12500KVA工業(yè)硅礦熱爐地設(shè)計(jì)
《12500KVA工業(yè)硅礦熱爐地設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《12500KVA工業(yè)硅礦熱爐地設(shè)計(jì)(22頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、word 第五章 工業(yè)硅冶煉能源節(jié)約技術(shù)的研究 能源安全已構(gòu)成我國(guó)整體戰(zhàn)略安全的一個(gè)極大隱患,成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)開(kāi)展的瓶頸。我國(guó)人均煤炭、石油、天然氣資源量?jī)H為世界平均水平的60%、10%和5%。目前,我國(guó)已成為世界第二大能源消費(fèi)國(guó)和第二大石油消費(fèi)國(guó),能源供給緊X局面日趨嚴(yán)重[81]。 與此同時(shí),我國(guó)也存在嚴(yán)重能源利用效率低的問(wèn)題。近年來(lái)的快速增長(zhǎng)在很大程度上是靠消耗大量物質(zhì)資源實(shí)現(xiàn)的。我國(guó)單位產(chǎn)出的能耗和資源消耗水平明顯高于國(guó)際先進(jìn)水平,如火電供煤消耗高達(dá)22.5%,噸鋼可比能耗高21%,水泥綜合能耗高達(dá)45%。據(jù)測(cè)算,我國(guó)每創(chuàng)造一美元GDP所消耗的能源是美國(guó)的4.3倍,是日本的11
2、.5倍。能源利用率僅為美國(guó)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(guó)開(kāi)展中的刻不容緩的任務(wù)。 工業(yè)硅生產(chǎn)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(guó)年產(chǎn)100萬(wàn)噸工業(yè)硅需要13億KWh以上。而國(guó)外先進(jìn)水平噸硅消耗量為11000KWh,我國(guó)工業(yè)硅電耗比國(guó)外先進(jìn)水平高10—20%,能源節(jié)約潛力仍很大〔預(yù)計(jì)年節(jié)約0.2億KWh,相當(dāng)0.1億元〕。另外,國(guó)外先進(jìn)水平也不是最理想的能耗水平,我國(guó)如能在國(guó)外先進(jìn)水平根底上再配以精工細(xì)作,噸硅消耗量應(yīng)該在10000—11000KWh間。 我國(guó)工業(yè)硅生產(chǎn)能源消耗高主要是因?yàn)樵O(shè)計(jì)上不合理、控
3、制水平與管理水平不高。設(shè)計(jì)上不合理表現(xiàn)在我國(guó)普遍使用的是6300KVA左右的小爐型〔散熱大、產(chǎn)量低〕、爐型設(shè)計(jì)上為隔熱措施不嚴(yán)密、電路設(shè)計(jì)不合理、極心圓尺寸大小不合理等許多細(xì)節(jié)方面??刂扑讲桓弑憩F(xiàn)在人工操作X圍大、爐況穩(wěn)定性差、造成因調(diào)整爐況波動(dòng)費(fèi)時(shí)較長(zhǎng)而使得非生產(chǎn)性能耗損失大。管理水平不高表現(xiàn)在管理上不嚴(yán)、制度不健全、操作細(xì)節(jié)缺乏,造成物資或能源上的消耗浪費(fèi)。 目前工業(yè)硅生產(chǎn)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良短網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、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〕 改變爐內(nèi)反響機(jī)
4、制;7〕改變?cè)闲阅芊较颍?〕采用自動(dòng)控制方向;9〕管理制度建設(shè)方向。由于上述諸多途徑尚處于討論階段,形成固定技術(shù)并推廣者僅有短網(wǎng)改良、管理制度建設(shè)上,許多技術(shù)細(xì)節(jié)缺乏,因此真正意義上可以直接使用的工業(yè)硅生產(chǎn)中能源節(jié)約技術(shù)還需要研究與試驗(yàn)。 經(jīng)過(guò)多年的摸索探討,目前我國(guó)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(shù)或措施也比擬成熟如改良短網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、使用優(yōu)質(zhì)導(dǎo)電材質(zhì)、采用低壓補(bǔ)償技術(shù)、改善電參數(shù)等方面。但是,我國(guó)工業(yè)硅電弧爐的熱效率普遍比擬低,這是導(dǎo)致我國(guó)工業(yè)硅生產(chǎn)能耗高、能源利用效率低的主要原因,表5-1是我國(guó)某廠6300KVA電弧爐的熱平衡分析表[21]。 表5-1 我國(guó)某
5、廠6300KVA電弧爐的熱平衡分析 熱收入項(xiàng) 熱量〔千卡/h〕 百分比 熱支出項(xiàng) 熱量〔千卡/h〕 百分比 1、電熱能 4324940 1、氧化物復(fù)原耗熱 1834462 2、電極氧化熱 100680 2、金屬硅帶走熱 269456 3、復(fù)原劑反響放熱 80520 3、逸出氣體帶走熱 826633 4、爐面散熱 269333 5、爐體散熱 166448 6、短網(wǎng)熱損失 336738 7、冷卻水帶走熱 750000 8、其他 53370
6、 合計(jì) 4506140 100 4506140 100 從表5-1可以看出6300KVA電弧爐在工業(yè)硅生產(chǎn)過(guò)程中,電效率為92.21%,熱效率為65%,能源大局部由于熱效率低而被損失掉,損失途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(guò)程中的熱效率應(yīng)當(dāng)是今后研究的重點(diǎn)。 在本文研究中,我主要從提高工業(yè)硅礦熱爐冶煉過(guò)程中的熱效率角度來(lái)研究工業(yè)硅冶煉能源節(jié)約技術(shù)。 提高工業(yè)硅冶煉能源的熱效率是一項(xiàng)綜合性能源節(jié)約技術(shù),它應(yīng)當(dāng)包括所有能夠能夠提高熱效率、減少熱損失的技術(shù)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
