新疆泰格硅业有限公司
21000KVA工业硅炉项目
技术资料
陕西合元冶金机电有限责任公司
二O一五年十月
根据目前工业硅冶炼工艺发展，结合当地还原剂储备等情况，本方案还原剂以煤、石油焦为主。
2.1 主要原材料
硅石、碳质还原剂是冶炼工业硅的主要原料。 （1） 硅石
要求在90%以上。
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2.1）石油焦
入炉总量的20%，过筛30mm以上的破碎。
（2.2）精洗煤
其中小于1mm的含量应小于入炉总量的20%，煤高温比电阻大，化学反应性好，气孔率高，粒度合格率在90%以上。
（2.3）木片
木片应不含泥沙、铁钉等杂质。
木片的物理状态：10～150mm，小于30mm的含量不大于20%。
2.2 辅助材料：生产所需高品质碳素电极，氧气等辅助材料均由市TEL：029-86289031
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破碎 筛分
破碎
水洗筛分
包装
精整 入库
筛粉
合格粒度硅块
称量包装
入库 TEL：029-86289031
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工业硅是以还原剂（煤、石油焦、木片等）和硅石为原料在电炉内通过电热法冶炼的。
硅石经过水洗去泥土等杂质，煤、石油焦破碎到一定粒度。合格原料通过装载机将原料装入相应配料料仓，配料料仓共6个，其中硅石、煤各2个，木片、石油焦各1个。各料仓下部装震动给料机、称量装置等设备，通过PLC自动控制，将各种原料按工艺配比进行称量后落在下部的混料皮带上，再通过运输机将配好的原料输送至冶炼跨的暂存料仓。
加料车从暂存料仓中接到原料，视炉口料面情况不断加到炉内，炉心料消耗快要及时补加，使炉心料保持饱满呈馒头状。装入炉膛的原料通过拨料车将原料按工艺要求分布均匀。
工业硅是在半封闭式电炉内连续进行生产的，由变压器导入的电流，通过电极进入装满炉料的炉膛内部。冶炼过程中电流通过电极及炉料电阻产生的热量和电极端的电弧热将炉料加热到2000℃以上，在这一温度下二氧化硅被碳还原生成了工业硅液体和一氧化碳（CO）气体，CO气体通过料层逸出，并将炉料预热。
冶炼过程连续进行，电极在炉内有适当的工作深度，稳定地插在炉料中，埋弧操作，随料面的下降塌料时，用三台捣炉机捣炉后立即加料，使料面保持一定高度的馒头形状时开始闷烧。
定时用烧穿器打开炉口放出工业硅，工业硅液体从炉口流入硅水包内，在开始烧炉眼时，由硅水包底部通入氧气、空气混合气体，以便除去硅水里面的钙、铝等、杂质。在硅水流接近终断时及时用电极糊和焦粉制成的泥球堵塞炉口，由电动包车将硅水包运到浇铸间浇铸到锭模内，迅速冷却后成硅锭。本设计每3小时出一炉，每班出3～4炉。
硅锭冷却后，由起重机吊出，按出炉编号堆放在浇铸间。由小车运TEL：029-86289031
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Q=H2Cosφ2Ps2k2k12k22k3÷W
=2430.9232100031.2530.983130.95÷12500
≈43.11t/d
年产量约12800t(按年生产330天)
式中：Q —— 电炉的日产量（t/ d）
H —— 每天生产时间 （24h/d）
Cosφ—电炉功率因数，取0.92（补偿后）
PS ---- 电炉的额定功率（21000KVA）
K —— 电炉使用功率系数，取K=1.25，即长期超载25%运行K1—— 电源波动系数（一次电压），取K1=0.98
K2—— 变压器功率利用系数，取K2=1
K3 —— 时间利用系数（作业率），取K3=0.95
W —— 工业硅冶炼电耗，约取W=12500 KWh/t
4.2生产规模：
根据业主介绍，已为该项目准备的场地为5703930米的空旷场地，拟建24台21000KVA工业硅炉，达到年产34万吨工业硅生产能力。 TEL：029-86289031
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根据业主要求：该项目工业硅炉选三台单相变压器，每台变压器的功率为7000KVA。由业主考虑增加补偿装置，补偿后的功率因数达到0.9～0.92，其有功功率将达到19320KVA。本方案将按此进行设计。
考虑到工业硅的冶炼工艺，结合国内工业硅炉生产和建设情况，业主决定炉型选择半封闭中烟罩集烟箱旋转式矿热炉。
根据业主提供的场地情况，我们做了《工厂工艺平面布置图》、《21000KVA工业硅炉立面图》，随附在后。
