半密闭式12500KVA工业硅矿热炉的设计
一、半密闭式12500KVA工业硅矿热炉的设计
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，而且有利于节约建设成本、方便其它设备布置、保证操作顺畅。
高效、节能、先进工业硅冶炼技术工艺，是衡量一个企业是否具有先进性，是否具备市场竞争力，是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。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6300KVA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。
一）、工业硅矿热电炉特点：
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，提高冶炼效率。冶炼工业硅采用先进技术和设备，炉变选用低阻抗电压的恒功率电炉变压器，功率因素高，超负荷能力强；短网采用通水式铜管，电极三角全补偿式外短网，短网软缆采用水冷电缆，阻抗损失小；科学选用石墨电极；有利于高产降耗，电炉炉型采用矮烟罩半密闭式，有利于收尘，工人操作环境好；电极把持器的铜瓦采用液压波纹管压紧式；电极升降采用液压，捣炉机选用半液压式大功率捣炉机。
二）、矿热电炉结构选型技术参数：
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。12500KVA工业硅矿热电炉冶炼（工业硅）的日产22—25吨。电耗11800-12800kw/吨。
1、变压器容量：12500KVA壳式强油水冷矿热炉变压器；
2、一次侧电压：35KV
3、二次侧电压：140～175（V）
4、二次侧电压级数：17级，级差：3V
5、常用电压：151（V）
6、二次电流：49154（A）
7、电极直径：Φ780mm（石墨）
8、电极极心圆直径：Φ2350mm±100mm
9、炉膛直径：Φ5700(mm)
10、炉壳直径：Φ7200mm
11、炉膛深度：2200mm
12、炉壳高度：4300mm
13、矮烟罩高度：2400mm
14、电极行程：1600mm
15、电极升降速度：0.5m/min
16、冷却水用量：340t/h
三）、电炉结构选型设计依据
12500KVA交流还原电炉机械设备包括炉体、电极系统、烟罩、变压器和输电短网、液压系统和水冷系统等。
图—1 12500KVA电炉部分示意图
1、炉壳部分：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%是在合理的范围内，或者保持炉衬表面温度在70～120℃是允许的，因此按照这个条件以及结合所选择材料的使用温度，根据传热学知识可确定炉衬与炉底工作层、保温层、隔热层、绝热层的厚度，钢板层的厚度根据强度需要而定。
炉壳过大，从而炉衬厚度过厚，引起筑炉成本上升，出炉困难，占地面积扩大，炉衬表面积增加，散热面积增大；炉壳过小，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。采用炉壳直径Φ7200mm，高4300mm,两个出铁口，夹角120°，炉壳钢板厚16mm，炉底厚20mm，腰带及竖筋为160mm槽钢，炉底工字钢高为250mm。
设计中，工作层都使用高炉碳砖、保温层选用新型隔热耐火粘土砖（热导率<0.44W/(m?K)及高炉砖、隔热层用粒度为3～8mm的细硅石与矿渣混合物、绝热层使用石棉纤维板、钢板层选用16mm厚的普通钢（炉底钢板厚20mm）。如图1
1电极孔2烟罩上盖板3烟囱孔4冷却水道5观测孔6捣料炉门7红砖8隔热耐火砖9纳米绝热材料10复合硅酸铝纤维毯11钢板12出硅口13高铝砖14自焙炭砖图2 12500KVA工业硅矿热炉结构图
2、电极直径的选择：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。
3、炉膛深度、内径确定：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经验公式h=βd；
式中β为炉膛深度倍数，β=2.5-2.8计算。
在选择炉膛内径时，要保证电流流过电极—炉料—炉壁时所受的阻力大于经过电极—炉料—电极或炉底时所受的阻力。否则，炉膛内径选择尺寸过大，矿热炉表面散热面积大，还原剂烧损严重，出硅口温度低，出硅困难，炉况会恶化。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rDn=rd；式中r为炉膛内径倍数，r=5.8-6.0。
4、烟罩结构与材料选择：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。由于烟罩尺寸跨度大，结构强度要求高。因此上盖中心区梁、盖板为不锈钢材料，钢梁为20#槽钢，钢板厚度为8mm。烟罩顶部水冷盖板为活动式结构，便于更换维修。为了解决烟罩结构强度与防止涡流损失，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。上下盖间通水冷却。烟罩为12边形，边宽2170mm，烟罩高为2400mm。
