硅冶炼生产线及相关辅助生产设施。 拟建规模：工程项目年产1万t工业硅。 建设地点：黔江区正阳镇群力居委。 1.1.2承办单位概况 单位名称：重庆市黔永硅业有限公司 单位地址：重庆市黔江区正阳工业园区 重庆黔永硅业有限公司逐步在渝东南地区培育和发展硅产业，谋 略做大做强硅业、深化硅产业链。公司坚持“立足基地，做大做强硅业；面向全国，深化硅产业链”的发展战略，秉承“精诚合作，共谋 发展”的创业精神，开拓创新，打造全国知名的硅材料基地。公司1 万t/a工业硅冶炼项目建成投产后，将采用无木炭法生产工业硅的新工艺和新技术，既可降低生产成本，同时可保证产品质量，实现公司经济利益和社会效益同步协调发展。 1.1.3建设地点概况 重庆市黔江区位于重庆市的东南边缘，地处武陵山腹地，东临湖 北省的咸丰县，西界彭水县，南连酉阳县，北接湖北利川市，是渝、 鄂、湘、黔四省市的结合部，素有“渝鄂咽喉”之称，是重庆市主要的少数民族

聚居地之一，地理座标在东经108度28分至108度56分，北纬29度4 分至29 度52分之间。东西宽45 分明，南北长90公里。全区幅员面积为2398.7 平方公里。项目选址距离黔江主城区约12 公里，距离冯家镇约5 公里，距离319国道二级路（黔酉公路）约1 公里，距离正阳火车站约4 公里，原辅料及产品可直接通过319 国道转运火车站（渝怀铁路），交通十分便利。 1.2 项目简介 年产1 万吨工业硅（以化学级为主），设计方案为6300kVA 和 12500kVA工业硅矿热炉各一台，12个月内2台电炉点火投产。 1.3 工程建设的必要性和可能性 1、丰富的矿产资源和良好的投资环境。黔江区境内及周边区域（彭水、秀山）硅石储量丰富，品位较好，当地政府给予诸多优惠政策支持当地企业和境外客商投资建设工业硅及硅系列产品深加工项目。投资建设黔江工业硅项目，对开发和利用当地丰富的矿产资源，发展地方民族经济，拓展并深化多元产业结构均具有重要意义。 2、优越的区位和便利的交通条件。黔江是渝、鄂、湘、黔四省（市）武陵山区边贸重镇及交通枢纽，是重庆乃至西南地区进入东南沿海地区重要陆上通道，具有承东启西的重要战略地位。国道319 线高等级公路纵贯全境，正在建设的重庆至长沙高速公路和规划中的国家重点干线包头至茂林高速公路从城区通过，黔江正在成为公路交通枢纽；重庆至怀化国家一级电气化铁路已正式投入运行，2008 年将投入使用的黔江舟白机场正在加紧建设，建成后将成为沟通东西部的重要支线机场。未来几年，黔江将建成包括铁路、机场和公路三位一

焦煤基础知识

焦煤基础知识 焦煤是一种结焦性最好的炼焦用煤，它的碳化程度高、粘结性好，加热时能产生热稳定性很高的胶质体。如用焦煤单独炼焦，能获得块度大、裂纹少、强度高、耐磨性好的优质焦炭。但单独炼焦时，由于膨胀压力大，易造成推焦困难，一般都用焦煤炼焦配煤用，效果较好。 焦碳一种固体燃料,质硬,多孔,发热量高.用煤高温干馏而成,多用于炼铁种类焦炭通常按用途分为冶金焦（包括高炉焦、铸造焦和铁合金焦等）、气化焦和电石用焦等。 由煤粉加压成形煤，在经炭化等后处理制成的新型焦炭称为型焦。 冶金焦是高炉焦、铸造焦、铁合金焦和有色金属冶炼用焦的统称。由于90%以上的冶金焦均用于高炉炼铁，因此往往把高炉焦称为冶金焦。中国制定的冶金焦质量标准（GB/T1996-94）就是高炉质量标准。 气化焦是专用于生产煤气的焦炭。主要用于固态排渣的固定床煤气发生炉内，作为气化原料，生产以CO和H2为可燃成分的煤气。C+O2→CO2+408177KJ CO2+C→2CO-162142KJ C+H2O→CO+H2-118628KJ C+2H2O→CO2+2H2-75115KJ 因为产生CO和H2的过程均是吸热反应，需要的热量由焦炭的氧化、燃烧提供，因此气化焦也是气化过程的热源。气化焦要求灰分低、

灰熔点高、块度适当和均匀。其一般要求如下：固定炭>80%；灰分1250摄氏度；挥发分<3.0%；粒度15-35mm和35mm两级。冶金焦虽可以用作气化焦，但由于受炼焦煤资源和价格等的限制，一般不用冶金焦制气。以高挥发分粘结煤为原料生产的气煤焦，块度小、强度低，不适用于高炉冶炼，但它的气化反应性好，可取代气化焦用于制气。电石用焦是在生产电石的电弧炉中作导电体和发热体用的焦炭。电石用焦加入电弧炉中，在电弧热和电阻热的高温（1800-2200摄氏度）作用下，和石灰发生复杂的反应，生成熔融状态的炭化钙（电石）。其生成过程可用下列反应式表示： CaO+3C→CaC2+CO-46.52KL [编辑本段]电石焦基础知识电 石用焦是在生产电石的电弧炉中作导电体和发热用的焦炭。电石用焦加入电弧炉中，在电弧热和电阻热的高温（1800-2200℃）作用下，和石灰石发生复杂的发应，生成熔融状态的碳化钙（电石）。其生成过程可用下列发应式表示： CaO+3C→CaC2+CO-46.52KJ 电石用焦应具有灰份低、反应性高、电阻率大和粒度适中等特性，还要尽量除去粉末和降低水分。其化学成分和粒度一般应符合如下要求：固定碳大于84%，灰份小于14%，挥发份小于2%，硫份小于1。5%，磷分小于0.04%，水分小于1.0%，粒度根据生产电石的电弧炉容量而定： 电炉容量/KV?A 粒度/mm ＜5000 3-12