7、向、余熱利用化方向、隔熱設(shè)計(jì)技術(shù)四個(gè)方面來(lái)提高工業(yè)硅冶煉過(guò)程中的熱效率。因?yàn)閺谋?-1可以看出,工業(yè)硅礦熱爐熱效率低就是因?yàn)橐莩鰵怏w帶走熱、爐面散熱、爐體散熱、短網(wǎng)熱損失、冷卻水帶走熱這五個(gè)方面熱損失大。 爐型大型化如此單位熱容率增大,能量供給集中,通過(guò)外圍外表單位面積散熱小、爐子熱穩(wěn)定增強(qiáng),有利于降低熱損失。同時(shí)爐型大型化也是今后工業(yè)硅行業(yè)開(kāi)展的方向,大型爐具有熱容量大、產(chǎn)量高、有利于二次精煉提高產(chǎn)品質(zhì)量、單位產(chǎn)品本錢(qián)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(zhǎng)期開(kāi)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
8、損失,而且也可以減少煙氣從6個(gè)爐門(mén)逸出帶走的熱,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,煙氣帶走熱占據(jù)了供給總熱量的18.35%,這局部熱量又被散發(fā)到大氣中,造成了能源損耗,致使能源利用率低,國(guó)內(nèi)某某鋼鐵研究某某曾經(jīng)依據(jù)鋼鐵行業(yè)余熱利用方式設(shè)計(jì)過(guò)余熱回收裝置,在某廠應(yīng)用取得較好的使用效果,但是由于該余熱回收裝置初期投資過(guò)大,國(guó)內(nèi)工業(yè)硅企業(yè)又大多數(shù)是私營(yíng)企業(yè),他們不愿意做這么大的投資,所以研究一種新型低造價(jià)、多用途、適用于大多數(shù)企業(yè)的余熱利用裝置〔熱材聯(lián)產(chǎn)裝置〕很有必要,開(kāi)辟一條已經(jīng)被浪費(fèi)掉的巨大熱能集熱道路具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。 科技每時(shí)每刻都
9、在變化,上世紀(jì)60年代所作的設(shè)計(jì)不應(yīng)當(dāng)在這個(gè)世紀(jì)仍然被當(dāng)作模X來(lái)應(yīng)用。當(dāng)前,由于國(guó)內(nèi)沒(méi)有實(shí)力研究機(jī)構(gòu)來(lái)重新對(duì)上世紀(jì)60年代所作的工業(yè)礦熱爐設(shè)計(jì)作改良,致使大多數(shù)企業(yè)仍用老的設(shè)計(jì)來(lái)建爐子,并且施工隊(duì)伍都非正規(guī)研究機(jī)構(gòu)或有能力去開(kāi)發(fā)建設(shè)新型爐子,所以我國(guó)目前的工業(yè)硅礦熱爐普遍都能耗高、設(shè)計(jì)未能跟上時(shí)代開(kāi)展的需要。問(wèn)題的重要一方面反映在爐體隔熱設(shè)計(jì)多年來(lái)沒(méi)有多大改變,普遍使用的是碳磚層、耐火磚層、纖維板、鋼板四層結(jié)構(gòu),隨著科技的開(kāi)展這種結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)革新,因?yàn)閲?guó)際國(guó)內(nèi)新材料領(lǐng)域發(fā)生的一系列創(chuàng)新已經(jīng)給我們帶來(lái)了重新設(shè)計(jì)爐體結(jié)構(gòu)的機(jī)遇。 上述四個(gè)以提高工業(yè)硅冶煉能源的熱效率為目的的研究是目前工業(yè)硅冶煉能源節(jié)
10、約方面尚未涉與完善但又非常重要的領(lǐng)域,需要既具備豐富的科學(xué)理論知識(shí)、又掌握國(guó)際國(guó)內(nèi)工業(yè)硅冶煉情況的人員才能完成,它涉與到的冶金、工藝、傳熱、設(shè)備、設(shè)計(jì)等多方面的知識(shí)與創(chuàng)新要求,使得這方面的工作既具體又復(fù)雜、既藝術(shù)又有意義。 本項(xiàng)工作采用如下設(shè)計(jì)規(guī)X: 《中國(guó)節(jié)能技術(shù)政策大綱》〔2005〕; 《冶金企業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》〔1988〕; 《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)X》〔GBJ16-87〕; 《工業(yè)爐窯大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》〔GB9078-1996〕; 《工業(yè)爐砌筑工程施工與驗(yàn)收規(guī)X》〔GB50211-2004〕。 大容量礦熱爐具有單爐產(chǎn)量大、能量供給均衡性好、便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化
11、、便于余熱綜合利用、熱穩(wěn)定性好、便于操作等一系列優(yōu)點(diǎn),是業(yè)界一致認(rèn)可的礦熱爐開(kāi)展的方向。為了促進(jìn)國(guó)內(nèi)工業(yè)硅行業(yè)冶煉水平的提高和設(shè)備裝備的現(xiàn)代化,因此此次設(shè)計(jì)采用12500KVA容量的礦熱爐變壓器。 12500KVA礦熱爐變壓器具體技術(shù)參數(shù)如下: 型號(hào):HKSSPZ20-12500/35殼式強(qiáng)油水冷礦熱爐變壓器; 額定容量:12500KVA,可超載30%; 冷卻方式:OFWF; 一次電壓〔KV〕:35; 二次額定電壓〔V〕:151; 二次電壓〔V〕:175,172,169,166,163,160,157,154,151,148,145,142,139,136
12、,133共15檔; 阻抗電壓〔短路電壓〕:ex%=4-6%。 在工業(yè)硅冶煉過(guò)程中礦熱爐的狀態(tài)與電氣參數(shù)的變化密切相關(guān),控制最優(yōu)的供電制度對(duì)保證取得好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)十分重要。 一般而言,提高礦熱爐的二次電壓在功率一定情況下電流就可以降下來(lái),這有利于提高線路功率因數(shù)和減少電損失,但是過(guò)分提高礦熱爐電壓,電極就不能深插,爐膛料面就會(huì)過(guò)熱,熱損失增加,硅回收率降低,因此每臺(tái)電爐都有其適宜的二次電壓值。在設(shè)計(jì)電爐時(shí)往往利用米古林斯基公式[68、83]來(lái)確定礦熱爐正常工作時(shí)的二次電壓: V2=KP1/3 式中:K為電壓系數(shù),取6.0-7.5;P是變壓器額定功率,KVA。 因此這次設(shè)