5、炉门结构与材料选择：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6300KVA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。设计6个炉门用于加料、处理炉况和捣炉，三侧捣炉大炉门有效操作空间高度为2100mm，操作孔炉门为对开式。侧面采用双层水冷，改善操作工的工作环境。不需要捣炉时，炉门关上，密闭冶炼。
工业硅炉冶炼过程中，极心圆参数是重要的参数，在电极上下运动过程中，为防止电极摆动而折断电极和极心圆的变化，同时防止炉内烟气从上部逸出，因此在水冷大套设有密封导向装置。密封装置用不锈钢隔磁。
6、电炉排烟系统：
（1）主烟道：根据冶炼过程中产生的烟气量及半密闭炉的野风量，设计烟管为两根直径Φ1600mm排烟管。由于烟气温度高，为改善设备的工矿条件，设计烟管底部约3.5米高
为双层水冷，材料采用Q235，厚度为8mm，其连接采用两道绝缘法兰连接，绝缘材料HP-5。其余为单层，材质为Q235，厚度6mm，第三层平台上部留有除尘管道接口，接口上端为翻板碟阀，此碟阀为手动控制。
（2）出炉口烟道：包括出硅口吸烟罩及烟道、手动翻板阀，出炉风机，在第三层平台与主烟道连接。出铁口吸烟罩最大吸收出炉时产生的烟气量，副烟道与炉壳绝缘可靠。
7、电炉电极系统：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3-1），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。如果设计不适当，则热量不是过分集中就是热量分散，这都会造成炉况调节频繁或根本无法调节的严重错误。结合矿热炉容量、可调极心圆范围，设计中极心圆直径可按下式计算：Dg=ad；式中a为极心圆倍数，a=2.2-2.3。
图3-1 极心圆适当图3-2 极心圆过小图3-3 极心圆过大
图3 极心圆图示
电极系统由电极、电极把持器、电极升降机构和电极压放装置组成。电极采用（电流密度4~7/ A.cm2），把持器由导电铜瓦、导电铜管、压力环及电极极心圆调整机构等构件组成。把持器伸进炉盖烟罩内，并以导向水套（大套）进行密封。各部件均在高温和强磁场条件下工作，利用充分的循环水冷却和较好的水套（大套材质不锈钢）防磁性能。
（1）电极升降设计：电极直径Φ780mm（石墨），包括上把持筒，下把持筒，水冷大套，油缸压力环，导电铜管夹持装置及吊挂装置等。冶炼过程中大电流产生强大的磁涡流，为减少涡流损失，水冷大套、下把持筒下面2200mm长材质为不锈钢。水冷大套结构为4块,安装及拆卸方便。
电极升降设计为液压升降，工作平稳，防止卷扬机升降造成工作不平稳，在冶炼过程中卷扬机不能有效对电极起把持作用，把持系统容易不垂直造成在炉膛内极心圆的变化，对冶炼造成影响。油缸在第三层平台,为吊挂式结构，每根电极用两个缸径Φ220的升降油缸进行提升，提升高度1.6米，提升速度0.5m/min。铜瓦抱紧机构采用油缸式压力环夹紧铜瓦，由于每个油缸是独立工作，因此使每块铜瓦与电极能紧密接触，防止铜瓦与电极产生刺火现象而影响铜瓦寿命，电流传递稳定，接触电阻小，电能损失小。压力环工矿条件恶劣，材质采用锅炉钢板（20g）,耳环采用不锈钢隔磁。水冷大套采用全不锈钢材料，减小电能损失，提高功率因数。
（2）电极压放：电极压放为双液压抱闸之间三个压放油缸来执行，压放油缸直径Φ125mm，行程100mm，液压抱闸采用碟簧抱紧液压放松，闸瓦硫化橡胶，10mm厚的绝缘橡胶。碟簧抱紧为机械抱紧，可有效防止因液压、电器故障而产生电极下滑，同时机械力量可以调整。抱闸的松、紧及电极压放用PLC控制，电极压放量根据需要压放。也可采用气囊抱闸。
8、液压系统：液压系统为电极压放、电极升降、铜瓦夹紧油缸的动力源。包括液压站、蓄能器、二个油泵、二个电机，系统压力最大为12MPa，液压站设加热装置。电极压放装置
为液压抱闸，上下两抱闸间为九个缸径Φ125mm行程100mm的压放缸。液压系统管道均设计绝缘装置。液压软管用高压绝缘软管，连接为绝缘接头。榆次金泽液压在矿热炉液压系统设计方面，有多年的实践经验。
9、短网系统：短网的布置和布局结构紧凑、投资小，便于加工，设备占地面积小、设备投资较小、维修简单，事故率低。
电炉的几何尺寸和短网设计对电炉电抗有直接影响。不当的设计可能大幅度降低电炉的功率因数，减少有功功率的输出。电炉的损失功率是由变压器、短网、电极等几部分损失组成。降低变压器、短网和电极电阻有助于提高电炉电效率，降低产品电耗。水冷电缆具有良好的冷却效果，（许用电流密度约5~8A/mm2）,是管式短网（许用电流密度约3~5A/mm2）的配套技术，锻造铜瓦（许用电流密度约2.5~4A/mm2），锻造铜瓦于电极接触面（许用电流密度约2.5~3A/mm2），具有质量轻、投资省、运行可靠、结构紧凑与布置排列优化等优点。为了便于变压器和短网的长度缩短一些，减少电损失。