说明：随附图是以业主提供厂区尺寸为基础，设计的24321000KVA工业硅炉平面布局示意图及立面图，仅供参考。具体布局经业主确认后再做相应调整。
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2、变压器基本参数
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陕西合元冶金机电有限责任公司
根据项目要求，我们的设计本着规划合理、使用方便、经济实用为原则进行设计。贵公司6台规模21000KVA工业硅炉，可布置在一个车间，。设备的选型为：旋转式中烟罩集烟罩式电炉。
配料、加料：采用自动配料、加料车加料、捣炉机捣炉的方式。 烟罩系统：由于工业硅冶炼温度比较高，烟气量较大，设计的烟罩采用中烟罩形式烟罩炉门采用液压提升，中烟罩中心部分全部采用不锈钢材质，减少涡流。
短网系统：采用三台单相变压器，每根电极选用10块锻造铜瓦，导电铜管选用φ70310，其电流密度为2.08A/mm2，水冷电缆截面积
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把持器系统：升降采用油缸升降，电极的压放全部采用液压控制。其中电极系统压力环选用波纹压力环，环体材质选用不锈钢；水冷保护套分上保护套及下保护屏两节，上保护套由四片组成，下保护屏由10片组成，材质选用不锈钢；压放系统抱闸选用液压抱闸，机械抱紧液压放松。
出炉系统：采用烧穿器烧开炉眼，卷扬机将硅水包从炉前运至浇注间，行车起吊浇注，冷却后从锭模夹出，人工精整破碎。
配套水冷系统、液压系统、吹氧精炼系统等。
为了保证除尘效果，建议除尘设备每一台矿热炉配套一套除尘环保系统，采用较高标准配置的除尘系统。
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1.2 炉壳材质：Q235A；
1.3、材料厚度：炉壳圈、竖加强筋、水平加强筋δ=16mm；出炉流槽、炉壳底板δ=25mm；
1.4、加强筋宽度、块数、分布：竖筋46条、水平箍8道，筋宽150，圴匀分布；
1.5、在炉壳120°方向设置三条不锈钢隔磁带，在炉底板上设置一条不锈钢隔磁带，隔磁带材质0Cr18Ni9，宽度300mm。
1.6、炉壳圈竖焊缝应避开出炉口位置；
1.7、炉壳安装形式及尺寸：炉壳坐放于旋转机构的辐射梁上。炉壳内径9米，高5.35米，五个出炉口，在圆周上均匀分布；
1.8、炉底冷却方式：强制空冷。
1.9、炉底板安置3根热电偶测温点，掌握炉底温度。
1.10、炉衬工作层使用自焙碳砖，规格400mm3400mm3400mm，炉墙侧壁采用400mm3400mm31000mm的碳砖，炉底厚2450mm，炉壁厚1100mm；采用无缝砌筑，碳砖缝隙≤1 mm，填充料为冷捣糊(自焙后碳砖之间不能有缝隙)；与炉壁边缘缝隙≤2mm，填充料为冷捣糊，要求填充完全，不能漏料。
保温层选用新型隔热耐火粘土砖及高铝砖，炉壁位于碳砖层上方位置保温材料选用高铝砖（Al2O3≥65%）；规格55mm3113mm3230mm，其余
部位选用粘土砖，规格55mm3113mm3230mm。所有耐火砖之间用耐火泥填充，要求不能漏料。
捣平层使用粒度为3～8mm的细硅石与矿渣混合物，要求捣实、捣平。 TEL：029-86289031
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矮烟罩采用拱形设计，烟罩中心高度3200mm，边缘高度2900mm。辐射梁为整体结构，六边台体形，内圈梁、辐射梁为φ219312.5钢管，内圈梁为不锈钢材质；辐射梁为20g；烟罩立柱和外圈梁采用φ300310的无缝钢管制作，6件立柱分布在φ9700的圆上，安装在二层操作平面上，立柱上下均进行绝缘处理。
2.2、外圈梁使用φ300310无缝钢管制作，设两处隔磁段，长度约200mm。盖板水腔高度60mm，下板厚度10mm，上板厚度8mm，中心区采用1Cr18Ni9Ti钢板；边缘盖板采用20g。三块不锈钢盖板之间、盖板和骨架梁之间保证绝缘。
2.3、异形烟座上口矩形法兰截面积不小于8m2，连接法兰为14mm钢板，异形烟座底部伸出烟罩最远处为800mm～1000mm，伸出部分下部做斜面围板，但不得影响炉门提升。异形烟道材质Q235，板厚10mm；烟罩部分烟座、内外立板及盖板材质均为Q235，内8mm,外6mm；烟罩部分设置9个绝缘吊挂。
2.4、炉门：电炉共计6个炉门。为水冷打结料液压提升式结构，水腔30mm；大炉门250031800mm。炉门材料 内8mm,外6mm。
2.5、烟罩围板为水冷打结结构，材料为20g，厚度 内8mm,外6mm。
3、 排烟系统
3.1 主烟道
