设计方案3Word文档格式.docx
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1.0
Si—3305
0.05
Si—441
0.40
0.10
冶金硅
Si—553
98.5
0.50
1.5
Si—1
98.0
0.70
-
2.0
2.2生产工艺流程图
硅石烟煤石油焦木块
原
料
破碎筛分破碎
准
水洗
备
筛分水洗
（<
8mm弃掉）
30～100mm0～30mm0～30mm合格料（50-150mm）
合格料合格料合格料
配称量称量称量称量
料配料
熔水
炼电电炉熔炼
电极
精氧气液体硅
炼
取样分析定级
铸锭清整抬包渣
产固体硅破碎
品
挑渣筛分
破
碎合格粒度硅块（6～200mm）
包
装
称量包装入库
2.3原材料及主要辅助材料
2.3.1主要原材料
硅石是冶炼工业硅的主要原料
（1）一台工业硅炉每年需合格硅石约40000t。
（2）工业硅冶炼所需的还原剂，有以下几种：
低灰分的无烟煤、木碳、石油焦、木块等。
2.3.2辅助材料
生产工业硅所需电极，氧气等辅助材料均由市场购进，主要原材料，辅助材料的年消耗量见表。
1台12500工业硅炉主要原材料、辅助材料年消耗量
名称
单耗
（t/t）
日耗
（t/日）
月耗
（t/月）
年耗量
（t）
硅石
2.65
116.9
3312.5
39750
煤、木碳
0.85
37.5
1062.5
12750
石油焦
44.12
1250
15000
玉米芯
0.66
29.12
825
9900
氧气
0.75瓶
33瓶
937.5瓶
11250瓶
用水量
12.78
563.8
15975
191700
电极
0.065
2.87
81.25
975
2.3.3原料化学成分及物理性能要求
硅石化学成分：
SiO2
Fe2O3
Al2O3
CaO
>
99.00%
<
0.03%
0.066%
硅石粒度要求8~80mm，其中小于20mm不大于20%，粒度合格率要求在90%以上。
煤化学成分
固定碳
灰分
挥发分
水分
80%
≤1%
8.5%
煤的物理状态，粒度6～10mm，其中小于1mm的含量应小于入炉总量的20%，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。
采用经过水选的粒度均匀的小块煤。
石油焦化学成分
87%
0.26%
12%
0.74%
石油焦的物理状态，粒度0～30mm，其中小于3mm的含量应小于入炉总量的20%，过筛30mm以上的破碎。
（4）木块：
10~150mm，小于30mm的含量不大于20%。
2.4生产过程简述
本技术方案设计每2～3小时出一炉，每班出3～4炉，每天出工业硅约22t。
（1）原料准备:
硅石及木炭、石油焦等原料由汽车经地磅运进厂区，经分选后，合格料存放在原料场;
（2）秤量配料:
各种原料按冶炼合金的配方要求进行电子秤秤量配料，原料提升至主厂房的5.0m平台上，经人工混料加入炉内。
（3）电炉熔炼:
炉料进入半封闭式矿热炉中，35kV电源由变压器经三相电极将电流导入炉内，在整个冶炼过程中，当料面板结时，用捣炉机捣拨料面。
炉内还原反应进行到一定周期时，用烧穿器打开炉眼，放出硅水到硅水包。
（4）精炼:
从硅水包底吹入氧气进行精炼.
（5）浇铸:
然后在锭模中浇铸成锭。
（6）破碎:
合金锭经冷却、破碎后运往成品库。
（7）除尘:
烟尘经炉口上吸烟罩进入排尘烟道，出炉的烟尘经过冷却器降温进入布袋除尘器，经处理后的烟尘排放浓度达到国家规定排放标准（50mg/m3）。
（8）循环冷却水:
由循环水泵站供水，冷却水进入电炉后利用落差重力回流至冷却水池，在水池中自然冷却后用水泵将水供至炉前。
3工厂配置
3.1车间构成
本项目是按2X12500kVA工业硅炉组成一个车间进行设计的。
根据生产需要，在主厂房内有冶炼跨、浇注跨、主变跨、高低压配电室、操作室、休息室；
附属设施有原料储存库、原料露天堆放场、成品库、除尘设施、循环水池及泵房、机修间及化验室等。
2X12500KVA车间的组成及主要设备配置见表
序号
名称
长度
（m）
跨度
面积
（m2）
作业内容
主要设备
1.
冶炼跨
60
15
900
冶炼工业硅
炉体主要设备
2.
浇铸跨
18
1080
浇铸冷却、脱模
Q=10/3t桥式起重机
3.
主变跨
6
108
电炉供电
变压器、高、低压柜
4.
原料场
50
3000
堆放硅石、还原剂
5.