10、水冷系统：电炉水冷却系统是对处于高温条件下工作的构件进行冷却的装置。电炉采用净循环水，水质要求为低硬度软水(80~100 mg/L)(CaO) (8~10odH)悬浮物小于50 mg/L，进水温度应低于30oC，供水点的压力为0.3MPa；进出水温差控制在10oC左右，循环水量为约150㎡/n 高流速和大流量的要求。冷却装置由给水管、分水器、集水箱、配水管等组成。分水器装有检测给水压力表、温度表和流量仪表等。进水温度不超过30℃，回水温度不超过50℃。
11、出料系统：出硅口是矿热炉上非常重要的一个部位，它的位置、结构形状、尺寸、材料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。
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，直径100-120mm。烧穿器2个，铁水包4个，出料小车2个，出料卷扬机2个，锭模两组。
四）、电气设备
12500KVA工业硅炉的电气设备由高压供电系统、变压器、低压供电及控制系统组成。
1、基本组成：高压供电系统由高压进线隔离开关及电压互感器、高压真空断路器及电流互感器、氧化锌避雷器及阻容吸收保护装置组成。所用高压断路器为真空型，主要用来接通或断开主回路、切断由于电弧短路而造成的过电流，同时还可以用来为炉子设备提供短路保护。
2、基本功能：在高压室设3面高压柜，进线柜（隔离开关＋电压互感器）、真空开关、氧化锌避雷器及阻容保护装置，然后用电缆联络至变压器室。
高压供电系统可向炉子提供35kV主电源，并可进行主回路短路保护，在高压回路设置双重过电压吸收装置，吸收操作过电压及浪涌电压，以保护变压器。氧化锌避雷器进行防雷击保护，设有进线隔离开关以便于设备调试及维护。
高压系统的真空断路器合、分闸，在高压室的柜面设有本控/远控选择开关，可在高压室和主控室两地操作控制。
3、低压部分包括低压电气控制、信号检测、各种仪器、仪表等的控制监测。
4、电炉的熔池电阻较小，电抗较大，电炉功率因数普遍较低。为了补偿功率因数，需要在变压器的一次侧线圈接入电容器进行并联和串联补偿。是电炉变压器所能达到的最大视在功率。
二、12500KVA工业硅矿热电炉生产实践
电炉生产工业硅，炉况容易波动，较难控制，因此必须正确判断炉况并及时处理。影响炉况的因素是很多的，但是在实际生产中，影响炉况最主要的因素还是还原剂用量，还原剂用量不当会使炉况发生急剧变化。一般来说，炉况变化通常反应在电极插入深度、电流稳定程度、炉子表面冒火情况，出硅情况及产品质量波动情况等几方面。
认真研究工业硅的冶炼原理，分析影响因素，找出最佳操作方法，全面搞好电炉操作。工业硅冶炼电炉操作，主要是指生产过程中的配料、混料、加料、捣炉、配电、出炉和精炼等一系列作业。冶炼电炉的操作好坏，直接取决于企业技术操作人员的能力。我国工业硅行业长期依靠廉价电力维持生存的年代一去不复反，企业要想获得较好的经济效益，就必须提高操作技术水平。
对工作人员的操作技术相对要提高，操作制度要严格管理，杜绝违规。对设备检查和维护要实行点检制度，把设备事故处理在萌芽状。方可提高产生效率，降低综合成本等。为了提高工业硅冶炼的高度和精度，需要特别注意控制冶炼过程中的各个环节：
一）、电炉高温冶炼
在具体操作中必须千方百计地减少热损失，基本上保持或扩大坩埚。根据炉况特点随时调整电气参数，用多级分接电压。生产硅含量大于95%以上的工业硅，液相线温度在1410℃以上，需要在1800℃以上高温冶炼。由此产生三个结果：其一是炉料更易烧结；其二是上层炉料中生成的片状SiC积存后容易使炉底上涨；其三是Si和SiO高温挥发的现象更加显著。别为了提高炉温，减少Si和SiO的挥发损失，基本上应保持SiC在炉内平衡。
在工业硅生产中，采用烧结性良好的石油焦，有利于炉内热量集中，但料面难以自动下沉。采用一定时间的焖烧和定期集中加料的操作方法。平衡三相电压,抑制闪变,提高电压,减少无功冲击.使其所有设备能够正常、安全、稳定运行,使用寿命延长等。为此，在冶炼过程中必须做到：
1、控制较高的炉膛温度。
2 、控制Si和SiO挥发。
3、使SiC的形成和破坏相对平衡。
二）、冶炼炉料配比
炉料配比不准或炉料混合不均都会在炉内造成还原剂过多或缺少现象，影响电极下插，缩小“坩埚”，破坏正常冶炼进行。正确的配加料是炉况稳定的先决条件。正确配比根据炉料化学成分、粒度、含水量及炉况等因素确定，其中应该特别注意还原剂使用比例和使用数量，正确的配比应使料面松软又不塌料，透气性良好，能保证规定的焖烧时间。炉料配比确定后，炉料应进行准确称量，误差应不超过0.5%，均匀混合后入炉。
三）、快速沉料捣炉
在工业硅生产中采用烧结性良好的石油焦，以自动下沉，一般需要强制沉料。当炉内炉料焖烧到规定的时间时，料面料壳下面的炉料基本化清烧空，料面也开始发白发亮，火焰短而黄，局部地区出现刺火塌料，此时应该立刻进行强制沉料操作。沉料时，先用捣炉机从锥体外缘开始将料壳向下压，使料层下塌。然后用捣炉机捣松锥体下脚，捣松熟料就地推在下塌的料层上，捣出的大块黏料和死料推向炉心，同时铲净电极上的黏料。沉料时高温区外露，热损失很大，因而，沉料捣炉操作必须快速进行。