13、計(jì)時(shí)取二次電壓V2×125001/3≈151V, 二次電流I2==47795.2A。 正確設(shè)計(jì)礦熱爐的結(jié)構(gòu)是保障礦熱爐工作性能的先決條件,是設(shè)計(jì)工作者面臨的最大困難。好的礦熱爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅有利于爐子保障高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低能耗、少故障的生產(chǎn),而且有利于節(jié)約筑爐本錢(qián)、方便其它設(shè)備布置、保證操作順暢。 1、電極直徑的選取 在確定礦熱爐其它結(jié)構(gòu)尺寸之前,必須先確定電極直徑,它決定著礦熱爐其它結(jié)構(gòu)尺寸的大小。電極直徑有許多計(jì)算方法,一般根據(jù)電極電流和電極電流密度確定: d==102.4cm=1024mm, 式中I2為電極電流,A,△I2,取5.8計(jì)算。 根據(jù)國(guó)內(nèi)
14、廠家生產(chǎn)碳素電極的標(biāo)準(zhǔn),取電極直徑為1050mm。 2、極心圓直徑計(jì)算 極心圓直徑是一個(gè)對(duì)冶煉過(guò)程有很大影響的設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù),電極極心圓直徑選得適當(dāng)〔圖5-1〕,三根電極電弧作用區(qū)域局部剛好相交于爐心,各電極反響區(qū)既相互相連又重疊局部最小,在這種情況下,爐內(nèi)熱量分配合理,坩堝熔池最大,吃料均勻,爐況穩(wěn)定,爐況也易于調(diào)節(jié)。如果一設(shè)計(jì)就不適當(dāng),如此熱量不是過(guò)分集中〔圖5-2〕就是熱量分散〔圖5-3〕,這都會(huì)造成爐況調(diào)節(jié)頻繁或根本無(wú)法調(diào)節(jié)的嚴(yán)重錯(cuò)誤。 設(shè)計(jì)中極心圓直徑可按下式計(jì)算: Dg×1050=2415mm 式中a為極心圓倍數(shù),a=2.2-2.3,這里取2
15、.3計(jì)算。 結(jié)合礦熱爐容量、可調(diào)極心圓X圍、實(shí)際電氣參數(shù)調(diào)節(jié)空間這里取極心圓直徑為2500mm。 圖5-1 極心圓適當(dāng) 圖5-2 極心圓過(guò)小 圖5-3 極心圓過(guò)大 3、爐膛內(nèi)徑計(jì)算 在選擇爐膛內(nèi)徑時(shí),要保證電流流過(guò)電極—爐料—爐壁時(shí)所受的阻力大于經(jīng)過(guò)電極—爐料—電極或爐底時(shí)所受的阻力。否如此,爐膛內(nèi)徑選擇尺寸過(guò)大,礦熱爐外表散熱面積大,復(fù)原劑燒損嚴(yán)重,出硅口溫度低,出硅困難,爐況會(huì)惡化。爐膛內(nèi)徑選擇過(guò)小,電極—爐料—爐壁回路上通過(guò)的電流增加,反響區(qū)偏向爐壁,將使?fàn)t內(nèi)熱量分散,爐心反響區(qū)溫度低,爐壁腐蝕嚴(yán)重,爐況也會(huì)惡化。 爐膛內(nèi)徑可按下面經(jīng)驗(yàn)公式
16、計(jì)算: Dn×1050=6090mm 式中r為爐膛內(nèi)徑倍數(shù),r=5.8-6.0,這里取5.8。 爐膛內(nèi)徑這次設(shè)計(jì)中取為6200mm。 4、爐膛深度計(jì)算 在選擇爐膛深度時(shí),要保證電極端部與爐底之間有一定的距離、電極有效插入的深度和料層有一定的厚度。爐膛深度假如過(guò)深,電極與爐底距離遠(yuǎn),電極不能深插,高溫區(qū)上移,爐底溫度低,爐底SiC會(huì)沉積,爐底上抬,堵塞出硅口,爐況變差。爐膛深度假如太淺,料層厚度將很薄,爐口溫度升高,硅揮發(fā)損失增加,容易露弧操作,能耗增大。 適宜的爐膛深度可按下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算: h=β×1050=2625
17、mm 式中β為爐膛深度倍數(shù),β=2.5-2.8,這里取2.5。 爐膛深度這次設(shè)計(jì)中取為2700mm。 5、爐襯與爐底的結(jié)構(gòu)、尺寸與材料選擇 一般而言,爐襯、爐底結(jié)構(gòu)包含了工作層、保溫層、隔熱層、絕熱層、鋼板層5個(gè)主要層次,但是每個(gè)層次的具體尺寸卻是很有技術(shù)含量的,因?yàn)檫@涉與到筑爐本錢(qián)、爐子性能、爐子壽命等許多經(jīng)濟(jì)因素。 爐襯厚度過(guò)厚,引起筑爐本錢(qián)上升,占地面積擴(kuò)大,爐襯外表積增加,散熱面積也增大;爐襯厚度過(guò)薄,抑或爐襯強(qiáng)度不夠,抑或無(wú)法保溫。爐底厚度亦是如此。 國(guó)內(nèi)外對(duì)爐襯、爐底散熱強(qiáng)度計(jì)算明確,保持爐襯與爐底熱損失為2-4%是合理的X圍內(nèi)[84],或者保持爐襯外表溫度在70-12
18、0℃是允許的。因此按照這個(gè)條件以與結(jié)合所選擇材料的使用溫度,根據(jù)傳熱學(xué)知識(shí)可確定爐襯與爐底工作層、保溫層、隔熱層、絕熱層的厚度,鋼板層的厚度根據(jù)強(qiáng)度需要而定。 ?k〕、隔熱層使用納米隔熱材料、絕熱層使用復(fù)合硅酸鋁纖維毯、鋼板層選用14mm厚的普通鋼〔爐底鋼板厚18mm〕,如圖5-4。 1電極孔 2煙罩上蓋板 3煙囪孔 4冷卻水道 5觀測(cè)孔 6搗料爐門(mén) 7紅磚 8隔熱耐火磚 9納米絕熱材料 10復(fù)合硅酸鋁纖維毯 11鋼板 12出硅口 13高鋁磚 14自焙炭磚 圖5-4 12500KVA工業(yè)硅礦熱爐結(jié)構(gòu)圖 6、出硅口位置、結(jié)構(gòu)、尺寸與材料選擇 出硅口是礦熱爐上非常重要的一
19、個(gè)部位,它的位置、結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、材料選擇都是需要仔細(xì)斟酌的。位置布置不當(dāng),出硅口部位溫度低,出硅不暢或者是操作不方便;結(jié)構(gòu)形狀尺寸不當(dāng),也會(huì)導(dǎo)致出硅不暢或者封堵困難或者出硅時(shí)間延長(zhǎng);材料選擇不當(dāng),容易氧化腐蝕,維修頻繁。 在這次設(shè)計(jì)中,出硅口設(shè)計(jì)二個(gè),每個(gè)出硅口水平位置與爐底齊平并比爐底水平線下傾斜3℃,角度位置它處于爐心與電極中心兩點(diǎn)的延長(zhǎng)線與爐壁的焦點(diǎn)上。出硅口應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成圓形,便于燒穿與封堵,尺寸根據(jù)出硅時(shí)間要求計(jì)算并結(jié)合實(shí)際操作需要來(lái)決定大小為直徑100-120mm,材料選擇上容易氧化的外側(cè)使用石英材料與碳糊。 7、爐門(mén)結(jié)構(gòu)、尺寸與材料選擇 大容量爐最大的問(wèn)題是爐緣距離爐心遠(yuǎn),上