精整跨
12
720
破碎、分级、称量、包装、入库
5t电葫芦
6.
循环水池及泵房
2X40
2.3深
4800
冷却水循环
循环水泵400立方米/小时、冷却塔
7.
机修间
30
540
机加工及维修
8.
化验室
9
原材料化学分析及工业硅成份分析
化验设备
9.
动力变压器室
72
提供动力电源及控制电源
动力变压器
10.
除尘设备
55
2750
除尘、加密、收尘
布袋除尘装置
3.2工艺布置（见工艺平面图）
（1）2X12500KVA电炉冶炼间为三层厂房结构;
1）两台炉中心距30米；
2）变压器跨宽度6米；
3）冶炼跨宽度15米；
4）浇注跨宽度18米；
5）精整跨宽度12米；
6）电炉中心距变压器6米；
7）操作平台高度5米；
8）电极升降平台高度12.5米；
9）电极钢平台高度16.5米：
10）操作室及水冷装置布置于5米平台；
11）液压系统布置在12.5米平台上。
12）电极提升天车两台位于
22米平台；
13）加料均为人工加料，由提升架上料，不设加料管。
14）电炉为矮烟罩、半封闭式.
序号
平台标高
备注
1
±
0.00
电炉基础，炉壳，出炉口，挡板，出炉排烟管，烧穿器，电动硅水车、硅水包，吹氧装置，压缩机气动系统。
出硅水、精炼
2
+5.0
矮烟罩，把持器，短网，水冷电缆，密封装置，水管路、捣炉机。
平台混料、
加料，操作平台
3
+12.50
液压系统，气动系统，导向轮装置
把持器吊挂，钢平台，调整框架，气囊抱闸。
4
+16.50
钢平台
加放电极
5
+22.00
5t悬挂式单梁起重机
吊装电极
（2）浇铸间
浇铸跨为单层厂房，占地面积为1080m2，配有双粱桥式起重机2台，Q=10/3t，Lk=16.5m，Jc=40%，轨底标高为+10.00m，浇铸间主要作业为工业硅的浇铸冷却，脱膜，按出炉编号堆放。
（3）精整间（成品间）
精整跨为单层厂房，占地面积为720m2，配有单粱桥式起重机1台，Q=5t，Lk=10.5m，Jc=40%，轨底标高为+8.00m，精整间主要作业为工业硅的破碎、分级、称量、包装、入库。
（3）变压器室
变压器室为二层厂房，变压器室占地面积为108m2，内安装有12500kVA变压器，附配套油水冷却器2套。
（4）高、低压配电室
高压配电室设在两个变压器室之间一层，内装高压配电柜，占地80m2；
动力变压器设在予留变电所内，占地48m2；
低压配电室设在主变跨二层，内装低压配电柜，占地约48m2。
（5）操作室
操作室设在二层，在低压配电室内，占地约为12m2，装有主操作台，控制电炉供电情况及升降设备。
（6）原料堆场
分为露天料场和原料库，原料堆场需划成格棚式，分别存放成品无烟煤、石油焦及电极等原料，存堆量按60天考虑。
（7）成品库
砖混结构，900m2，在成品库进行工业硅成品的破碎，分级、称量，分批包装入库储存。
（8）循环水池及水泵房
循环水池及水泵房主要承担电炉冷却、变压器冷却、除尘风机冷却装置等其它用水，电炉冷却回水经横流式冷却塔至循环水池，变压器室冷却水独立供给，采用自然冷却。
（9）机修间
机修间主要承担电炉设备及辅助设备的保养、维护及小修，电气设备的维修。
设备的中、大修由外委承担。
（10）化验室
化验室主要承担原料硅石、煤、石油焦等的化学成分分析及产品工业硅的全分析。
4设备的选型及技术参数
4.1设备形式
（1）12500kVA工业硅炉:
主体设备采用矮烟罩半封闭固定式炉型。
（2）除尘设备:
正压式反吸风布袋除尘器
4.2主要技术参数
（1）12500kVA工业硅炉（单台）
单位
参数
备注
变压器额定容量
KVA
12500
过载20%
变压器一次电压
KV
35
变压器二次额定电压
V
120-162V（3V）
15档
变压器二次额定电流
KA
144V/50118A
电极直径
mm
φ960
碳素电极
炉膛直径
φ6000
7
炉膛深度
2300
8
炉壳直径
φ7500
炉壳高度
4600
10
电极极心圆直径
φ2450
可调±
11
出铁口数量/夹角
2/120o
半封闭矮烟罩直径/高度
㎜/㎜
φ8000/2300
13
电极行程
1500
14
电极升降速度
M/min
电极电流密度
A/cm2
7.8
16
自然功率因素
