31500KVA硅铁电炉方案1.docx
《31500KVA硅铁电炉方案1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《31500KVA硅铁电炉方案1.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
31500KVA硅铁电炉方案1
2×31500KVA硅铁电炉
设计初步方案
1概述错...误!
未定义书签
2建设规模及产品方案错..误!
未定义书签
生产规模错.误!
未定义书签
产品方案错.误!
未定义书签
3原料要求及工艺计算错..误!
未定义书签
原料错..误!
未定义书签
辅助材料错.误!
未定义书签
产量计算错.误!
未定义书签
主要技术经济指标错.误!
未定义书签
4生产工艺错...误!
未定义书签
生产工艺原理错.误!
未定义书签
工艺流程错.误!
未定义书签
生产车间组成及工艺布置错误!
未定义书签
电炉工艺参数错.误!
未定义书签
主要生产设备错.误!
未定义书签
5公用及辅助设施错..误!
未定义书签
土建工程错.误!
未定义书签
电气错..误!
未定义书签
自动化仪表错.误!
未定义书签
给排水错..误!
未定义书签
烟气除尘及余热回收错.误!
未定义书签
机修、电极壳制造及化验错误!
未定义书签
6劳动定员错...误!
未定义书签
7节能降耗错...误!
未定义书签
8环境保护错...误!
未定义书签
9投资估算及建设进度错..误!
未定义书签
1概述
本工程新建2台31500KVA硅铁电炉，并配套相应公辅设施。
设计年产75#硅铁41000吨。
工程主要组成为：
原料上料系统、电炉冶炼主厂房（熔炼跨、浇注冷却跨、成品跨）、除尘及余热利用设施、变配电室、循环水池及泵房、备品备件库、机修间、材料库、电极糊库、微硅粉库、地磅房、门卫室、综合办公楼（含化验室、食堂、职工宿舍）等。
硅铁是在电炉中用硅石、还原剂（兰炭、冶金焦等）、含铁料（钢屑）为主要原料而生产的产品。
冶炼采用31500KVA矮烟罩半封闭式炉型。
每台电炉采用HKDSPZ-10500KVA/110KV型变压器3台（本设计中电炉变压器按110KV进线考虑）。
主要工艺为：
原料按配比进行配料，由皮带运输机运至加料仓，混合均匀后加入炉内，炉内电极深而稳地插在炉料中，通过电弧加热化学反应制得硅铁。
硅铁在电炉内连续埋弧无渣冶炼，定时出铁、浇注、冷却、精整、破碎、包装、入库外销。
2建设规模及产品方案
生产规模
本工程拟建2台变压器额定容量为31500KVA的硅铁电炉，及与其配套的原料系统、除尘系统和其它公辅设施。
计划年生产硅铁41000吨，单炉日产量。
配套公辅设施包括：
原料上料系统、电炉冶炼主厂房（熔炼跨、浇注冷却跨、成品跨）、除尘及余热利用设施、变配电室、循环水池及泵房、备品备件库、机修间、材料库、电极糊库、地磅房、门卫室、综合办公楼（含化验室、食堂、职工宿舍）等。
产品方案
冶炼产品确定为75#硅铁，产品的化学成份及物理性能要求执行国家标准GB2272-2009的规定。
1）技术要求产品的牌号及化学成分见表2-1。
表2-1硅铁产品牌号及化学成分
牌号
化学成份%
Si
Al
Ca
Mn
Cr
P
S
C
范围
≤
物理状态：
硅铁浇注厚度FeSi75系列各牌号硅铁锭不超过100mm，硅
的偏析不大于3%。
2）化学分析方法
硅铁的化学分析按GB/《硅铁化学分析方法》进行
3原料要求及工艺计算
原料
一般来讲硅铁冶炼所需的原料有硅石、还原剂、含铁原料。
硅石要求硅含量高，杂质含量低，粒度合适；常用还原剂可以采用冶金焦、石油焦、沥青焦、半焦、无烟煤、烟煤等，对还原剂的物理、化学性质均有一定要求。
另外由于炉子运行方面的原因，对原料粒度均有要求。
以下是对一般
原料的要求。
1）硅石
硅石是冶炼75#硅铁的主要原料（SiO2≥98%）,硅石成品进厂，不计损耗，本工程年需要用量为75030t，其化学成分见下表3-1。
表3-1硅石化学成分
成分
SiO2