四）、炉料形状和焖烧
生产中，如果炉底因加热不足而结瘤，就要适当深埋电极。而电极过分深埋，且弧热比率也增大，电热过分集中，出现炉底烧穿发生漏炉。沉料捣炉完毕后，应将混合炉料迅速集中加于电极周围炉心地区，使炉料在炉内形成一平顶锥体，并保持一定的料面高度。不准偏加料，一次加入新料数量相当于1小时左右的用料量。新料加完后，进行焖烧，焖烧时间控制1小时左右，焖烧和定期沉料的操作方法，有利于减少热损失，提高炉温和扩大“坩埚”。
五）、扎透气眼
集中加料时，大量生料加入炉内，可能使反应区温度下降。因而在加料前期，炉温较低，反应进行得缓慢，气体生成量不会太多，在焖烧一段时间后，炉温迅速上升，反应趋于激烈，气体生成量也将急剧增加，此时为了帮助炉气均匀外逸，有必要在锥体下脚“扎眼透气”。石油焦具有良好的烧结性能，集中加料焖烧一段时间后，容易在料面形成一层硬壳，炉内也容易出现块料，为了改善炉料的透气性，调节炉内电流分布，扩大“坩埚”，除扎眼氧气外，还应用捣炉机或钢棒松动锥体下脚严重的部分炉料。至于彻底的捣炉，则在沉料时进行。
三、12500KVA工业硅矿热电炉使用生产的优点
通过对国内处12500KVA工业硅矿热电炉参数消化、吸收了德国德马克公司的技术。针对国内外工业硅产品要求，结合国内工业硅生产条件和市场所供需求。研究设计制造适应用于硅冶炼多种产品和适应用于超载运行矿热电炉。设备运行优点是：
1、运行稳定没有缓冲。对设备保护良好，对灰尘回收效率高，不污染环境（矮烟罩加保护套）。
2、铜瓦抱紧装置采用波纹管。其技术优点是：免维护运行稳定，使铜瓦受力均匀与电极桶接触良好，不会产生铜瓦与电极桶接触不良，而打火烧毁设备和铜瓦。有记录显视锻造铜瓦不要因质量和操作原因可以使用五年以上没有更换过。
3、压放和抱紧装置采用多道抱紧装置，在运行时压放时，运行可靠事故率极低。他的维护率低，生产效率高，使用的综合成本低，便于操纵等。
4、电炉采用液压缸传动升降，其优点是有导向装置，电极摆动小，升降机构结构紧凑，传动平稳，便于实现自动化操作，便于电极极心圆调整。
5、根据炉型的不同，高烟罩敞口式电炉，入炉气量大，一氧化碳浓度低，不产生二次燃烧，炉表层温度低，还原计烧毁小。矮烟罩半封闭式电炉特点是劳动条件好、有利于消烟除尘、污染环境小、劳动强度小、入炉原料要求不严格。借于结构的优缺点，随着还原电炉技术的改进，适当提矮烟罩半封闭式电炉烟罩高度，增加入炉气量。
四、工业硅矿热炉生产节约能源途径：
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。经过多年的摸索探讨，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。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。
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。
五、结论
12500KVA炉型的设计和生产实践证明，从炉型大型化方向、炉型的密闭化方向、余热利用化方向、隔热设计技术几个方面来提高工业硅冶炼过程中的热效率是可行的。是一项工业硅冶炼综合性能源节约技术，能够提高热效率、减少热损失的技术和改善炉前操作环境的有力措施。
1、炉体的形状是根据电极的配置情况确定的，釆用等边三角形炉体，适应矮烟罩半封闭式还原电炉，不污染环境，
2、设计具有结构简单、紧凑、投资小、易维护等优点，劳动条件好，有利于消烟除尘，易于操作与维护，降底生产成本；
3、釆用等边三角形炉体，电流平衡稳定，电极可以深入炉内，炉底温度高反应区温度要高、反应速度要快，炉内三相畅通，解决了炉内金属流出困难，炉状操作恶化，对生产十分有利。
4、生产中，配料、配电、操作得当，等边三角形炉体的外形可以没有死料区，炉膛内炉温要高一些，化料速度会更快一些。
5、电极能深入炉内，炉底温度高，炉内三相畅通，炉状操作条件较好，电炉360天运行，碳质炉膛寿命可达到五年以上。
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）
箱式电阻炉设计
辽宁工业大学 热工过程与设备课程设计（说明书） 题目：热处理箱式电阻炉的设计 （生产率110kg/h，功率30kw，温度≤600℃） 院（系）：材料科学与工程学院 专业班级：材料083 学号： 学生姓名： 指导教师： 起止时间：2011-12-26~2011-1-8
课程设计任务及评语