COSφ
≥0.82
17
电极铜瓦数量
块/根
8X3
冷却水用量
t/h
250
19
冷却水压力
MPa
0.2～0.3
20
液压系统压力
8～12
21
炉衬材质
碳质
22
设备作业率
95%
（2）除尘设备技术参数
型号
除尘器规格型号
LFSF-10000
处理烟气量
m3/h
350000
系统引入烟气温度
℃
300-500
引入烟气含尘浓度
g/m3
3.6-10
排放烟气含尘浓度
mg/m3
≤50
引风机风量
2X175000
风机全压
Pa
5500
电机功率
kW
2X355
分室数量
室
双列
滤袋总数
条
1092
滤袋规格
φ292X10000
氟美斯
过滤风速
m/min
0.582
滤袋运行阻力
＜1500
除尘器运行阻力
＜2000
滤袋寿命
年
清灰方式
自动反吸清灰
冷却器面积
m2
2712
加密密度
Kg/m3
400-600
除尘器漏风率
%
＜3
除尘器效率
＞98
5主要设备组成及概述：
5.112500kVA工业硅炉设备组成
（1）机械部分:
主要设备有：
炉体、矮烟罩、烟气导出管、把持器系统（包括电极保护筒、电极升降油缸、液压式压力环，悬挂缸式液压升降装置）、气囊抱闸、水冷电缆、
液压系统、水冷铜管短网、出炉系统设备等。
辅助设备有：
双梁桥式起重机、悬挂式电葫芦、电极提升机、捣炉机等。
1炉体：
炉壳是炉体的主要组成部分,它采用δ=18钢板焊接成φ7700的圆筒体，高为4600，炉底板采用20mm厚钢板，炉体采用工字钢支撑，炉体有二个出炉口。
规格尺寸：
φ7700X4600mm
2炉衬：
采用碳砖、耐火黏土砖、高铝砖和镁砖等新工艺砌筑。
3矮烟罩：
矮烟罩φ8000，高2300，置于炉体上方，烟罩采用水冷骨架及水冷盖板，烟罩上设有三个调节极心圆装置，烟罩侧壁由碳钢立柱支持，设有三个操作大门三个小门，供捣炉、扎眼、拨料、观察炉况和处理电极事故用。
烟罩内采用耐火砖砌筑，炉内金属构件部分均涂抹耐热混凝土。
φ8000X2300mm
4烟囱:
在矮烟罩上部有二个排烟口与φ1800的二个水冷弯管烟道，直通烟囱或除尘装置相联。
5短网：
采用正三角布置。
短网包括：
从变压器出线端子至铜瓦采用一对一全水冷却方式，三相铜管均采用往返电流双线布置，互感补偿，磁感抵消，并采用全冷水进入水冷电缆的新工艺，不易产生水垢，而堵塞水冷电缆，可有效地提高短网的入炉功率和作业率。
短网包括变压器补偿器、水冷铜管、水冷电缆、导电铜管、铜瓦8块及其吊挂、固定联接等装置。
变压器二次侧电流经水冷铜管、水冷电缆、导电铜管、铜瓦送到电极。
规格型号:
一）锻造铜瓦规格：
材料T2
高度㎜1000
重量㎏360
二）同相逆并联大电流线路：
水冷电缆S=140Omm2L=1000mm48根
补偿器S=1400mm2L=2300mm48根
铜管规格㎜φ65×
1048根
⑥电极把持系统：
电极把持系统共3套；
每套包括上把持筒1个、下把持筒1个、保护套1个、压力环1个、气囊抱闸3个、电极升降油缸2个、电极压放油缸3个等。
把持器装置：
把持器是将变压器二次侧电流经短网铜管、水冷电缆、铜瓦送至电极进行冶炼。
铜瓦与电极之间滑动接触，并保持一定压力。
每根电极上铜瓦采用锻造铜瓦，铜瓦与电极间接触压力是靠铜瓦外侧的压力环来实施。
压力环上一对一顶紧铜瓦。
铜瓦对电极的压力大小可以通过液压支路来调整控制。
可保证每块铜瓦对电极的压力均匀，并易调整铜瓦对电极的压强。
它克服了过去常用锥形环式电极把持作用在每块铜瓦上的力有不均匀现象的缺点。
可有效地提高电炉作业率，减少设备维修工作量。
在电极系统上我们采用了国际上较先进的德马克，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。
把持筒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，在钢平台可以很方便调整极心圆直径。
新型把持器下部和保护大套及极心圆调整装置，烟罩中心部位三角区采用不锈钢制作，使大电流导体通过时产生的磁损能降低到最小程度。
从而提高炉子的功率因数。
每根电极上设有单独电极自动压放装置，由气囊抱闸和二个压放油缸，及上下限位开关组成。