20、料困難,特別是國(guó)內(nèi)強(qiáng)調(diào)以人工精細(xì)加料來(lái)取得好質(zhì)量與低能耗產(chǎn)品的觀點(diǎn)下,普遍認(rèn)為在大容量爐子在國(guó)內(nèi)不如6300KVA爐子的性能,因此一次又一次的阻礙了投資方建造大容量爐子的熱情。我們?cè)谶@次設(shè)計(jì)中僅設(shè)計(jì)了3個(gè)搗料爐門(mén),上料操作通過(guò)采用前述第三章開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的自動(dòng)上料系統(tǒng)來(lái)完成,克制了大容量爐存在的最大惱人的問(wèn)題。自動(dòng)上料裝置將料布放在料面各處,搗爐功能通過(guò)窺視孔根據(jù)需要打開(kāi)搗料爐門(mén)進(jìn)展搗爐操作。搗爐爐門(mén)門(mén)檻下部與爐沿等高,門(mén)檻長(zhǎng)1200mm,高1500mm,使用單獨(dú)水冷結(jié)構(gòu)。不需要搗爐時(shí),爐門(mén)關(guān)上,密閉冶煉。 8、煙罩結(jié)構(gòu)、尺寸與材料選擇 大容量礦熱爐爐膛尺寸跨度大,煙罩設(shè)計(jì)較困難,同時(shí)從煙罩通過(guò)
21、的電流大,處理不好渦流損失大。為了解決煙罩結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與防止渦流損失,我們采取用水冷鋼管〔防磁〕做骨架并起吊,上下蓋采用石板與水泥構(gòu)筑,用細(xì)鋼筋做支撐,既減輕了煙罩整體重量又防止了筑砌或制作上的不便。煙罩高度離爐沿2300mm,直徑與爐殼直徑等同,厚度160mm,上下蓋間通水冷卻。 設(shè)計(jì)完成以后有關(guān)該爐的技術(shù)參數(shù)與性能如下: 電極直徑:1050mm; 極心圓直徑:2500mm; 爐膛直徑:6200mm; 爐膛深度:2700mm; 爐殼直徑:8000mm; 爐殼高度:4618mm; 煙罩高度:2300mm; 理論日產(chǎn)量:20噸; 理論電單耗量:13000KVAh/噸。
22、 余能是在一定經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下,在能源利用設(shè)備中沒(méi)有被利用的能源,也就是多余、廢棄的能源。它包括高溫廢氣余熱、冷卻介質(zhì)余熱、廢汽廢水余熱、高溫產(chǎn)品和爐渣余熱、化學(xué)反響余熱、可燃廢氣廢液和廢料余熱以與高壓流體余壓等七種。其中最主要的是余熱。根據(jù)調(diào)查,各行業(yè)的余熱總資源約占其燃料消耗總量的17%~67%,可回收利用的余熱資源約為余熱總資源的60%[85]。余熱的回收利用途徑很多。一般說(shuō)來(lái),綜合利用余熱最好;其次是直接利用;第三是間接利用〔產(chǎn)生蒸汽、熱水和熱空氣〕。余熱蒸汽的合理利用順序是:1)動(dòng)力供熱聯(lián)合使用;2)發(fā)電供熱聯(lián)合使用;3)生產(chǎn)工藝使用;4)生活使用;5)冷凝發(fā)電用。余熱熱水的
23、合理利用順序是:1)供生產(chǎn)工藝常年使用;2)返回鍋爐使用;3)生活用。余熱空氣的合理利用順序是:1)生產(chǎn)用;2)暖通空調(diào)用;3)動(dòng)力用;4)發(fā)電用。但是這不是絕對(duì)的,需要每個(gè)工廠根據(jù)自己實(shí)際生產(chǎn)條件和需要而定。 在工業(yè)硅冶煉中所有能源供入項(xiàng)為電能和化學(xué)反響能,能源支出項(xiàng)為氧化物復(fù)原、金屬硅潛熱、逸出氣體、爐面、爐體、短網(wǎng)、冷卻水帶走熱。由于國(guó)內(nèi)外在電能節(jié)約方面研究得比擬多和透切,目前工業(yè)硅冶煉電效率根本都在92%以上。但是,電能最終要轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮懿攀欠错懰璧?,而從?-1可知,礦熱爐冶煉系統(tǒng)的熱效率一般僅有60-70%,因此,整個(gè)冶煉系統(tǒng)能源利用效率都低于70%,這樣大量的熱被逸出氣體、
24、爐面、爐體、短網(wǎng)、冷卻水、金屬硅所帶走和散失。 從表5-1可知,金屬硅帶走的熱占熱量總供入量的5.98%,即269456千卡/h。這局部熱是以金屬硅潛熱形式存在,硅液1600-1800℃,硅錠為常溫20-30℃℃升到100℃〕、加熱生活用水。 爐面損失的熱占總熱量的5.97%,即26933千卡/h,與金屬硅帶走的熱相當(dāng)。這局部熱總量大、能流持續(xù)平穩(wěn)、密度小,主要以熱輻射與對(duì)流形式損失,但是由于在爐口損失,受制于場(chǎng)地?zé)o法加以再利用,只能想方法減少其損失。節(jié)約方法是爐型密閉化、控制料面溫度、料面燃燒狀況、厚料操作與防止刺火大量、屢次發(fā)生。 爐體損失的熱占總熱量的3.69%,即166448千卡
25、/h。這局部熱與料面損失的熱性質(zhì)一樣,它以熱傳導(dǎo)形式損失,利用也很困難,也只能想方法減少其損失。減少方法是加強(qiáng)爐體隔熱性能。 短網(wǎng)損失的熱占總熱量的7.47%,即336738千卡/h。這局部熱主要損失在電纜、銅瓦、電極對(duì)外熱輻射上,數(shù)量很大,但是受制于場(chǎng)地、能流密度小等限制,也是無(wú)法利用的熱損,只能想方法減少。減少方法就是縮短短網(wǎng),使用適當(dāng)電流冶煉,選用制造后導(dǎo)電性能好的短網(wǎng)。注意不能使用保溫材料包裹的方法,這樣會(huì)適得其反。 冷卻水帶走的熱占總熱量的16.46%,即750000千卡/h。這局部熱產(chǎn)生于變壓器、電纜母線、銅瓦,是種功能用水,一般要求入口20-30℃,出口30-40℃,水在循環(huán)
26、池中來(lái)回循環(huán)使用,所以冷卻水帶走的熱量雖然很大,但是不能夠被利用。這局部熱可以想方法減少,具體措施為:1)變壓器方面要求硅鋼片性能好,材料、制造都要選技術(shù)好的廠家來(lái)做。減少短網(wǎng)閃變,防止過(guò)大電流操作。2)電纜母線方面要求選用材料熱阻小并要求制造水平高的廠家來(lái)生產(chǎn),盡量減少電纜布置長(zhǎng)度,防止過(guò)大電流操作。3)銅瓦根本要求也如此,要求使用鍛造工藝制造。 逸出氣體〔煙氣〕帶走的熱量占總熱量的18.35%,即826633千卡/h。煙氣從爐內(nèi)部產(chǎn)生,透過(guò)料面以后,溫度在400-600℃,6300KVA的礦熱爐煙氣流量為4-8萬(wàn)NM3/h,煙氣成分為N2、O2、CO2、H2O與少量其他氣體。以往國(guó)內(nèi)企業(yè)