Fe2O3
P2O5
CaO
AL2O3
含量%
>97
硅石入炉粒度40～150mm,要求热稳定性能良好、表面无泥土
2）焦炭
硅铁冶炼所需的还原剂为焦炭（冶金焦或兰炭），本工程兰炭年需要用量为47150t（不计损耗）。
铁合金焦的质量标准按YB/T034-92的规定执行铁合金兰炭入炉粒度5-30mm，冶金焦入炉粒度5-25mm。
3）钢屑（或其它）要求为含磷低、无合金元素和有色金属的炭素钢屑，不准使用有色金属屑、合金钢屑。
钢屑不应夹带外来杂质，锈蚀严重和沾有油污的钢屑不能入炉。
不计损耗，年需用量为10004t，钢屑成分要求见表2-4。
表3-3钢屑成分要求
项目
TFe
P
S
Mn
Si
C
粒度mm
%
>65
<
表3-4单台31500KVA硅铁电炉原料消耗
项目
硅石
兰炭
含铁料
入炉量
单耗（铁）
日耗量（日）
月耗量（月）
加工前需量
损耗系数
日耗量（日）
月耗量（月）
辅助材料
电炉生产75#硅铁所需辅助材料为电极糊、电极壳等，均由市场购进。
不计损耗，电极糊年用量为2255t，电极壳年用量为246t。
产量计算
单台31500KVA硅铁电炉年产量按以下公式计算
24TPK1K2K3cos
Q123
W
式中：
Q——电炉生产量，t/a；
24——电炉每天连续作业24h；
T——电炉工作日历天数，取330t/a；
P——电炉变压器额定容量，31500kVA；
K1——电源电压波动系数，取；
K2——电炉变压器功率利用系数，取1；
K3——电炉作业时间利用系数，取；cosφ——电炉自然功率因数，取；
W——产品电耗，8500KW·h/t。
电炉年停炉时间：
35天,其中中修一年一次20天,小修每月一次,每次一
天,共计12天,非计划停炉3天。
表3-531500KVA电炉产量表
序号
项目
单台产量，t
两台产量，t
备注
1
平均小时产量
2
平均日产量
3
平均年产量
20500
41000
4
最大日产量
主要技术经济指标
31500KVA硅铁电炉主要技术经济指标见表3-7。
表3-631500KVA硅铁电炉主要技术经济指标
序号
名称
单位
数量
备注
主要技术经济指标
1
电炉额定容量
KVA
31500
2
平均日产量
T
单台产量
3
单位产品电耗
KWh/t
8500
4
年工作日
d
330
5
年产量
t/台
20500
单台产量
6
产品合格率
%
>
7
入炉料品位
%
SiO2≥98
8
元素回收率
%
>90
9
自然功率因数COSΦ
>
二
主要原料及辅助材料消耗
单台电炉
1
硅石
Kg/t
1830
年耗：
37515t
2
铁合金兰炭
Kg/t
1150
年耗：
23575t
3
钢屑
Kg/t
244
年耗：
5002t，多用含铁料代替。
4
电极糊
Kg/t
55
年耗：
5
电极壳
Kg/t
6
年耗：
123t
6
钢材
Kg/t
30
年耗：
615t
7
锭模
Kg/t
20
年耗：
410t
8
耐火材料
Kg/t
15
年耗：
9
冶炼电耗
kWh/t
8500
年耗×108kWh
4生产工艺
生产工艺原理
本工艺采用矮烟罩半封闭式矿热炉进行埋弧无渣冶炼，在冶炼过程中，
还原剂中的碳将硅石中的硅还原出来，生产硅铁。
其主要反应方程式如下：
SiO2+2C=Si+2CO
SiO2+2C+Fe=FeSi+2CO
工艺流程
1）原料处理
硅铁冶炼主要原料有硅石、还原剂（焦炭）、含铁原料（钢屑）。
原料硅石最好要求成品矿进厂，在冶炼前必须要经过数次水洗，以去除运输过程中带入的杂质，降低硅石原料杂质含量。
冲洗后存放在原料间内。
铁合金兰炭在原料间破碎、筛分，粒度达到5~30mm，存放在原料仓内。
含铁原料钢屑由市场购进，要求粒度小于100mm以下，存放在原料场。
2）电炉配料合格的硅石、焦炭及含铁料经皮带机（或装载机）输送到配料仓，由短皮带落料，经电子称量斗称量后经长皮带机送至混料仓，由大倾角皮带机将混和料送至4层中间料仓内，经料仓口气动扇形阀卸入自动卸料罐，由5t单梁行车吊起自动卸料罐将混合料送入13个料仓中（或皮带机、料车配送至下料料仓），下料仓炉料通过料管、液压插板阀控制进入炉膛。
