半封闭式工业硅矿热炉主要技术方案.docx

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
1.1 33000KVA 半封闭式工业硅矿热炉主要技术参数
序号
项目
单位
数据
备注
1
电炉变压器额定容量
KVA
11000×3
长期过载20%
2
一次侧电压
KV
35(或110)

3
一次侧电流
A
421

4
二次侧电压范围
V
130～174～234

5
二次侧电压级数
级（V）
27
级差4V
6
二次侧常用电压
V
182

7
二次常用电流
A
97856

8
频率
Hz
50

9
功率因数
COSΦ
0.75
补偿前
10
接线方式
△/△-12

11
调压方式

有载调压
12
电极直径
mm
1320

13
电极电流密度
A/c m2
7.15

14
电极极心圆直径
mm
3500

15
电极工作行程
mm
2000

16
电极检修行程
mm
2000

17
炉壳直径（内径）
mm
9200

18
炉壳高度
mm
5000

19
炉膛直径
mm
7000

20
炉膛深度
mm
3000

21
烟罩结构型式

半密闭式矮烟罩
22
烟罩净空高度
mm
1800

23
出铁口个数
个
5

24
出铁口夹角
度
72º

25
电极升降速度
m/min
0.5

26
炉衬

采用冷凝衬
27
补偿侧额定容量
KVar
≥4000

28
中压补偿电压
KV
10
补偿后c0sΦ≥0.90
29
短网铜管电流密度
A
1.73
Φ70*10
30
水冷电缆电流密度
A
1.81
1800mm²
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片保护屏，导电铜管Ф70×10㎜，铜管材质T2，铜瓦采用锻造紫铜加工而成，由于其工作环境具有高温特点，其内部用软化冷水却。压力环采用油缸式压力环，一半是丝缸，一半是油缸。为了电炉操作人员的安全和保护电炉重要零部件不受损坏，在电极上部及下部，设计多极绝缘系统，所使用的绝缘件都是特制的，且能承受高温作用，以确保各部分相互绝缘，防磁不锈钢水冷保护屏由无磁钢制成，并在圆周围方向都用水冷却。在电极水冷却密封保护屏与电极之间，填有硅酸铝陶瓷纤维毡，以防止炉内的气体从盖上逸出。压力环与电极冷水保护屏具有相同的外径，当电极下部需要维修时，可以将整个电极提起，使铜瓦高于炉盖，以便维修。压力环圆形误差直径小于5㎜。导电铜管吊挂装置、下把持筒下段、铜管固定装置由无磁钢制成。电极上部设电极抱紧、压放装置，它们不仅能保证在电极上、下移动时夹持电极，而且可以实现电极临时压放，电极的可靠夹持是通过碟型弹簧的机械压力来实现的，把持器上部包括与炉盖、平台之间，设计有导向装置。其中与炉盖之间导向装置由无磁钢制成。
电极把持器主要参数参见下表：
序号
项目
技术要求
备注
1
锻造铜瓦
900*85

2
导电管规格
ф70×10㎜

3
水冷电缆电流密度
1.81A/㎜2
小于4.5A/㎜2
4
导电铜管材质
T2

5
锻造铜瓦材质
锻造铸铜（T2）
锻造紫铜
6
铜瓦与电极壳接触面积
385*900㎜

1.3.5 电极液压升降系统
电极升降装置采用液压吊缸式结构
1.3.6 二次母线系统（短网系统）
组成：二次母线系统包括：水冷补偿器、水冷铜管短网、水冷电缆、绝缘吊挂装置、低压电流互感器等。电炉采用三个单相变压器供电，变压器到电极之间采用水冷却二次母线系统供电。三个单相变压器及段网均成1200对称分布，导电铜管ф70×10㎜。单相变压器要求跳相(铜管长度≤2000mm时可不进行调相设计)，变压器采用水冷补偿器，变压器二次出线方式：管式侧出线，端子直径ф70㎜×10㎜，每台变压器出线端头ф68h11加工长度150㎜，线圈首尾交叉两排引出。出线端子间距180㎜，两排间距200㎜，出线端子与短网连接采用水冷电缆形式。采用管式短网，每套导电管组20根，共计60跟，在厂内预组装，进行0.5Mpa压力试验。低压电流互感器是二次侧测量控制与计量专用，安装在变压器二次侧出口处。变压器的二次侧与水冷铜管短网相接用的是水冷却补偿，水冷却铜管短网与电极方向通过连接套连接到水冷软电缆上，水冷软电缆再接到电极导电铜管。软电缆、水冷铜管短网、水冷电缆、电极导电铜管及导电铜瓦构成一个冷却水回路，每个回路都装有流量开关及电接点双金属温度计。水冷铜管短网通过吊挂装置吊挂在上层平台上，每根铜管有相应绝缘，外包绝缘层。吊挂装置由无磁钢制成。
短网主要参数：
序号
项目
规格
电流密度
备注
1
水冷铜管短网
ф70×10
1.73 A/㎜2

