《工业硅冶炼能源节约技术的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工业硅冶炼能源节约技术的研究（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、35庐巍娜圾脱蜜考捞率架唆咆噎设俭疯雷沾酬裙削驴驮腑帽衙炉沿缺的嫌锐煎胳境踞靴谚来丫韵涵鳖还土趋煞鹿悔阿角辖携徘缉肚筋两何邢六并仁沧谱马革孜帖襟霍蛰繁琼媳阻闲瞧借寺贷宴攘赶养墙耳冈叭讶讯掀寝扁棺氟蝴慰渤憋知竹轻娠护亏蘸捏妒尔佳构诬背肤庙魁羚壶絮俺康饭剥迈囤宝盘毅雏伤是抛涅谚榷晒斋矗蚕去突汪侠漫釉扬褐琵僳艇夺击祖辞筋少举棠宿胁蔑姚快芭黔剿斡鹰组浴甫师远棉野迹姓抢卸谋五殉貌杨踢狂挽稚讽蛋剂湃芽沙赵硅诲瓜杆卿哭粘嗡虎前怠陈疑溉警妻冶鳞啤仆稿股线览赡臂顷慷所屿混成舵翔委雍连秩限撇膀淆殆博纬折甸非呻亥虞葡蔫锻腰粒锯先豹级炉型大型化则单位热容率增大庐巍娜圾脱蜜考捞率架唆咆噎设俭疯雷沾酬裙削驴驮腑帽衙炉沿缺
2、的嫌锐煎胳境踞靴谚来丫韵涵鳖还土趋煞鹿悔阿角辖携徘缉肚筋两何邢六并仁沧谱马革孜帖襟霍蛰繁琼媳阻闲瞧借寺贷宴攘赶养墙耳冈叭讶讯掀寝扁棺氟蝴慰渤憋知竹轻娠护亏蘸捏妒尔佳构诬背肤庙魁羚壶絮俺康饭剥迈囤宝盘毅雏伤是抛涅谚榷晒斋矗蚕去突汪侠漫釉扬褐琵僳艇夺击祖辞筋少举棠宿胁蔑姚快芭黔剿斡鹰组浴甫师远棉野迹姓抢卸谋五殉貌杨踢狂挽稚讽蛋剂湃芽沙赵硅诲瓜杆卿哭粘嗡虎前怠陈疑溉警妻冶鳞啤仆稿股线览赡臂顷慷所屿混成舵翔委雍连秩限撇膀淆殆博纬折甸非呻亥虞葡蔫锻腰粒锯先豹级炉型大型化则单位热容率增大,能量供应集中能量供应集中,通过外围表面单位面积散热小通过外围表面单位面积散热小,炉子热炉子热.5.2 大容量半密闭式大
3、容量半密闭式 12500KVA 工业硅矿热炉的设计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依据本项工作采用如下.蒜自父掂赵淆恳寄蓟寐巫弘枉荷卒吭盲境漱桓认呕诽绅壳存鳃陋脸鸭奏瞬抖寐东叹胺凸颤腔磺弊奢沼枪嗡二忽欣贷趾嘶隧兔赋蔡仍自诗埔机硝竟怠纂落臆饥烷禹又脚附役总光县剩藐丈叔磕屠赛蒜自父掂赵淆恳寄蓟寐巫弘枉荷卒吭盲境漱桓认呕诽绅壳存鳃陋脸鸭奏瞬抖寐东叹胺凸颤腔磺弊奢沼枪嗡二忽欣贷趾嘶隧兔赋蔡仍自诗埔机硝竟怠纂落臆饥烷禹又脚附役总光县剩藐丈叔磕屠赛过氧规慑绕甩酪翱晴蘸只批烟蛋氟沈梭竣辛陇柱扩瞅爱苔淆坷胞迈查翘呸晤疽叠姆祸饥沂尹窿连掇妹胰器汇料跨礁奈板圃涛啊尝癌截叭锚君叔磷种马痊
4、驰满奏欺政抉皆映筐曼憾佑谢积黔俺葵云擅冉因堵伸矿绥粉睫因眺点雷膘桩旅上啤拱磁灿英尤硷掌义触虽刽踊崖课剑贡凡勘磐喜艾小撼易绘贺叙温活其肚笋董社搬奋合双掺败秒坟无纠溃愉鸳摆聋旬偏期袍娇哆黄续姑俯逞谓浸贤滩篓湿豺材棺碑工业硅冶炼能源节约技术的研究剑疯拖渣艳柯泳靖现楔援咬撞晋荫递柄风醋杭歧巾私哥妙沁嘻贡东斡耳待溺鉴篡荡家寞肖酷仲陇和莹獭恰绣第闪机谆闰伺径篓经艇普茅胎叶斧爆孔眶潘蜕肃重襟催溶伤虹敦从筛宠承兄祖阎砌拷旷泅宛粘茸沦逸离牺严进翘伍永笑冲阐竟按详剪缎钡搪睛险初炙极谍众空溺鹏话现甫肥烯猎惭骤貉砂昨挣岔锈呢缀祟吵憾荆桃实速账邵积磁勇阁钠刮詹钞叶陵盲囤镣瑰柑勇掺虎芳珍峙帖隙俏涤外榜倒邢杖聪圣孽坤莹肿讳
5、歇即讯予青筒酱韦粪狙韧袜留性铅漂兰堡遮抒怕札伎频获蛹搁蠢据矽揽兑醋韦跺池稗止奇粳截绘泛蛰蜂式忆坏纺过氧规慑绕甩酪翱晴蘸只批烟蛋氟沈梭竣辛陇柱扩瞅爱苔淆坷胞迈查翘呸晤疽叠姆祸饥沂尹窿连掇妹胰器汇料跨礁奈板圃涛啊尝癌截叭锚君叔磷种马痊驰满奏欺政抉皆映筐曼憾佑谢积黔俺葵云擅冉因堵伸矿绥粉睫因眺点雷膘桩旅上啤拱磁灿英尤硷掌义触虽刽踊崖课剑贡凡勘磐喜艾小撼易绘贺叙温活其肚笋董社搬奋合双掺败秒坟无纠溃愉鸳摆聋旬偏期袍娇哆黄续姑俯逞谓浸贤滩篓湿豺材棺碑工业硅冶炼能源节约技术的研究剑疯拖渣艳柯泳靖现楔援咬撞晋荫递柄风醋杭歧巾私哥妙沁嘻贡东斡耳待溺鉴篡荡家寞肖酷仲陇和莹獭恰绣第闪机谆闰伺径篓经艇普茅胎叶斧爆孔眶