或可以采用皮带机将混合料送至炉顶布料机，布料机下料至13个料仓中。
3）电炉冶炼炉料进入半封闭式矿热炉中后，由三个单相变压器经短网三相电极将电流导入炉内，电极通过与炉料间产生电弧发热传向装满炉料的炉膛，通过电弧热和电阻热，硅石通过碳还原成硅铁合金，在整个冶炼过程中，电极上电压和电流的强度是根据冶炼工艺参数设定的，不同的时期其电压和电流的数值也不同，也就是说输入炉内的功率不同。
电极在炉内总是稳稳地插在炉料中，气体从整个料面均匀地逸出，进入除尘与余热回收系统。
炉内还原生成的硅铁水存到一定的程度时，用开堵眼机打开炉眼，放出硅铁合金后，然后再堵上炉眼。
电炉按两小时出炉一次，出铁量为约7吨。
一台31500kVA的硅铁炉每班出铁3～4次，每天3班，每次出铁分析一次试样，每次试样分析均要求在一小时内将结果提供炉前。
日产量大于等于吨。
4）冷却浇铸出铁完毕由牵引车将硅铁包拉到浇注间，由天车将铁水包吊起，浇铸到锭模内。
5）包装入库硅铁锭稍冷却后撬起，用天车吊到盛铁箱内。
冷却、破碎后，用平板车或装载机运往成品库。
按照GB3650-1983《铁合金验收、包装、储运、标志和质量证书的一般规定》进行包装存放。
6）其它烟尘及废气经炉口上吸烟罩进入烟道，出炉的烟尘经过余热锅炉降温，热量综合利用后，进入袋式除尘器，经处理后的烟尘排放浓度达到国家规定排放标准。
循环冷却水由循环水泵站供水，冷却水进入电炉冷却设备后回流至冷却水池，在水池中自然冷却后用水泵将水供至炉前，整个电炉冷却水为开路循环。
炉衬采用轻质粘土砖、重质粘土砖、高铝砖、碳砖、自焙碳砖和冷捣糊等采用新工艺砌筑，炉口采用钢玉砖砌筑。
电炉生产主要工艺流程图见图4-1。
生产车间组成及工艺布置
1）生产车间组成
本项目按2×31500KVA硅铁电炉进行设计，根据生产需要，主厂房内主要有电炉冶炼跨、浇注冷却跨、成品跨、电炉变压器间、高低压配电室、低压操作室等。
附属设施有原料贮存及加工间、原料堆场、成品库、除尘
及余热利用设施、循环水池及泵房、机修间及化验室等。
（1）电炉冶炼跨：
见立面、平面图。
电炉冶炼间为多层厂房，每一单元占地面积24×66=1584㎡。
在电炉冶炼间内设有2台31500KVA的硅铁炉，两炉中心距为36m，电炉中心线离变压器侧轴线间距为6.5m，各层平台布置见表4-1。
在两变压器室中间外侧设置大倾角皮带机，可将料提升至+22.0m平台，主要运炉料。
两炉中间留3×3m的孔，供四层平台上的5t单梁吊吊运电极糊、电极壳及检修材料等。
（2）浇注冷却跨：
本车间为单层厂房，每一单元占地面积21×66=1386㎡，配有Q=20/5t、Lk=19.5m、jc=46%的双梁桥式起重机2台，轨面标高为+15.00m，本车跨除浇注作业外，在车间两头留有铁水包修砌作业区。
铁水包按每台电炉4只配备，硅铁锭模每台电炉按9个配备。
（3）成品跨：
车间为单层厂房，每一单元占地面积为24×66=1584㎡，Q=5t、Lk=22.5m双梁桥式起重机2台，轨面标高为+11.00m。
从浇注冷却跨出来的硅铁成大块状，通过平板车或者借用成品库的5t铲车堆放道成品跨，经过人工精整成80×80mm2的块状（或按用户要求），按吨袋成装，用叉车运至成品库贮藏，待运。
成品库为平房、砖混结构，水泥地面、有半月库存量设计。
表4-1各层平台布置
序号
平台层次（m）
主要设备
备注
1
一层：
±
2×31500KVA硅铁炉体，+2.7m为出铁平台、开堵眼机，动力变压器室，低压配电室，材料库等
±0.000mm布置出铁系统
2
二层：
+
6台捣炉机，短网把持器，烟罩，总控制室和计算机室，各操作平台
3
+
变压器和高压室、炉内水冷系统
每台电炉3台
4
三层：
+
设备检修平台，液压系统，气动系统
5
四层：
+
电极支撑平台，吊挂钢平台、炉顶加料仓
13个，焊接电极壳和加电极糊
6
屋顶：
+
10t单梁起重机（轨面标高+28.00mm）