目录 一、炉型的选择.................................................................................................. - 4 - 二、确定炉体结构和尺寸.................................................................................. - 4 - 三、砌体平均表面积计算.................................................................................. - 5 - 四、计算炉子功率.............................................................................................. - 6 - 五、炉子热效率计算.......................................................................................... - 8 - 六、炉子空载功率计算...................................................................................... - 8 - 七、空炉升温时间计算...................................................................................... - 8 - 八、功率的分配与接线...................................................................................... - 9 - 九、电热元件材料选择及计算.......................................................................... - 9 - 十、电热体元件图............................................................................................ - 10 - 十一、电阻炉装配图........................................................................................ - 10 - 十二、电阻炉技术指标（标牌）.................................................................... - 10 - 参考文献............................................................................................................. - 11 -
(完整word版)箱式电阻炉的设计
长春理工大学 热工课程设计说明书题目箱式电阻炉的设计 学院材料科学与工程学院 专业无机非金属材料（建筑材料）班级0706121 姓名向仕君学号18
2009 年7 月5 日 设计任务书 一、题目：箱式电阻炉的设计 二、原始数据： 电路形势：箱式电阻炉 炉膛尺寸：120 ?mm 170 260? 使用温度：1000℃ 表面温度：60℃ 电源电压：220V 三、设计要求： 1、设计认真，积极思考，独立完成，有所创新。 2、设计说明书：一份 思路清晰，论述充分；设计参数选择合理，设计计算步骤完整，结果准确；著名参考文献。 3、设计图纸：2＃图纸1—3张 图画布置合理，比例适当，图画清洁；绘图线
条类型正确，位置准确；尺寸标注正确、齐全。 摘要 本说明书重点阐述箱式电阻炉的具体设计过程。设计过程包括高温炉的简介，炉膛尺寸的确定，材料选择，电阻炉尺寸和结构设计，功率计算，供电电路的选择，电热提的尺寸确定及安装，以及热电偶使用，涉及到热量计算，功率计算，电热元件规格计算。 本设计说明书可供实验电阻和工业电阻炉的维修和设计提供理论参考导和指导。
引言 陶瓷工业在社会主义建设，国防科学和人民生活都占重要的地位，它不仅与人类的日常生活存在密切的关系，而且随着科学技术的发展，已经超越了日用，建筑及一般的工业用途的范围，而应用与电子，原子能等尖端材料中。 生产陶瓷中一个重要的过程就是烧结，烧成时在热工设备中进行的，这里的热工设备指的是窑炉及其附属设备。 窑炉从生产方式上分为间歇式和连续式，按电能转化为热能形式分为：电阻炉，感应炉，电弧炉，等离子炉等，在使用热源上又分为火焰式和电热式。目前，电子陶瓷，高温陶瓷及其他特种陶瓷的生产和科研处于火热期。 在实验中，使用较多的是间歇式的电阻炉。
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
箱式电阻炉课程设计