27、大多數(shù)直接排放,不僅污染了環(huán)境,而且造成能源損失。近年來(lái)在環(huán)保部門(mén)要求下,各企業(yè)相繼安裝了布袋除塵器。煙氣在進(jìn)入布袋除塵器之前溫度必須降到120℃以下,降溫措施為混風(fēng)冷卻、空冷、水冷,局部企業(yè)的水冷方式產(chǎn)生的熱水被用于生產(chǎn)〔洗原料、解凍〕或生活〔洗澡、洗碗〕,但是混風(fēng)方式占多數(shù),空冷也有少量,它們吸收或交換的熱都被再次損失掉。從當(dāng)前煙氣處理來(lái)看,煙氣余熱都沒(méi)有得到利用或很好的利用〔利用價(jià)值不高〕。 煙氣余熱利用是余熱種類(lèi)當(dāng)中最便于利用的一種形式,一般煙氣具有較高的溫度,流量較大,攜帶的熱量較多,回收利用方便〔用對(duì)流換熱即可回收〕,不受場(chǎng)地限制,轉(zhuǎn)換容易〔轉(zhuǎn)換為蒸汽〕。因此,對(duì)煙氣的余熱回
28、收應(yīng)好好的珍惜與做文章。煙氣余熱回收得到的能量利用方向?yàn)樯a(chǎn)用與生活用或者是二者聯(lián)合使用。生產(chǎn)用一是為本工藝流程服務(wù)如預(yù)熱物料、解凍,二是為其他工藝服務(wù)如余熱發(fā)電、烘干其他物料、加熱其他產(chǎn)品或是二者的復(fù)合。生活用一是洗澡洗碗,二是供暖制冷或是二者的復(fù)合。 在這里,我提出二種工業(yè)硅冶煉系統(tǒng)煙氣余熱利用方案:一是余熱發(fā)電綜合利用方案,二是余熱加熱配套產(chǎn)品綜合利用方案。 從一臺(tái)6300KVA工業(yè)硅礦熱爐中逸出的煙氣流量為4-8萬(wàn)NM3/h,煙氣溫度為400-600℃,400℃煙氣比熱為1.12 kJ/kg℃,密度1.295 kg/Nm3,煙氣相對(duì)于300℃時(shí)含熱量=Cp×ρ×Δ×4××℃升到
29、100℃℃升到290℃〔此為蒸汽發(fā)電要求過(guò)熱溫度〕Mpa,進(jìn)汽溫度250-290℃,排汽壓力0.15Mpa,抽汽壓力0.5Mpa,如此發(fā)電量可達(dá)1000KW。由此計(jì)算,設(shè)電價(jià)0.5元/度,如此一年〔7000小時(shí)〕發(fā)電可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益350萬(wàn)元。 為實(shí)現(xiàn)煙氣余熱發(fā)電,需要投資余熱鍋爐2臺(tái)30萬(wàn)、汽輪機(jī)1臺(tái)20萬(wàn)、發(fā)電機(jī)組1臺(tái)20萬(wàn)、變壓器2臺(tái)40萬(wàn)、控制柜假如干100萬(wàn)左右,總投資210萬(wàn)左右,承上述計(jì)算7個(gè)月即可收回投資。 對(duì)于上規(guī)模企業(yè),如有2臺(tái)以上6300KVA工業(yè)硅礦熱爐或者多臺(tái)12500KVA工業(yè)硅礦熱爐,如此上馬煙氣余熱發(fā)電項(xiàng)目更有價(jià)值與必要。因此,國(guó)內(nèi)投資者應(yīng)盡快打消煙氣余熱利用
30、是微不足道且費(fèi)事的念頭,重視余熱利用與投身國(guó)家能源節(jié)約行動(dòng)當(dāng)中。 按照上述煙氣余熱發(fā)電規(guī)劃,已經(jīng)被利用過(guò)的煙氣從余熱鍋爐出來(lái)后,溫度仍然有300℃,由于溫度較低,其熱能品位降低,利用難度加大。為充分利用好能源,提高能源利用效率,根據(jù)煙氣余熱梯級(jí)利用原理,其熱量可以被用來(lái)產(chǎn)生余熱鍋爐補(bǔ)汽。但是從補(bǔ)汽鍋爐出來(lái)的煙氣溫度仍然有200℃左右,這局部煙氣仍包含熱量,對(duì)此,這局部熱量可以用來(lái)產(chǎn)生熱水用于預(yù)熱物料、解凍〔北方地區(qū)〕、洗澡、洗碗用,然后被冷卻到120℃以下的煙氣可以符合標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)入布袋除塵器進(jìn)展處理。整個(gè)煙氣余熱發(fā)電綜合利用方案系統(tǒng)示意圖如圖5-5。圖5-5 煙氣余熱發(fā)電綜合利用方案系統(tǒng)示意圖
31、 該方案從能源利用與工藝角度來(lái)講,它能源利用比擬充分,能源利用率高,出口煙氣溫度能立即達(dá)到布袋塵除塵器的要求,不需要另外投資降溫裝置,工藝配合性好。但是從經(jīng)濟(jì)性角度來(lái)考慮,也許還有更好的方案。 工業(yè)硅礦熱爐煙氣寓含的大量熱量可以實(shí)現(xiàn)多種用途,除了發(fā)電之外,實(shí)際上,電還只是一種低附加值產(chǎn)品〔3600KJ熱量換成電為1度,產(chǎn)值為0.5元,而由于目前蒸汽發(fā)電效率為30-45%左右,所以要10000KJ熱量才換回0.5元〕。大家往往局限于原有的思維,一想到余熱利用就是發(fā)電、預(yù)熱產(chǎn)品、制冷供暖、燒水洗澡,對(duì)于開(kāi)拓創(chuàng)新利用余熱研究不夠。 我的看法是要用熱來(lái)轉(zhuǎn)換為另外一種產(chǎn)品,轉(zhuǎn)換形式并非
32、一定是從一種能源產(chǎn)品到另外一種能源產(chǎn)品,可以是一種能源產(chǎn)品到另外一種物質(zhì)產(chǎn)品,只要該物質(zhì)產(chǎn)品能與熱存在一定的聯(lián)系。對(duì)于煙氣余熱而言,就是要尋找到一種與這種中溫、低溫?zé)崮芟脒m應(yīng)的物質(zhì)產(chǎn)品。這種產(chǎn)品在化工、輕紡等領(lǐng)域廣泛存在,例如塑料生產(chǎn)、造紙、紡織、有色金屬蒸汽浸出等。另外要解放的一個(gè)思想是我本來(lái)是生產(chǎn)工業(yè)硅的,如果我為了利用余熱而去生產(chǎn)另外一個(gè)物質(zhì)產(chǎn)品造成投資過(guò)大或不應(yīng)有的多元化生產(chǎn)造成的精力分散問(wèn)題。其實(shí),生產(chǎn)該種產(chǎn)品如果叫投資過(guò)大,如此可以貸款融資解決〔因?yàn)槟惚緲I(yè)已經(jīng)立下根底,當(dāng)?shù)刭J款應(yīng)該不會(huì)再成問(wèn)題,也可通過(guò)股東融資比例分配來(lái)解決〕,如果生產(chǎn)該種產(chǎn)品帶來(lái)精力分散〔主要是市場(chǎng)開(kāi)拓上的分散〕