2
水冷电缆
截面积小于1800㎜2
1.81 A/㎜2
L=2600㎜

1.3.7 烟罩与排烟系统
组成：烟罩、烟道及水冷蝶阀组成。
1）烟罩
烟罩采用全封闭、框架式双层壁水冷钢性结构件炉盖结构，包括盖板，侧板及操作门、密封及绝缘系统、烟道孔及料管孔等。为了减低由于电磁感应造成的涡流损耗，在强磁部位均采用不导磁材料制作。炉盖采用悬吊和支撑结合式水冷板式结构。侧板开设6个操作孔（门）。炉盖上开有10个料管孔、1个中心料管、3个相间料管、6个外围料管，2个烟道接口，炉盖内部净空高度约1800㎜.
2）烟道
组成：水冷段、保温烟道和放空烟道、钟罩阀等。
用于将电炉生产时炉内产生的烟气送入除尘系统，或在除尘系统发生异常时，将炉气直接排空。电炉设2根烟道，烟道直径需要根据正常工作状态烟气流速计算。烟道与炉盖连接段采用水冷结构。保温烟道内表面部喷涂轻质耐火隔热材料。为了保证喷涂的轻质耐火材料牢固，烟道内表面需设计牢固锚钩。烟囱的高度符合相关设计规范，烟道上部设有电动闸板和罩阀。烟道在+22.4m平台下两根合一后对接除尘器，焊接质量符合JB/1152-81Ⅱ级规定。
1.3.8水冷系统
组成：由冷却水分配器、压力、温度和流量监测仪表、阀门、水冷却管道、集水槽等组成。短网、水冷电缆、导电管、铜瓦采用单独一套独立的水冷却系统，炉体、炉盖、烟道、料管采用单独一套水冷却系统，每个冷却水分配器个有一个进水管法兰和一个出水管法兰，分别于冷却水管相连，在进水管道上装有流量控制阀门。为便于检查，进水管回水管各排成一排，并标有水路编号，回水管将冷却水回水返送到公用冷却集水槽中，过滤后经水槽下部的排水管排出。冷却水：电炉本体500t/h，0.35Mpa（分水器压力）；变压器140 t/h，0.35Mpa（入口压力）进、回水温差不大于8℃.电接点压力计设在分水器上，在进水压力小于0.25MPA时报警。在分水器上设就地温度显示仪，温度和流量开关设在回水管上， 在温度高于50℃时报警。
1.3.9 炉顶加料系统
组成：炉顶加料系统由振动给料器、炉料输送胶带机（PL4a#）、可逆胶带机（PL5a#）、移动皮带机、料仓及隔板、料管及绝缘、料管闸门、料头、料位仪等组成。电炉加料为连续式加料方式。
1）炉料输送胶带机（PL4a#）、 可逆胶带机（PL5a#）
功能：承担二座33.3MVA工业硅矿热炉日常冶炼炉料的输送任务。输送能力：180t/h。
2）移动皮带机
移动皮带机用来将炉料分配到各个料仓.
3） 炉顶料仓
加料仓为方形，由金属焊接而成。炉顶料仓共10个，分成两排分布在电极两侧，每个加料仓设有雷达料位仪（付加料仓不设），料位信号为模拟量信号。
4）料管
9组炉内加料管，1组中心料管，10组料管绝缘及吊挂、10组料管闸门和10组料位仪。外围直径320㎜，中心料管直径377㎜，料管上部（人可操作方便位置）设液压插板阀及针式闸门，以实现间断加料或检修时关料。针式闸门位于液压插板阀上方。料管上设有绝缘段(二段)，下降角度小于550，所有料管在电极上限位置以上0.5m线往下均为不锈钢材质，中心料管、相间料管采用不锈钢水冷结构料头形式，其余为耐热铸钢（ZG35+0.03%Cr）料头形式，耐热铸钢料头位可调整消耗式料头，焊接应符合JB/ZQ4000·3-86B级规定。
料仓、料管技术参数参见下表：
序号
项 目
规 格
数 量
1
炉内料仓
容积：6m3
10个
2
附加料仓
容积：3 m3
1个
3
中心料管
直径：350㎜
1根
4
相间料管
直径：320㎜
3根
5
外围料管
直径：320㎜
6根
6
附加料管
直径：273㎜
1根
1.3.10 液压系统
组成：液压系统由液压泵站、电极压放盘（阀站）、蓄能器等组成。电炉车间设有液压站，作为电极升降、电极压放的动力来源，18m平台上有三台独立液压控制箱。分别控制三相电极的压放和电极的升降。
当压力油进入油缸有杆腔时，电极上升，电极下降靠电极自重，电极下降速度由调速阀确定（上升速度由泵确定）。
电极升降由控制室控制，也可由就地压放盘控制。压放装置控制，组合把持器的夹紧油缸和升降油缸，组合把持器的压放油缸速度由压放盘内的流量调节阀调定。
备用系统的功能相当于一个电极升降控制单元或压放动力单元，当其中一个液压泵发生故障时，可以将相应的截止阀打开或关闭，将控制信号切换到备用装置上，即可完成替代故障单元的功能。
过滤冷却系统将油箱中的油经过滤油器和冷却器不断循环，保持介质的清洁度和温度要求。
油箱带有液位指示、温度指示、液位开关，在冷却过滤油泵的吸口没有注油口，通过此油口可向油箱中加油。
每个控制阀组都带有一个溢流阀和一个压力表来调节系统压力，压力表由一个开关控制，需要读取压力值时，按下按钮，压力表方有显示。
电极升降阀组没有压力继电器，设置在流量控制阀上游，用来监视升降压力管路中的压力，测定可能出现的严重泄漏（如管路疏松、软管破裂等），当出现这种异常抵压的情况时，压力继电器发出信号停止油泵并在控制室报警。
蓄能器可以保证在事故停电状态电极向上移动1800mm，脱离反应区。液压站在制造厂进行空载运转，连续30分钟，要求运转平稳，无噪音，控制阀开闭灵活可靠。

宜兴市中宇电冶设备有限公司
2010年12月28日