一、设计任务书 题目：设计一台中温箱式热处理电阻炉； 炉子用途：中小型零件的热处理； 材料及热处理工艺：中碳钢毛坯或零件的淬火、正火及调制处理； 生产率：160kg/h； 生产要求：无定型产品，小批量多品种，周期式成批装料，长时间连续生产； 要求：完整的设计计算书一份和炉子总图一张。 二、炉型的选择 根据生产特点，拟选用中温箱式热处理电阻炉，最高使用温度950℃，不通保护气氛。 三、确定炉体结构及尺寸 1.炉底面积的确定 因无定型产品，故不能用实际排料法确定炉底面积，只能用加热能力指标法。已知生产率p为160kg/h，按照教材表5-1选择箱式炉用于正火和淬火时的单位面积生产率p0为 120kg/(m2﹒h)，故可求得炉底有效面积： F1=P = 160 =1.33 m2 由于有效面积与炉底总面积存在关系式F1F=0.75~0.85，取系数上限，得炉底实际面积： F= F1 0.85 = 1.33 0.85 =1.57 m2 2.炉底长度和宽度的确定 由于热处理箱式电阻炉设计时应考虑出料方便，取L B=2，因此，可求得： L===1.772 m B=L2=1.7722=0.886 m 根据标准砖尺寸，为便于砌砖，取L=1.741 m，B=0.869 m，如总图所示。 3.炉膛高度的确定 按照统计资料，炉膛高度H与宽度B之比H B通常在0.5~0.9之间，根据炉子工作条件，取H B=0.64Om。 因此，确定炉膛尺寸如下： 长L=230+2×7+230×1 2 +2=1741 m 宽B=120+2×4+65+2+40+2×2+113+2×2=869 mm 高H=65+2×9+37=640 mm 为避免工件与炉内壁或电热元件搁砖相碰撞，应使工件与炉膛内壁之间有一定的空间，确定工作室有效尺寸为： L 效 =1500 mm B 效 =700 mm H 效 =500 mm 4.炉衬材料及厚度的确定 由于侧墙、前墙及后墙的工作条件相似，采用相同炉衬结构，即113mm QN?0.8轻质粘土砖，+80 mm密度为250 kg m3的普通硅酸铝纤维毡，+113mm B级硅藻土砖。 炉顶采用113 mmQN?1.0轻质粘土砖，+80 mm密度为250 kg m3的普通硅酸铝纤维毡，
电阻炉设计方案
电阻炉设计方案 1.1课题背景和意义 从20世纪20年代开始，电阻炉就在工业上得到使用。随着科学技术的发展，电阻炉被广泛的应用在冶金、机械、石油化工、电力等工业生产中，在很多生产过程中，温度的测量和控制与生产安全、生产效率、产品质量、能源节约等重大技术经济指标紧紧相连。因此各个领域对电阻炉温度控制的精度、稳定性、可靠性等要求也越来越高，温度测控制技术也成为现代科技发展中的一项重要技术。 温度控制技术发展经历了三个阶段：l、定值开关控制；2、PID控制；3、智能控制。定值开关控制方法的原理是若所测温度比设定温度低，则开启控制开关加热，反之则关断控制开关。其控温方法简单，没有考虑温度变化的滞后性、惯性，导致系统控制精度低、超调量大、震荡明显。PID控制温度的效果主要取决于P、I、D三个参数。PID控制对于确定的温度系统，控制效果良好，但对于控制大滞后、大惯性、时变性温度系统，控制品质难以保证。电阻炉是由电阻丝加热升温，靠自然冷却降温，当电阻炉温度超调时无法靠控制手段降温，因而电阻炉温度控制具有非线性、滞后性、惯性、不确定性等特点。目前国成熟的电阻炉温度测控系统以PID控制器为主，PID控制对于小型实验用电阻炉控制效果良好，但对于大型工业电阻炉就难以保证电阻炉控制系统的精度、稳定性等。智能控制是一类无需人的干预就能独立驱动智能机械而实现其目标的自动控制，随着科学技术和控制理论的发展，国外的温度测控系统发展迅速，实现对温度的智能控制。应用广泛的温度智能控制的方法有模糊控制、神经网络控制、专家系统等，具有自适应、自学习、自协调等能力，保证了控制系统的控制精度、抗干扰能力、稳定性等性能。比较而言，国外温度控制系统的性能要明显优于国，其根本原因就是控制算法的不同。
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
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。
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。
箱式电阻炉课程设计
目录 一设计任务 (2) 二炉型的选择 (2) 三炉膛尺寸的确定 (2) 四炉体结构设计与材料选择 (4) 五电阻炉功率的计算 (8) 六电热元件的设计 (14) 七参考资料 (20)
试验设计及计算数据及结果一、设计任务 设计要求：1、低合金钢调质用炉； 2、最大生产率200kg/h； 3、画出总装图； 4、画出炉衬图； 5、画出炉壳图； 6、画出电热元件接线图； 7、写出设计说明书。 二、炉型的选择 热处理的工件材料：低合金钢； 热处理工艺：调质处理。 对于碳钢和低合金钢奥氏体化最高温度为【912+(30～50)】℃，回火的最高温度为650℃，故选择中温炉即可，同时工件尺寸和形状没有特殊规定也不是长轴类，则选择箱式炉，并且无需大批量生产、品种多、工艺用途多，所以选择周期式作业。 综上所述，决定选择周期式中温箱式电阻炉，不通保护气氛，炉子最高使用温度为950℃。 三、炉膛尺寸的确定 1、炉膛有效尺寸 由于无典型工件，无法按排料法确定，故采用炉底强度指标法计算，即根据炉子的生产率及生产能力来计算。周期式中温箱式电阻炉