33、,這可以通過(guò)掛靠形式來(lái)解決〔比如自己主動(dòng)掛靠到該種產(chǎn)品行業(yè)中一個(gè)大型或中型廠家,由它解決市場(chǎng)問(wèn)題,自己只管生產(chǎn)〕。現(xiàn)在這個(gè)時(shí)代是合作時(shí)代,要把合作〔其實(shí)是資源合理組配〕放在觀念更新的第一位。當(dāng)投資者到某地去投資時(shí),該地已經(jīng)存在一定工業(yè)根底,如此可以把廠建造在該廠附近,為其提供煙氣余熱以生產(chǎn)該產(chǎn)品?;蛘呓Y(jié)合當(dāng)?shù)卣猩绦袨?,與被招進(jìn)來(lái)的企業(yè)聯(lián)合投資,本廠產(chǎn)生的煙氣余熱成為合作伙伴的供熱根底?;蛘呦嚷?lián)系某類(lèi)投資者〔比如塑料廠投資者〕,跟他協(xié)商好,共同投資于某地,共享煙氣余熱去生產(chǎn)一種新產(chǎn)品??傊?,作為投資者應(yīng)當(dāng)在煙氣余熱問(wèn)題上要全盤(pán)考慮,怕麻煩的可以請(qǐng)研究所、行業(yè)專(zhuān)家、投資顧問(wèn)、行業(yè)分析師代為考慮
34、要結(jié)合產(chǎn)品的具體類(lèi)型。 在工業(yè)生產(chǎn)中節(jié)能渠道根本分為三大類(lèi)。第一類(lèi)是先進(jìn)的技術(shù)工藝流程,第二類(lèi)是先進(jìn)精良生產(chǎn)設(shè)備,第三類(lèi)是優(yōu)良的節(jié)能材料。在這里我將重點(diǎn)研究節(jié)能材料在工業(yè)硅冶煉領(lǐng)域的應(yīng)用,這是在工業(yè)硅冶煉領(lǐng)域近年較少涉與與更新的方面,已經(jīng)與新材料、新技術(shù)不斷更新的今天不相適應(yīng)。 節(jié)能材料主要表現(xiàn)在材料的隔熱〔絕熱〕性能上,對(duì)于工業(yè)硅冶煉系統(tǒng)而言,材料隔熱性能好壞直接影響到礦熱爐的熱效率。從表5-1可見(jiàn),從礦熱爐爐體散發(fā)的熱損失為166448千卡/h,占總熱量收入項(xiàng)的3.69%〔這還是較低的,國(guó)內(nèi)大局部為6-8%〕,與國(guó)外相比存在1-2倍的差距。這主要是因?yàn)槲覈?guó)工業(yè)硅礦熱爐爐體結(jié)
35、構(gòu)與材料通常是工作層用碳磚〔上部用耐火磚〕,保溫層用耐火磚,絕熱層用石棉板或硅酸鋁纖維毯,保護(hù)層〔爐殼〕用鋼板的原因。這種結(jié)構(gòu)和材料構(gòu)成在今天看來(lái)已經(jīng)不合理〔但許多單位缺乏設(shè)計(jì)能力,仍在使用〕,原因一方面是我國(guó)礦熱爐使用的材料導(dǎo)熱系數(shù)大,隔熱性能差,另一方面由于在筑爐時(shí)沒(méi)有對(duì)材料結(jié)構(gòu)進(jìn)展合理設(shè)置,在同樣大小導(dǎo)熱系數(shù)材料條件下隔熱效果也不理想。因此,為提高礦熱爐熱效率而對(duì)礦熱爐爐體的結(jié)構(gòu)和用材進(jìn)展改革在目前相當(dāng)必要。 改革開(kāi)放以前,我國(guó)筑爐材料的品種非常單一,根本以天然礦物質(zhì)加工制品為主,工業(yè)硅礦熱爐筑爐時(shí)工作層主要是碳磚,保溫層主要是粘土磚,絕熱層主要是硅藻土、石棉板,而且各材料的適用性能也
36、比擬落后。隨著節(jié)能、降低本錢(qián)、新技術(shù)的應(yīng)用、其他領(lǐng)域?qū)Σ牧系奶囟ㄒ螅覈?guó)科研人員在吸收消化國(guó)外材料制造技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)的根底上,積極自主創(chuàng)新,開(kāi)展研究了一大批筑爐材料如陶瓷纖維、納米微孔隔熱材料、多層復(fù)合反射絕熱板、漂珠高強(qiáng)隔熱磚等。無(wú)論從高科技的航天器、小到手中的保暖杯,人們都對(duì)材料的導(dǎo)熱性能、強(qiáng)度要求等方面進(jìn)展了廣泛的研究和改良,直至今日,筑爐材料品種已大大得到豐富、產(chǎn)品的性能已得到大大提高,生產(chǎn)工藝不斷進(jìn)步、品種不斷更新,材料開(kāi)展逐漸走上科學(xué)精細(xì)開(kāi)展的道路。在工業(yè)硅礦熱爐筑爐中,我們應(yīng)當(dāng)積極應(yīng)用當(dāng)代科技成果,與時(shí)俱進(jìn)地革新改良礦熱爐的工作性能。 表5-2、表5-3、表5-4分別列出了當(dāng)今工
37、業(yè)硅礦熱爐筑爐時(shí)可供選用的工作層、保溫層、隔熱層與絕熱層用材。 表5-2 當(dāng)今工業(yè)硅礦熱爐筑爐時(shí)可供選用的工作層用材 名稱(chēng) 2kgf/cm2荷重軟化點(diǎn)(℃) 使用溫度 (℃) 常溫耐壓強(qiáng)度(kgf/cm2) 熱導(dǎo)率 〔w/m?℃〕 熱膨脹系數(shù)(℃) ×10-6 硅磚 1520-1620 1600-1650 175-500 碳磚 2000 2000 250-500 石墨磚 1800-1900 2000 250 碳化硅磚 1500-1700 1600 550-750 14.2(600℃) 11.9(800℃)
38、10.9(1000℃) 表5-3 當(dāng)今工業(yè)硅礦熱爐筑爐時(shí)可供選用的保溫層〔鞏固層〕用材 名稱(chēng) 密度〔g/cm3〕 使用溫度 (℃) 常溫耐壓強(qiáng)度(kgf/cm2) 熱導(dǎo)率 〔w/m?℃〕 粘土磚 1400 150-300 高鋁磚 1500 390-490 剛玉磚 1700 200-700 硅磚 1600-1650 175-500 碳化硅磚 1600 550-750 14.2(600℃) 11.9(800℃) 10.9(1000℃) 剛玉莫來(lái)石磚 1800 200-500 普通型耐火澆
39、注料 1400 295 輕質(zhì)隔熱磚 1400 高鋁質(zhì)隔熱耐火磚 1400 8-40 注:堿性耐火材料如鎂磚、鎂鋁磚、白云石磚、鎂鉻磚、鎂橄欖石磚、氧化鈣質(zhì)磚等不能用于工業(yè)硅礦熱爐。 表5-4 當(dāng)今工業(yè)硅礦熱爐筑爐時(shí)可供選用的隔熱層與絕熱層用材 名稱(chēng) 導(dǎo)熱系數(shù) 比重kg/m3 使用溫度??oC 石棉板 1100 1700 <1300 600 硅酸鋁纖維毯 128 1200 復(fù)合硅酸鋁纖維毯 45-100 600 硅藻土 500-700 1000 膨脹珍珠巖 40-500 800
40、 蛭石 80-900 1100 泡沫玻璃 155-200 450 泡沫石棉 20-22 500 微孔硅酸鈣 140-270 1000 礦渣棉 77-160 650 巖棉制品 80-150 700 玻璃棉 48 350 陶瓷纖維毯 2600 1260-1600 空心微珠 50-200 800 納米微孔隔熱材料 400-500 1000 各種反射涂料 0.03,80-90%的反射率 450-1500 150-1800 表5-2、表5-3、表5-4中,有許多是上世紀(jì)80年代后開(kāi)發(fā)制造出來(lái)的