备一台5t单梁起重机
（4）变压器间：
+10.7m平台上安置变压器及强油水冷器，+10.7m平面设置一个进水口，将水送至三台强油水冷器冷却变压器。
变压器室墙开口2×2m2窗口，短网铜管通过窗口将电力送至炉内。
短网铜管的冷却，由水分配器引入变压器室，由胶管将水导入变压器的端子
上的水咀，进回水路各有43路
+6.5m平台设有总控制室、计算机室、低压电气操作室，内设动力柜1台、操作台1台，控制电炉的送电、压放、升降、调整电气参数。
本工程使用除尘装置回收的微硅粉，由于颗粒为μm，必须采用加密技术装袋，单独设立库房。
电炉工艺参数
1）电炉工艺参数
表4-231500KVA硅铁电炉工艺参数
序号
名称
单位
数量
备注
1
电极直径
mm
Φ1380
2
炉膛直径
mm
Φ7800
3
炉膛深度
mm
2800
4
炉壳直径
mm
Φ9400
5
炉壳高度
mm
5600
6
电极极心圆直径
mm
Φ3400±100
7
出铁口数量/夹角
2/120°
8
半封闭矮烟罩直径/高度
mm/mm
Φ11000/2600
9
电极行程
mm
1200
10
电极升降速度
m/min
11
电极电流密度
A/cm2
12
自然功率因素
COSΦ
≥
13
电极铜瓦数量
块/相电极
8
2）电炉变压器参数采用目前较先进壳式铜管侧出线节能单相变压器。
炉子按110KV进线
考虑，其主要技术参数见表4-3
表4-3电炉变压器参数
序号
项目
参数
1
型号
HKDSPZ-10500kVA/110kV，3台
2
额定容量
10500KVA，+20%过载能力
3
一次电压
110kV
4
二次电压及级差
133V～198V～249V，36级，级差3V
5
低压侧额定电压
188V
6
二次额定电流
阻抗电压
198V时，ek%≤6%，内部线圈阻抗不大于5%。
冷却方式
OFWF
联结方式
Dd0，Ii0
调压方式
电动有载调压
绝缘水平
L1200Ac85
出线端子
侧出线16个出线端子?
80×10铜管,有效长度200mm
主要生产设备硅铁电炉主要设备包括原料配料、上下料系统、电炉主体设备以及其它辅助设备。
31500KVA硅铁电炉采用矮烟罩半封闭式炉型，主体设备由以下几部分组成：
炉体（包括炉壳、炉衬）、矮烟罩、炉前排烟系统及烟道、组合式电极把持器、电极自动压放装置、炉内布料系统、二次母线系统、电炉水冷系统、液压气动系统、炉前系统设备等，辅助设备有双梁桥式起重机等。
硅铁生产主要设备见表4-4。
表4-4电炉主要设备明细表
序号
名称与规格
数量
备注
一
炉子主体设备
1
炉壳及炉体
2套
2
砌炉耐火及绝缘材料
2套
3
排烟系统
2套
4
短网
2套
5
把持器系统
6套
6
液压系统、气动系统
各2套
二
炉子辅助设备
1
配料系统
1套
2
布料系统
2套
3
上料系统
2套
4
下料系统
2套
三
出铁系统
2套
四
除尘、余热回收系统
2套
五
起重设备
1
双梁桥式吊车Q=20t/5t,L=19.5m
2台
冶金A7
2
双梁桥式起重机Q=5t,L=22.5m
2台
3
单梁桥式起重机Q1t,L=16.5m
2台
六
运输计量设备
1
电子汽车衡SCS-100
2
装载机50型
七
电气
1
低压进线、配电、补偿柜等
1套
2
动力变压器S9-1600/10/
2台
3
电炉变压器10500KVA/110KV
6台
或使用35KV进线变压器
4
高电配电柜、补偿电容器等
2套
八
全自动操作控制系
1套
九
机修、电极壳制造
1套
5公用及辅助设施
土建工程
本项目土建工程主要有主厂房（电炉冶炼跨、浇注冷却间、成品跨、电控室等），机修车间，电极糊库，微硅粉库房，兰炭棚，含铁料棚，低压除尘控制室，循环水池及泵房，磅房，配电室，除尘设备基础，配料仓基础，硅石堆场及办公楼等多项附属工程。
电气
1）电源根据各专业提供的用电条件，本工程供电等级部分为一级、二级负荷，其余为三级。
电炉变压器用电引自上一级变电站，进线电压等级110KV（或35KV）；其余动力电采用双回路进线，进线电压等级为10KV。