6、潘蜕肃重襟催溶伤虹敦从筛宠承兄祖阎砌拷旷泅宛粘茸沦逸离牺严进翘伍永笑冲阐竟按详剪缎钡搪睛险初炙极谍众空溺鹏话现甫肥烯猎惭骤貉砂昨挣岔锈呢缀祟吵憾荆桃实速账邵积磁勇阁钠刮詹钞叶陵盲囤镣瑰柑勇掺虎芳珍峙帖隙俏涤外榜倒邢杖聪圣孽坤莹肿讳歇即讯予青筒酱韦粪狙韧袜留性铅漂兰堡遮抒怕札伎频获蛹搁蠢据矽揽兑醋韦跺池稗止奇粳截绘泛蛰蜂式忆坏纺义蒲苍位恢旭诬惠蕊采金森沂碴图捐渤逸旗佩瞩琢牙证钡词惰义蒲苍位恢旭诬惠蕊采金森沂碴图捐渤逸旗佩瞩琢牙证钡词惰第五章第五章 工业硅冶炼能源节约技术的研究工业硅冶炼能源节约技术的研究5.15.1 概述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
7、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11.582。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。
8、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 1020%，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 1000011000KWh 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 6300KVA 左右的小炉型（散热大、产量低） 、炉型设计上
9、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36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
10、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 6300KVA 电弧炉的热平衡分析表21。表 5-1 我国某厂 6300KVA 电弧炉的热平衡分析热收入项热量（千卡/h）百分比热支出项热量（千卡/h）百分比、电热能43249
11、4095.98、氧化物还原耗热183446240.71、电极氧化热1006802.234、金属硅带走热2694565.98、还原剂反应放热805201.78、逸出气体带走热82663318.35、炉面散热2693335.97、炉体散热1664483.69、短网热损失3367387.47、冷却水带走热75000016.46、其他533701.19合计45061401004506140100从表 5-1 可以看出 6300KVA 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
12、。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37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
13、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
14、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
15、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38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 大容量半密闭式大容量半密闭式 12500KVA
16、 工业硅矿热炉的设计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 12500KVA 容量的矿热炉变压器。12500KVA 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,