41、材料,材料品種與性能與其80年代前有很大的改變,例如高鋁磚是德國(guó)奧托焦炭公司1956年前后開(kāi)發(fā)出來(lái)的,其強(qiáng)度與導(dǎo)熱系數(shù)與今天高鋁磚的性能相距較遠(yuǎn),當(dāng)時(shí)其高鋁磚作為煉焦?fàn)t槍其強(qiáng)度較松散,承受壓力大約為100-200 kgf/cm2,導(dǎo)熱系數(shù)為3.47 w/m?℃。硅酸鋁纖維毯作為廣泛應(yīng)用的爐體保溫材料,我國(guó)1971研制成功,到1990年代前,其品種單一,性能也不好,但是現(xiàn)在生產(chǎn)企業(yè)200家左右,總生產(chǎn)能力超過(guò)4萬(wàn)噸/年,品種繁多,包括普通硅酸鋁纖維、高純硅酸鋁纖維、高鋁纖維、多晶莫來(lái)石纖維、多晶氧化鋁纖維和多晶氧化鋯纖維等??招奈⒅楸夭牧鲜橇硪环N最近開(kāi)發(fā)出來(lái)的保溫材料,它是一種以電廠粉煤灰微珠
42、和膨脹珍珠巖為基料,配以專(zhuān)用粘結(jié)劑,經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后制成的輕質(zhì)成型料。據(jù)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道,粉煤灰中的一種空心微珠是在粉煤燃燒時(shí),在爐溫超過(guò)1350~1500℃的高暖區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的一種中空球形圓珠,其內(nèi)部包含有氮和二氧化碳等氣體,其外表耐磨性好,壓強(qiáng)高,并有很好的耐酸性,是一種新興的多功能材料。經(jīng)試驗(yàn)研究明確,空心微珠具有顆粒小、質(zhì)輕、中空、隔音、隔熱、耐高溫、絕緣、耐低溫、耐磨、強(qiáng)度高等優(yōu)異的多功能特性。另外現(xiàn)代筑爐與建筑還廣泛使用薄層隔熱保溫材料——反射絕熱涂料。上世紀(jì)90年代,美國(guó)國(guó)家航空航天局的科技人員為解決航天飛行器的傳熱控制問(wèn)題開(kāi)發(fā)了一種太空絕熱瓷層(Therma-Cover),我國(guó)于
43、2001年也開(kāi)發(fā)成功,在現(xiàn)代筑爐中已經(jīng)開(kāi)始廣泛使用。這種材料由一些懸浮于惰性乳膠中的微小陶瓷顆粒構(gòu)成,具有高反射率、高輻射率、低導(dǎo)熱系數(shù)、低蓄熱系數(shù)等熱工性能,只要在外表噴涂0.3-0.5毫米涂層,就能有效抑制露天常溫物體受太陽(yáng)輻射熱和紅外輻射熱,抑制效率達(dá)90%左右。 科技進(jìn)步為我們提供了更好的、更多的筑爐材料,我們必須切合順應(yīng)當(dāng)前條件,更好的利用這些條件為能源節(jié)約服務(wù)。 在利用這些筑爐材料時(shí),除了節(jié)能方面的考慮之外,還必須考慮它在爐襯中的用途所帶來(lái)的強(qiáng)度、使用溫度、膨脹特性、耐腐蝕性、價(jià)格等因素。 對(duì)工業(yè)硅礦熱爐的工作層來(lái)說(shuō),它要求: 1、耐火度高。因工業(yè)硅冶煉溫度在1800-22
44、00℃之間,工作層爐壁與爐底溫度1800℃左右,材料應(yīng)該有足夠高的軟化、熔化溫度。 2、耐熱強(qiáng)度高。在高溫下,材料應(yīng)該還能夠承受爐子載荷、操作中產(chǎn)生的機(jī)械力、熱膨脹力的作用而不變形、開(kāi)裂。 3、導(dǎo)熱系數(shù)低。從工作層開(kāi)始就應(yīng)該具備優(yōu)良的隔熱性能,才能有利于節(jié)能。 4、抗渣性能優(yōu)良。工作層直接與爐料接觸,選用的材料應(yīng)該能承受爐料的侵蝕和沖刷。 5、價(jià)格適當(dāng)。投資者總喜歡低本錢(qián)建造礦熱爐。 根據(jù)工業(yè)硅礦熱爐工作層的上述要求,工作層用材目前只能選擇碳磚。它使用溫度高、強(qiáng)度好、抗渣性好,盡管導(dǎo)熱系數(shù)和價(jià)格還比擬高。 工業(yè)硅礦熱爐的保溫層要求: 1、耐火度高。對(duì)于工業(yè)硅礦熱爐保溫層同樣也
45、要求耐火度高,因?yàn)楣ぷ鲗痈魺嵝阅芤话爿^差,同時(shí)保溫層也有局部與爐料直接接觸,所以也要求保溫層能耐受高溫而不軟化變形。 2、耐熱強(qiáng)度高。在高溫下,保溫層材料也應(yīng)該還能夠承受爐子載荷、操作中產(chǎn)生的機(jī)械力、熱膨脹力的作用而不變形、開(kāi)裂。 3、導(dǎo)熱系數(shù)低。從節(jié)能角度出發(fā),保溫層也應(yīng)該具備優(yōu)良的隔熱性能,才能有利于節(jié)能。 4、抗渣性能優(yōu)良。保溫層也有局部地方直接與爐料接觸,所以要求其也應(yīng)具備一定的抗渣性能。 5、價(jià)格適當(dāng)。保溫層用料量較大,價(jià)格上應(yīng)當(dāng)追求較低材料。 從保溫層上述要求出發(fā),工業(yè)硅礦熱爐保溫層材料可以用粘土磚、輕質(zhì)隔熱磚、高鋁質(zhì)隔熱耐火磚,這三種材料性能上差不多,主要是比擬價(jià)格。粘
46、土磚是廣泛應(yīng)用且價(jià)格相對(duì)而言比擬低的一種耐火材料,A12O3含量一般在30%-50%之間,導(dǎo)熱與承重性能都比擬好,是爐襯主要用材。 工業(yè)硅礦熱爐減少熱損失起關(guān)鍵作用的地方是隔熱層和絕熱層,因此,選擇好隔熱材料與絕熱材料非常重要。工業(yè)硅礦熱爐隔熱層和絕熱層對(duì)材料的要求是: 1、導(dǎo)熱系數(shù)小。減少熱量損失,保證爐膛內(nèi)溫度是隔熱層和絕熱層的主要用途,只有導(dǎo)熱系數(shù)小,才能實(shí)現(xiàn)上述目的。 2、彈性小。隔熱材料與絕熱材料一般是輕質(zhì)、疏松、多孔的纖維狀材料,膨脹收縮系數(shù)大,容易引起爐體松動(dòng),因此要求隔熱材料與絕熱材料收縮性小,以保證保溫層與爐殼之間的嚴(yán)密性與整體性。 3、能耐高
47、溫。由于保溫層主要擔(dān)負(fù)骨架承受負(fù)荷用,它主要作用不是節(jié)能,所以其外泄熱量相當(dāng)大,其冷面溫度也相當(dāng)高,對(duì)緊貼其冷面的隔熱材料和絕熱材料來(lái)說(shuō),應(yīng)當(dāng)能夠耐受其高溫。 4、價(jià)格廉價(jià)。 根據(jù)工業(yè)硅礦熱爐隔熱層和絕熱層對(duì)材料的上述要求,可以選定納米微孔隔熱材料作為隔熱層和絕熱層的用材。納米微孔隔熱材料是2000年以后我國(guó)相關(guān)單位從美國(guó)引進(jìn)并消化吸收后逐漸推廣應(yīng)用起來(lái)的優(yōu)良隔熱、絕熱材料,它能耐受較高的溫度,且導(dǎo)熱系數(shù)比通常用的隔熱材料、絕熱材料低1-4倍,節(jié)能效果突出。如果為了強(qiáng)化保溫,還可以在納米微孔隔熱材料熱面噴涂某種反射涂料。如果要求繼續(xù)使用硅酸鋁纖維毯,如此應(yīng)當(dāng)使用硅酸鋁纖維毯+泡沫石棉或泡沫