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3.1.2 结构：17.5米平台以下为水冷结构，其余为单层，烟道上端为液压钟罩阀；
3.1.3 厚度：水冷烟道内侧板δ=8，其余δ=5；
3.1.4直径（内径）：φ=2600mm；
3.1.5材质：Q235
3.2 炉前付烟道
3.2.1 结构形式：集烟罩、付烟道，付烟道在6.0米平面以上适当位置接入风机，然后汇入除尘管道；
3.2.2 厚度：集烟罩δ=10，其余δ=5；
3.2.3 材质：Q235；
4、短网系统
4.1、短网形式：采用三台单相变压器对称布局，使短网各相阻抗相同，变压器前端围墙中心距电炉中心5000mm。
采用三台单相变压器，在变压器下方装有捣炉机，为保证捣炉机空间，变压器层相对较高，造成短网长度加大；所以变压器安装就位后，去掉变压器下部滚轮，这样变压器高度将下降300mm左右，从而达到减少短网长度的目的。
4.2、结构形式：水冷补偿器、短网铜管、水冷电缆、炉内铜管、均电环、锻造铜瓦、绝缘和吊挂材料等；
4.3、水冷补偿器：铜绞线截面积2000mm2，长度800mm，共60根。
4.4、水冷电缆：铜绞线截面积2000mm2，长度2500mm，共60根。水冷电缆及水冷补偿器的电流密度1.96A/mm2。
4.5、短网铜管、炉内铜管选用φ70310，其电流密度为2.01 A/mm2。 TEL：029-86289031
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4.7、铜瓦：采用致密性良好的锻造铜瓦，每根电极采用10块铜瓦,间距30mm，铜瓦高度800mm，厚度85mm； 铜瓦上部与铜管连接处做成鱼脊形，保证连接处铜瓦最薄处壁厚不小于20mm。
4.8、材质：吊挂材料0Cr18Ni9，吊挂绝缘绝缘夹板3240，其它T2。
5、电极把持系统
5.1、电极选用高级碳素电极，直径Φ1272mm，单相电极10块铜瓦。
5.2、把持系统包括把持筒3套、油缸上下支座、波纹管压力环3套、底部环3套、碟簧液压抱闸6套、不锈钢水冷上保护套3套、不锈钢水冷下保护套3套兼做压力环保护屏及各种吊杆。
5.3、把持筒内径φ1400mm，板厚12mm，下段不锈钢部分长度约为2250mm，其余为Q235A材质，把持筒底部有锥形筒导向，锥形筒与下把持筒绝缘可靠，长度不小于120mm；上下把持筒连接处安装绝缘法兰。
5.4、把持筒上部为支撑平台，安装一套碟簧式电极抱闸和电极升降油缸，上抱闸安装在17.5m平面的承重钢平台上。上抱闸采用常开式，下抱闸采用常闭式。上下抱闸闸瓦均为四片结构，硫化橡胶厚度不小于10mm。
5.6、把持筒升降采用液压控制，单个把持筒安装两个升降油缸，安装方式为活塞式吊缸。升降油缸缸径约φ290，行程1200mm。
5.5、压力环环体采用不锈钢整体，选用波纹管式压力环。压力环底部安装底部环，采用T2铸铜，每个底部环独立水冷，用于保护压力环。 TEL：029-86289031
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6.1结构形式：液压站（含油泵、油箱、蓄能器、系统压力流量控制阀、冷却装置）、电控換向阀组、电极升降油缸6个、钟罩阀油缸2个、炉门升降油缸6个、液压管线及绝缘材料等；
6.2基本参数：液压站原则上安放在17.5米平台，每台电炉配一个液压站；在液压站和配电操作室都能控制操作液压系统；电极升降油缸：缸径φ290mm、行程1200mm、升降速度0.5m/min；钟罩阀油缸，缸径φ110，行程800mm；炉门升降油缸采用动滑轮结构，缸径φ125，行程1700mm。
7、水冷系统
7.1、基本参数：单台炉用水量约650t/h，进水温度≧30℃，出水温度≧50℃，分水器进水口表压≦0.25MPa。
7.2、结构形式：进水分配器，进水管，通水胶管，回水管，回水槽、分水器控制阀门及管件、水排支撑吊挂等。
7.3、分水器安装在变压器层，共分3组分水器，每个分水器均应显示压力。冷却水管为DN40的焊管，阀门选用优质不锈钢球阀，软管为耐压夹布胶管，主回水管布置在变压器层下方。要求冷却水分布合理，管线布置明晰有序，按功能分部分涂不同颜色的油漆，回水管集中回到回水槽，在11.5米操作面上便于观察，回水槽的水直接回到主回水管；分水器应设置永久性标识以便维修和巡查。
7.4、本设备采用集中供水，初设为116路冷却水，业主主供水管道安装至分水器所在楼面以上，并提供阀门，其它管道材料及施工均由施工TEL：029-86289031
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