（1）炉底有效面积： 查参考文献【1】表2-1得，G h =100kg/（m 2·h ） F 效= h g G 件= 100 200 =2.00m 2 （2）炉膛有效尺寸： L 效=?效）（F 5.1~2 L 效=0.22?=2.0m=2000mm 取L 效=2000mm ， （3）炉膛有效宽度： B 效=?效（F 2/3)~2/1 B 效=0.22/1?=1.0m=1000mm 取B 效=1000mm （4）根据参考文献【1】表2-2选择标准尺寸为2100×1020 ×45/12mm 的炉底板，炉底板材料为Cr-Mn-N 故L 效=2100-300=1800mm ，B 效=1020mm 2、炉膛内腔砌墙尺寸 炉膛宽度： B 砌=B 效+2×（0.1～0.15）? B 砌=1.02+2×0.15=1320mm 取B 砌=120×8+40×9=1320 mm 炉膛长度： L 砌=L 效+0.1=1.8+0.1=1900mm 取L 砌=51×36+200=2036mm L 效=1900mm B 效=1020mm B 砌=1320mm L 砌=2036mm
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。
热处理箱式电阻炉设计
、 辽宁x x 大学 热工过程与设备课程设计# 题目：热处理箱式电阻炉的设计 （生产率150kg/h，功率39kw，工作温度≤600℃） 院（系）：） X X 专业班级：X X 学号：X X 学生姓名：X X 指导教师：· X X 起止时间：X X
课程设计（论文）任务及评语 &
目录 一、炉型的选择 (2) 二、确定炉体结构和尺寸 (2) 三、砌体平均表面积设计 (4) 四、计算炉子功率 (5) 五、炉子热效率计算 (7) 六、炉子空载功率计算 (7) 七、空炉升温时间计算 (7) 八、功率分配与接线 (9) 九、电热元件材料选择与计算 (9) 十、电热体元件图 (11) 十一、电阻炉装配图 (11) 十二、炉子技术指标 (11) 参考文献 (12)
设计任务： 为某厂设计一台热处理电阻炉，其技术条件为： (1)用途：中碳钢、低合金钢毛坯或零件的退火，处理对象为中小型零件，无定型产品，处理批量为多品种，小批量； (2)生产率：150kg/ h； (3)工作温度：最高使用温度≤600℃； (4)生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产。 一、炉型的选择 根据工件的特点与设计任务的要求及产量大小选择合适的炉型。由于小批量生产，品种多和工艺稳定的要求拟选用箱式热处理电阻炉，不通保护气氛。 二、确定炉体结构和尺寸 1．炉底面积的确定 炉底面积的计算方法有两种。一种是根据一次装料量计算，另一种是根据炉底强度指标计算[1]。因工件的加热周期和装炉量不明确，故不能用炉子一次装料量确定炉底面积，只能用炉底强度指标法。已知生产率为150kg/h，按表5—1[1]选择箱式炉用于正火和淬火 为120kg/(m2·h)，故可求得炉底有效面积 时的单位面积生产率p =150/120=1.25m2 F=p/p =～，取系数上限，得到炉底实际面积：由于有效面积与炉底总面积存在关系式F/F 1 F=F/= =1.47m2 2．炉底长度和宽度的确定 对于热处理箱式电阻炉，设计时考虑装出料的方便，根据长度与宽度之比，取L/B=2:1，因此，可求得炉底宽度 F=2.059m L=5.0/ B=L／2=／2=1.030m 为方便砌砖L=2205mm B=1048mm 3．炉膛高度的确定 根据统计的资料，炉膛高度（H）对炉底宽度（B）之比H／B通常在0．52～0．9之间，大多数在左右，根据炉子工作条件，取H／B=左右，选定炉膛高度H=707mm。因此，确定炉膛尺寸如下 长 L=(230+2)×9+(230/2+2)=2205mm
(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
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
热处理炉(箱式电阻炉)设计
热处理炉设计 一、 设计任务 设计一箱式电阻炉，计算和确定主要项目，并绘出草图。 基本技术条件： （1）用途：低合金钢等的回火； （2）工件：中小型零件，小批量多品种，最长0.8m ； （3）最高工作温度为550℃； （4）炉外壁温度小于60℃； （5）生产率：120kg/h 。 设计计算的主要项目： （1） 确定炉膛尺寸； （2） 选择炉衬材料及厚度，确定炉体外形尺寸； （3） 计算炉子功率，进行热平衡计算，并与经验计算法比较； （4） 计算炉子主要经济技术指标（热效率，空载功率，空炉升温时间）； （5） 选择和计算电热元件，确定其布置方法； （6） 写出技术规范。 二、 炉型选择 根据设计任务给出的生产特点，选用低温（≦550℃）箱式热处理电阻炉，炉膛不通保护气氛，为空气介质。 三、 确定炉膛尺寸 1. 