2）供电方案
本工程拟建中心变电站一座，其中包括110KV开关站、10KV变配电室、补偿电容器室和值班室等。
自动化仪表
本工程生产过程使用计算机自动控制，简单、可靠，自动化水平高。
可根据生产状况进一步优化控制和模型算法，生产自动化控制系统要实现自动配料、电极自动压放和升降、电炉的功率自动调节等，主要功能如下：
1）自动配料控制系统，自动称量系统；
2）电极升降自动控制系统；
3）电极压放自动控制系统；
4）烟气量检测自动控制系统；
5）辅助控制系统；
6）HMI人机界面系统。
给排水
全厂生产、生活、消防供水经净化处理达标后，由水泵加压引入本工程厂内生产、消防水池。
供水水质满足生活饮用水标准和工业用水标准，水量满足全厂最大时用水要求。
给水系统分为：
生产、消防给水系统；生活给水系统；循环给水系统；电炉安全供水系统。
全厂生产排污与生活排水（生活污水经化粪池）汇集后排入厂区排水管网至厂外污水处理站达标
后外排
烟气除尘及余热回收
1）工艺说明
2×31500KVA硅铁电炉配置2套余热回收、烟气除尘装置，详见方案余热回收、除尘装置平面、断面图。
电炉余热回收与烟气净化工艺流程图：
2）设备组成余热锅炉系统及烟气除尘系统。
机修、电极壳制造及化验
1）机修、电极壳制造机修车间主要承担电极壳制造和部分设备的备品备件加工制作，同时承担电炉车间机械设备的维修和日常维护工作，正常生产期间设有值班维修工、值班电工。
维修车间配有加工制作电极壳的专用设备剪板机、卷板机及维修用的电焊机、砂轮机、台钻等设备。
2）化验
化验室主要承担硅铁合金生产原材料（硅石、铁合金兰炭、电极糊）
及硅铁产品的炉前快速分析、出厂产品检验分析、化验Si、AL等元素
6劳动定员
本设计定员参照有关冶金企业劳动定额标准，结合本工程实际情况编制，连续生产岗位仍按三班编制，本工程劳动定员180人，其中生产工人210人，管理及后勤等30人。
7节能降耗
一般来讲，用一般炭质还原剂冶炼硅75，电耗为8500-10000KWh/t。
我国《铁合金行业准入条件（2008年修订）》中要求新建硅铁项目FeSi75冶炼电耗不高于8500KWh/t。
本项目冶炼电耗完全满足这一要求。
本项目采用的节能降耗措施包括：
1）原料节能措施：
选用主要成分高、杂质含量低、粒度适宜、物理性能良好的精料，原料采用水洗、破碎筛分等选料措施；
2）减少电损，提高电效率，提高功率因数：
①选用磁损、涡流损失小的变压器，变压器强制冷却，变压器对称布置、Dd0联接；②铜管式短网，同相逆并联技术水冷电缆，锻造铜瓦，炉子低压功率补偿，可使功率因数从提高到以上；③选用开赌眼机替代烧穿器，减少电量消耗，炉体及各绝缘处绝缘良好；
3）减少炉口热损失：
①电极插入深度自动控制，保证电极深度合适；②捣炉机快速捣炉，减少操作热损；
4）减少炉衬热损：
大炉壳设计，炉衬保温层加厚，定期用石灰浆涂抹炉壳，减少热损；
5）减少炉气带走热量，并进行安装余热回收装置，进行余热回收利用；
6）采用铁水包煤气烘烤技术，减少铁水包热损。
8环境保护
1）采用在线余热回收及烟气除尘装置，处理后烟气粉尘浓度30mg/m3，
满足国家要求；
2）采用无渣法冶炼，产生的少量废渣外销，可作为水泥厂原料；
3）生产用水循环使用，不对外排放；
4）厂区噪音75dB，风机均安装有消音器，各操作岗位均设有隔音操作室。
9投资估算及建设进度
本工程建设投资总额为万元。
投资估算表9-1
表9-1建设估算表
序号
项目名称
投资额
（万元）
备注
1
炉子设备（两台）
包括配料、上料、出铁、浇铸
2
供配电
1930
不含110变电站
3
总图运输
390
不含余热发电
4
余热回收及烟气除尘
1100
5
给排水
267
6
采暖通风
385
7
机修车间、化验室
136
8
绿化
80
9
安全卫生
110
10
消防
80
11
土建工程
总计
建设总工期12个月，其中设计准备阶段1个月，施工设计5个月，施
工6个月
升级会员 