一）保护套3个
外径㎜1440
内径㎜1340
高度㎜2000
材料Ocr18Ni9
二）压力环
油缸数4个
油缸直径㎜125
油缸行程㎜40
压力环高度㎜420
压力Mpa3～5
三）气囊抱闸：
是用来抱紧电极的，进气时抱紧电极，放气时松开电极，上、下气囊抱闸设在把持筒台架上，气囊抱闸和压放油缸组成电极带电自动压放装置。
气囊抱闸6个
㎜φ1170×
φ970×
500
压力：
MPa0.18-0.2
四）电极压放装置
电极压放油缸9个
油缸直径：
㎜125
油缸行程：
㎜200
五）电极升降装置
电极升降油缸6个
mm200
mm2000
油缸最大长度：
mm4288
油缸最小长度：
mm2288
8～12MPa
⑦液压（气动）系统：
液压气动系统设在三层平台。
液压系统由液压站、管道、绝缘组件等构成，液压站由2套油泵（1用1备）、控制阀、蓄能器、过滤器、油箱等组成。
整个系统压力自动控制，可控制调压回路、电极升降回路、压放油缸。
蓄能器能平稳系统液压压力，减少各回路相互切换时产生的液压冲击，可减少电机、泵、阀的工作时间，延长使用寿命。
液压系统规格参数：
系统压力Mpa8～12
油箱容积m31.5
电动机KW2X11（一用一备）
r/min1450
工作介质46号抗耐磨液压油（15℃-65℃）
储能器数量个4X60L
供液范围电极升降，电极压放油缸，压力环油缸。
⑧炉内冷却水系统：
它由分水器、集水箱、压力表、阀门、管道及胶管、接头等组成。
是对在高温条件下工作的构件、短网、压力环、保护大套、烟罩、烟囱等进行通水冷却的装置，对短网、压力环、保护大套等均设有充气放水装置，用于抢修时可在几分钟内完成快速排水。
冷却水系统参数
进水压力≥2×
105pa
进水温度≤32℃
冷却水耗量360m3/h（每台炉子）
变压器冷却水压力≤2×
出水温度≤42℃
冷却水补给量20m3/h
冷却水的水质应符合以下要求（GB10067.1-88）
PH值7-8.5
总硬度CaOmg当量＜10
悬浮性固体＜10mg/L
导电率＜500μs/㎝
⑨出硅系统：
由烧穿器、硅水包、电动硅包车、挡火墙等设备组成，在出炉口上方装有一套抽风排烟系统。
大约150分钟出工业硅一次，用烧穿器烧开炉口，把工业硅液体排入钢包内。
堵上炉眼后由电动硅包车拉至浇铸间，用行车进行浇注，凝固后把硅锭运至成品库，冷却后破碎包装。
⑩精炼系统:
采用氧气与空气混合底吹精炼工艺，主要由氧气瓶组、空压机、储气罐、压力表、流量表、截止阀、截流阀、无缝管、不锈钢波纹管等组成底吹供气系统。
精炼系统参数:
1t工业硅耗氧气3-5m3/t;
压缩空气2-4m3/t;
供气流量7-9m3/h。
⑾四层钢平台及夹放电极装置
⑿捣炉机：
采用BYDL-2000型半液压捣炉机。
3台
捣炉机参数:
捣杆行程:
2000-2500mm
水平调整角:
360度
垂直调整角:
20-45度
捣杆往复速度:
20.2m/min
升降力:
6-7t
插入力:
3-5t
（2）高低压电气设备部分:
本套电气设备主要包括：
高压供电系统、低压供电系统、低压电气控制系统、电极升降调节系统。
设备组成
高压供电系统1套
电炉变压器1台
低压电气设备1套
其中包括：
（1）电源动力柜1面
（2）PLC柜1面
（3）液压控制柜1面
（5）出铁操作箱1台
（6）液压操作箱1台
（7）油水冷却器控制台1个
（8）调压控制箱1个
注：
动力柜内增设有三路独立备用电源开关，供临时加负荷用电需要。
电控柜采用GGD型低压开关柜，采用表面喷塑处理，外形美观。
①高压供电系统：
高压供电系统主要给工业硅炉提供高压电源,所选用的高压断路器是真空型的,断路器用来切断由于电弧短路或其它故障而造成的过电流。
高压供电系统由高压隔离开关及电压互感器、高压真空断路器及电流互感器组成。
设备均安装在高配室内。
高压设备和变压器之间是由高压电缆系统联接的。
★高压开关柜：
GBC-40.53面
★主要技术参数：
进线额定电压35KV、50Hz三相
高压开关YZN-35户型额定电压35KV
额定电流1250A
开断电流25KA
绝缘水平≥40KV/1min
操作机构CD10-I型直流电磁操作机构
操作电源DC220V
进线方式底进顶出
保护等
升级会员 