工業(yè)硅礦熱爐的設計

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1、工業(yè)硅礦熱爐的設計工業(yè)硅冶煉能源節(jié)約技術的研宄5.1概述能源安全已構成我國整體戰(zhàn)略安全的一個極大隱患，成為經濟社會發(fā)展的瓶頸。我國人均煤炭、石油、天然氣資源量僅為世界平均水平的60%、10%和5%。目前，我國已成為世界第二大能源消費國和第二大石油消費國，能源供應緊張局㈤円趨嚴重［81］。與此同時，我國也存在嚴重能源利用效率低的問題。近年來的快速增長在很大程度上是靠消耗大量物質資源實現(xiàn)的。我國單位產出的能耗和資源消耗水平明顯高于國際先進水平，如火電供煤消耗高達22.5%,噸鋼可比能耗高21%，水泥綜合能耗

2、高達45%。據(jù)測算，我國每創(chuàng)造一美元GDP所消耗的能源是美國的4.3倍，是日本的11.5倍。能源利用率僅為美國的26.9%,日本的11.5°%［82］。因此，提高能源使用效率是在能源總量不變條件成為中國發(fā)展中的刻不容緩的任務。工業(yè)硅生產是高能耗行業(yè)，平均每噸工業(yè)硅需要消耗13000KWh電以上，全國年產100萬噸工業(yè)硅需要13億KWh以上。而國外先進水平噸硅消耗量為llOOOKWh，我國工業(yè)硅電耗比國外先進水平高10—20%,能源節(jié)約潛力仍很大（預計年節(jié)約0.2億KWh，相當0.1億元）。另外，國外先進

3、水平也不是最理想的能耗水平，我國如能在國外先進水平基礎上再配以精工細作，噸硅消耗量應該在10000—llOOOKWh間。我國工業(yè)硅生產能源消耗高主要是因為設計上不合理、控制水平與管理水平不高。設計上不合理體現(xiàn)在我國普遍使用的是6300KVA左右的小爐型（散熱大、產量低）、爐型設計上為隔熱措施不嚴密、電路設計不合理、極心圓尺寸大小不合理等許多細節(jié)方面?？刂扑讲桓唧w現(xiàn)在人工操作范圍大、爐況穩(wěn)定性差、造成因調整爐況波動費時較長而使得非生產性能耗損失大。管理水平不高體現(xiàn)在管理上不嚴、制度不健全、操作細節(jié)缺乏，

4、造成物資或能源上的消耗浪費。目前工業(yè)硅生產中能源節(jié)約途徑主要有：1）爐型的大型化方向；2）爐型的密閉化方向；3）余熱利用化方向；4）提高爐子電效率措施如改進短網(wǎng)結構設計、改善變壓器性能、改善電參數(shù)、采用低頻電源等；5）提高爐子熱效率；6）35改變爐內反應機制；7）改變原料性能方向；8）采用自動控制方向；9）管理制度建設方向。由于上述諸多途徑尚處于討論階段，形成固定技術并推廣者僅有短網(wǎng)改進、管理制度建設上，許多技術細節(jié)缺乏，因此真正意義上可以直接使用的工業(yè)硅生產中能源節(jié)約技術還需要研宄與試驗。經過多年的摸

5、索探討，0前我國工業(yè)硅電弧爐的電效率平均在92%以上，各種提高電效率的技術或措施也比較成熟如改進短網(wǎng)結構設計、使用優(yōu)質導電材質、采用低壓補償技術、改善電參數(shù)等方面。但是，我國工業(yè)硅電弧爐的熱效率普遍比較低，這是導致我國工業(yè)硅生產能耗高、能源利用效率低的主要原因，表5-1是我國某廠6300KVA電弧爐的熱平衡分析表[21]。表5-1我國某廠6300KVA電弧爐的熱平衡分析從表5-1可以看出6300KVA電弧爐在工業(yè)硅生產過程中，電效率為92.21%,熱效率為65%,能源大部分由于熱效率低而被損失掉，損失途

6、徑主要是逸出氣體帶走熱、爐面散熱、爐體散熱、短網(wǎng)熱損失、冷卻水帶走熱。因此，提高工業(yè)硅電弧爐冶煉過程中的熱效率應當是今后研宄的重點。在本文研究屮，我主要從提高工業(yè)硅礦熱爐冶煉過程屮的熱效率角度來研宄工業(yè)硅冶煉能源節(jié)約技術。提高工業(yè)硅冶煉能源的熱效率是一項綜合性能源節(jié)約技術，它應當包括所有能夠能夠提高熱效率、減少熱損失的技術或措施。但是在本文中只研究爐型的大型化方向、爐型的密閉化方向、余熱利用化方向、隔熱設計技術四個方面來提高工業(yè)硅治煉過程屮的熱效率。因為從表5-1可以看出，工業(yè)硅礦熱爐熱效率低就36是因

7、為逸出氣體帶走熱、爐妞散熱、爐體散熱、短網(wǎng)熱損失、冷卻水帶走熱這五個方面熱損失大。爐型大型化則單位熱容率增大，能量供泣集中，通過外闈表面單位面積散熱小、爐子熱穩(wěn)定增強，有利于降低熱損失。同時爐型大型化也是今后工業(yè)硅行業(yè)發(fā)展的方向，大型爐具有熱容量大、產量高、有利于二次精煉提高產品質量、單位產品成本低、便于煙氣余熱利用等諸多好處。因此，研究爐型大型化不僅是降低熱損失的需要，也是滿足今后工業(yè)硅行業(yè)長期發(fā)展的需要，具有雙重意義。爐型密閉化或近密閉化不僅可以減少爐面熱輻射損失，而且也可以減少煙氣從6個爐門逸出帶

8、走的熱，也是降低熱損失、增加煙氣回收能力、改善爐前操作環(huán)境的有力措施。從表5-1可以看出，煙氣帶走熱占裾了供應總熱量的18.35%，這部分熱量又被散發(fā)到大氣中，造成了能源損耗，致使能源利用率低，國內包頭鋼鐵研究設計院曾經依據(jù)鋼鐵行業(yè)余熱利用77式設計過余熱回收裝置，在某廠應用取得較好的使用效果，但是由子該余熱回收裝置初期投資過大，國內工業(yè)硅企業(yè)又大多數(shù)是私營企業(yè)，他們不愿意做這么大的投資，所以研宂一種新型低造價、多用途、適用于人多數(shù)企業(yè)的余