48、玻璃或空心微珠結(jié)構(gòu),保溫效果將更好。 選用低熱導(dǎo)率的材料來(lái)增強(qiáng)保溫,是保溫方法的一種,砌筑時(shí)材料結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)也是一種重要的保溫方法。它包括材料厚度設(shè)計(jì)、材料間合理搭配使用、材料使用位置三個(gè)方面的內(nèi)容。好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在同樣材料使用情況下,隔熱效果與經(jīng)濟(jì)性更好。 在材料厚度設(shè)計(jì)上,既要能保溫承重,同時(shí)使用量還要適當(dāng),才能保證經(jīng)濟(jì)性。材料過(guò)薄,起不到保溫承重效果,易折、易松動(dòng);材料過(guò)厚,雖然承重和整體性增強(qiáng),但是超過(guò)臨界厚度,保溫效果反而下降,同時(shí)造價(jià)也上去了。 在材料間合理搭配使用上,要注意材料使用溫度限制、材料導(dǎo)熱系數(shù)、材料價(jià)格上的差異。使用溫度高的材料應(yīng)當(dāng)靠近高溫區(qū),在溫度一致情況下,導(dǎo)
49、熱系數(shù)低的應(yīng)當(dāng)在高溫區(qū)一側(cè)。材料合理搭配還能適當(dāng)降低造價(jià)本錢(qián)。 在材料使用位置上,在爐墻不同位置應(yīng)該使用不同材料,在溫度許可X圍內(nèi),盡量選用導(dǎo)熱系數(shù)低、強(qiáng)度高、造價(jià)低的材料,在需要加強(qiáng)保溫措施部位應(yīng)當(dāng)考慮追加絕熱材料的使用;對(duì)于容易腐蝕的出硅口位置,應(yīng)當(dāng)使用耐腐蝕的材料如碳磚、碳化硅磚,而不是常規(guī)思路來(lái)安排材料使用;對(duì)于爐底根底部位,在溫度許可X圍內(nèi),應(yīng)當(dāng)選用強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、整體性好、造價(jià)低的材料。 有了上述研究根底,用來(lái)指導(dǎo)礦熱爐爐體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)將才能真正的把隔熱技術(shù)的作用發(fā)揮出來(lái),制造出在國(guó)際上具有先進(jìn)節(jié)能水平的礦熱爐。表5-5比擬了傳統(tǒng)爐體結(jié)構(gòu)[61]與按照上述思路設(shè)計(jì)的爐體結(jié)構(gòu)的
50、隔熱性能。 表5-5 傳統(tǒng)礦熱爐爐體結(jié)構(gòu)與新設(shè)計(jì)的爐體結(jié)構(gòu)隔熱性能的比擬 項(xiàng)目 爐墻內(nèi)外表溫度〔℃〕 爐殼鋼板外外表溫度1〔℃〕 爐墻厚度與結(jié)構(gòu) 爐壁熱損失2、(kw) 爐底熱損失3 (kw) 總損失 (kw) 節(jié)能差率 傳統(tǒng)爐襯結(jié)構(gòu) 1420 178 圖5-5 0 新式爐襯結(jié)構(gòu) 14201 137 圖5-6 37% 1注:取平均溫度。 2、23.40 m2。 3注:計(jì)算方法同該文一致。 從表5-5和圖5-7可以看出,新式爐襯結(jié)構(gòu)不僅厚度少,而且爐體熱損失減少37%,說(shuō)明研究總結(jié)出來(lái)的隔熱技術(shù)起到了
51、明顯的作用。 圖5-6 傳統(tǒng)礦熱爐爐體結(jié)構(gòu) 圖5-7 新式礦熱爐爐體結(jié)構(gòu) 本章研究了工業(yè)硅冶煉過(guò)程中的能源節(jié)約技術(shù),包括冶煉關(guān)鍵設(shè)備礦熱爐爐體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、余熱利用方案研究、隔熱技術(shù)總計(jì)設(shè)計(jì)研究,從大的、主要的能源節(jié)約方面進(jìn)展了探索。 通過(guò)研究設(shè)計(jì)12500KVA大容量半密閉式工業(yè)硅礦熱爐,在爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、出硅口設(shè)計(jì)、爐門(mén)設(shè)計(jì)、煙罩設(shè)計(jì)、隔熱技術(shù)等方面運(yùn)用新技術(shù),提高了礦熱爐的性能水平,為高效利用能源打下了根底和提供了實(shí)現(xiàn)方案。 通過(guò)余熱利用方案的研究,提出了二種新的余熱綜合利用方案,一是煙氣余熱發(fā)電—鍋爐補(bǔ)汽—預(yù)熱物料—生活用水〔洗澡、洗碗〕梯級(jí)能源利用方案,二是煙氣余熱加熱配套產(chǎn)品—生活用水綜合利用方案,為充分提高能源利用效率、節(jié)約能源、降低企業(yè)生產(chǎn)本錢(qián)提供了實(shí)現(xiàn)途徑。 通過(guò)隔熱技術(shù)的研究,總結(jié)了當(dāng)今先進(jìn)的隔熱材料,提出了在結(jié)構(gòu)與材料方面進(jìn)展改善礦熱爐隔熱性能的思路,新設(shè)計(jì)出來(lái)的礦熱爐爐體結(jié)構(gòu)隔熱性能優(yōu)于傳統(tǒng)爐體結(jié)構(gòu)30%以上。 56 / 22
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 愚公移山預(yù)習(xí).
- 胡望斌管理學(xué)課件——第四章環(huán)境分析
- 上學(xué)路上(精品)
- FDA藥物相互作用研究指南
- 電路第五版邱光源第四章
- 產(chǎn)品展示系統(tǒng)
- 和君創(chuàng)業(yè)—并購(gòu)重組的基本思路與策略課件
- 對(duì)品牌的領(lǐng)悟:會(huì)計(jì)行業(yè)的品牌建設(shè)原則及先導(dǎo)理念
- 審計(jì)調(diào)查報(bào)告的編審要求
- 2014-2015-2第二章 無(wú)土栽培設(shè)置形式1
- 第二節(jié)阿基米德原理
- 第六講-職業(yè)選擇與生涯決策000
- 必修一彈力課件
- 大學(xué)生就業(yè)心理輔導(dǎo)(精品)
- 一級(jí)數(shù)學(xué)下冊(cè) 100以?xún)?nèi)的加減法復(fù)習(xí)課件 青島五制