理论确定炉膛尺寸 （1） 确定炉底总面积 炉底总面积的确定方法有两种：实际排料法和加热能力指标法。本设计用加热能力指标法来确定炉底面积。已知炉子生产率h kg P 120=，按教材表5-1选择适用于回火的一般箱式炉，其单位炉底面积生产率)(00120h m kg p ?=。因此，炉子的炉底有效面积（可以摆放工件的面积）1F 可按下式计算： 201 1.2100 120m p P F === 通常炉底有效面积和炉底总面积之比值在0.75～0.85之间选择。本设计取值0.85，则炉底总面积F 为： 2 1 1.41285 .01.285.0m F F ≈== （2） 确定炉膛的长度和宽度 炉底长度和宽度之比B L 在3/2～2之间选择。考虑到炉子使用时装、出料的 方便，本设计取2=B L ，则炉子炉底长度和宽度分别为:
12500kvA工业硅炉设计方案
设计方案项目名称：l2500kV A工业硅炉 制作方：----------------------- 2009年7月6日
公司简介 --------------------是专业从事工业电炉、冶金设备、环保设备的开发、设计、销售、安装、调试、技术转让和铁合金工艺服务的高科技企业。是一家专门从事冶金和化学工业电炉设备节能新技术、新产品开发及制造的综合型企业。 公司采用先进的管理模式，是“以科技求发展，以质量求生存，以信誉求效益”宗旨和“团结进取、诚信敬业”的企业精神，为客户提供先进和高质量的产品，不断研究开发新一代冶金电炉和环保产品，全心全意地服务于冶金和化工企业。 公司拥有一批知识层次高、业务精通、经验丰富的工程技术人员和管理人才；尊重科学、尊重人才，注重引进国际先进技术的消化吸收和科技成果的转化以及售前、售后服务；为用户提供高效可靠、节能降耗的设备。 我公司的产品被国内很多家大中型企业采用，同时出口到美国、越南、刚果、哈萨克斯坦等国。以其先进的技术水平、精良的制造质量和完善的售后服务，创造了良好的经济效益和社会效益，受到用户的好评和信赖。 12500kVA工业硅炉是我公司吸收了国外设备的经验，结合我国同类产品厂家的冶炼工艺具体情况推出的新型矿热炉，是我国矿热炉的优化产品，在国内处于领先水平。 我公司的优势：
1、我公司多年来从事矿热炉、短网技术的研制、开发出同相逆并联的短网，修正平面布置短网，倒三角形短网，由于其具有短网阻抗低、三相不平衡系数低、功率因数高、节电效果显著。 2、通过对大电流母线附近钢构感应发热的深入研究，证明了铁合金电耗高，是因为有相当一部份电能转变为钢构的发热，根据这个理论，对旧炉型进行新设计，从而创造出新型矿热炉。 3、我们认真吸取了国外先进矿热炉的经验，将许多适合我国的经验移植在我们的新型矿热炉上，从而使我公司在矿热炉设计、制造、安装、调试上具有相当的优势。 我公司愿以一流的技术，完善的服务，为您提供高质量的产品。
9000kva矿热炉工业硅冶炼启炉方案
2*9000kva矿热炉工业硅冶炼启炉方案工业硅启炉方案是指炉子在炉龄到期挖炉以后，在出炉前柴烘，电烘，投料生产的全过程，由于长时间停炉电极、炉膛均处于常温状态，为确保2台炉子启炉顺利，启炉后生产稳定连续，特制定此开炉方案： 1、烘炉前的准备 炉子在挖炉以后，在正式投产前要进行烘炉。通过烘炉去除炉衬内的水分和气体，把电极和炉衬烧结成型，保证在投料前电极和炉衬满足投料要求。 烘炉过程包括柴烘、电烘、投料。 烘炉原则：升温速度由慢到快，火焰由小到大，电流由小到大并成阶梯型上升，缓慢提升电流，缓慢提升炉膛温度，不但要烘干炉衬、而且要使炉内蓄积足热量，使整个炉子具有较好的稳定性。 烘炉前生产营运部要制定详细的开炉方案，要做到万无一失，特别是电气系统要保证安全。 1.1设备检查 全面检查各种设备是否符合烘炉要求，确认各辅助系统有无异常情况，并经调试后由相关负责人签字确认。 1.1.1循环水系统 水冷系统全面通水，炉体循环水系统应在不低0.25Mpa水压的情况下通水24小时以上，做到水流畅通无阻，无泄漏现象。 1.1.2电极升降和压放系统
电极升降正常、压放装置完好、灵活，液压系统无泄漏现象。1.1.3配料系统 皮带无跑偏，滚筒转动正常，皮带减速箱运行是否正常，振动给料机转动正常、弹簧钓钩松紧、长度合适，仪表、指示灯正常，配、加料装置运行可靠，灵活，完全满足冶炼要求。 1.1.4变压器及补偿系统 变压器、补偿及输电系统完好，变压器保护系统测试（过流、轻、重瓦斯报警等）正常，炉变各种测试及高低压电路控制系统运行正常完全满足送电要求。 1.1.5炉体绝缘 系统密封、绝缘完好，三相电极、短网、炉体各绝缘点测试正常。 1.1.6环保系统 环保变频器、主风机、冷却器、旋风和布袋除尘器、环保系统、炉体绝缘、变压器系统等无问题，环保系统联动一次，确保各系统运行正常。 1.1.7辅助设备 料场洗矿设备、油焦磁选设备试运行。车间主行车、精整行车行车的升降是否正常，大车正常行驶，限位正常，抱闸是否正常，电铃是否正常。台包和定模干燥，出铁平车完好，无脱轨。电操台仪表、指示灯正常。 以上各系统检查完成后，进行空载试验（联动试验）2-3次，每次变压器空载运行30分种，检查各系统是否运行正常，矿热炉具备开