半封闭式工业硅矿热炉主要技术方案

1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1.133000KVA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KVA11000×3长期过载20%2一次侧电压KV35(或110)3一次侧电流A4214二次侧电压范围V130～174～2345二次侧电压级数级（V）27级差4V6二次侧常用电压V1827二次常用电流A978568频率Hz509功率因数COSΦ0.75补偿前10接线方式△/△-1211调压方式有载调压12电极直径mm132013电极电流密度A/cm27.1514电极极心圆直径mm350015电极工作行程mm200016电极检修行程mm200017炉壳直径（内径）mm920018炉壳高度mm500019炉膛直径mm700020炉膛深度mm300021烟罩结构型式半密闭式矮烟罩22烟罩净空高度mm180023出铁口个数个524出铁口夹角度72º25电极升降速度m/min0.526炉衬采用冷凝衬227补偿侧额定容量KVar≥400028中压补偿电压KV10补偿后c0sΦ≥0.9029短网铜管电流密度A1.73Φ70*1030水冷电缆电流密度A1.811800mm²1.2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3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、44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*852导电管规格ф70×10㎜3水冷电缆电流密度1.81A/㎜2小于4.5A/㎜24导电铜管材质T25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，5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ф70×101.73A/㎜22水冷电缆截面积小于1800㎜21.81A/㎜2L=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6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140t/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7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：6m310个2附加料仓容积：3m31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。8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