3×31500KvA硅铁电炉初步设计方案.doc

1、 - 24 -331500KvA硅铁电炉 初步设计方案目录 工程概述-第2页第3页 建设规模及产品方案-第3页第4页 生产硅铁对原料要求及工艺计算-第4页第8页 生产工艺-第8页第18页 公用及辅助设备-第18页第21页 劳动定员-第21页 节能降耗-第21页第22页 环境保护-第22页第23页 投资估算及建设周期-第23页第24页 1、概述1.1本工程新建3座31.5KKVA硅铁电炉，并相应配套公共辅设施，设施年产量Q年=61500吨。主要组成系统有：1.1.1原料、配料、上料系统。1.1.2电炉冶炼主系统：含熔炼、浇注、冷却、成品。1.1.3除尘及余热利用设施系统。1.1.4综合供水系统：

2、含生产生活新水、制冷水、冷冻水及综合泵水房。1.1.5区街给排水系统：含生产污水、生活污水、雨水收集。1.1.6储备系统：含备品备件库房、机电修理间、电极糊库、微硅粉库、主材料库。1.1.7综合配套系统：调度办公楼、化验室、食堂、宿舍、浴池等。1.2硅铁是在电炉中用硅石、还原剂（蓝炭、冶金焦等）、铁料（碎屑）为主要原料用电为能源生产的产品。1.2.1本工程冶炼采用31.5KKVA带吸烟尘罩封闭式炉型。每座电炉采用HKDSPZ10500KVA/110KV型单相变压器3台（电炉变压器按110KV电压三相交流电考虑）。1.2.2主要工艺1.2.2.1原料按配比进行配料，由带式运输机运至加储料仓，经混

3、合均匀后加入炉内，炉内电极深而稳的插在炉料中，通过电弧加热化学反应制得液硅铁。1.2.2.2液硅在电炉内连续埋弧无渣冶炼，定时出硅铁液浇注，冷却成硅铁锭。1.2.2.3硅铁锭精整、破碎、分选、包装，入库外销。 2、建设规模及产品方案 2.1建设规模。 本工程现拟建年产61.5万吨硅铁生产线。其硅铁电炉3座，相应331.5KVA电炉用变压器单炉日产量62.1t，与其配套的除尘系统和其它公共辅设施包括：原料上料系统，电炉冶炼主厂房（熔炼跨、浇注冷却跨、成品跨），除尘余热利用回收设施，变配电站（所、室），循环水池及泵房，备品备件库，机电修间，材料库，电极糊库，地中衡计量，警卫室，综合办公生活楼，化验

4、室等。 2.2 产品方案。 冶炼产品拟设定为75硅铁，产品的化学成份及物理性能要求执行国家标准GB22722009的规定。2.2.1产品牌号及相对应的化学成份见表2-1。 元素 名称含量牌号成份%SiAlCaMnCrPSC范围FeSi75Al1.5A74.080.01.51.00.40.30.03350.0200.10FeSi75Al1.5B74.080.01.51.00.50.50.0400.0200.20FeSi75Al2A74.080.02.01.00.40.30.0350.0200.10FeSi75Al2B74.080.02.01.00.50.50.0400.0200.20FeSi75

5、A74.080.02.01.00.50.30.0350.0200.10FeSi75B74.080.02.01.00.50.50.0400.0200.202.2.2产品物理状态：硅铁浇注厚度（FeSi75系列各牌号硅铁锭），硅铁锭100MM,硅的偏折970.05-0.120.020.3065 0.0350.02-0.04 99序号名称单位数量备注7入炉料品位%SiO2988元素回收率%909自然功率因数Cos0.75二主要原料及辅助材料消耗 单台电炉耗1硅石kg/t1830年耗37515t2冶金焦kg/t1150年耗23575t3钢屑kg/t244年耗5020t多用铁料4电极糊kg/t55年耗1

6、127.5t5电极壳kg/t6年耗123t6钢材kg/t30年耗615t7锭模kg/t20年耗410t8耐火材料kg/t15年耗307t9冶炼电耗kw.h/t8500年耗1.74108kw.h4、 生产工艺。4.1 生产工艺原理。 本工艺采用烟罩封闭式电弧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。其中主要化学反应方程式如下： SiO2+2C=Si+2COC SiO2+2C+Fe=FeSi+2CO 式41。 4.2工艺流程。 4.2.1原料处理流程。 硅铁冶炼主要原料有硅石、还原剂（焦炭）、含铁原料（炭素钢屑）。质量要作到及时跟踪检查、检验、试验。a）、硅石最好

7、是成品矿进厂，在冶炼前必须要经过数次清洗，以除去运输仓储过程中所夹带的泥土及杂质，以降低硅石所含杂质量。冲洗后存放在原料车间内。b)、焦炭进厂后在原料车间破碎、筛分，粒径达到5MM30MM，存放在原料仓内。c）、含铁原料（钢屑）由市场购进，要求粒度100MM以下，存放在原料场内。4.2.2 电炉配料流程。 合格的硅石、焦炭及含铁料经运输机（或装载机）输送到配料仓，经电子称量斗称后经长运输机送到混料机入混料仓，由大倾角输送机把混合料送至4层中间料仓内，经料仓口气（电）动扇形阀卸入自动卸料罐内，用5t行吊吊起料罐将混合料送入18个料仓中（或皮带输送机，卸料车送至料仓中）。下料仓中的混合料由炉斗通过

8、料管，液（电、风）控插板阀控制进入炉膛，或可以采用皮带运输机将混合料送至炉顶布料机，混合料机下料通过料管布入炉膛。4.2.3 电炉冶炼流程。4.2.3.1混合料进入封闭式电弧炉中后，由三个单相变压器经短电网在炉顶组成三相电源通过电极将电流导入炉内，电极通过与炉料间接触产生电弧发热传向装满炉膛的炉料，由电弧热和电阻热，硅石通过碳还原成硅铁合金。4.2.3.2在整个冶炼过程中，要自动控制电极上的电压与电流强度，电流和电流额定值是根据冶炼工艺参数人为设定的，不同的时期其电压、电流的数值也不同。但不会超过冶炼工艺参数，也就是说输入炉料的功率是不同的。4.2.3.3在冶炼中，电极插入炉料中，炉料所产生的

9、烟、气、尘是均匀地溢出，烟、气、尘通过炉罩由自动控制进入余热、除尘回收系统，从而保证了二次能源的利用与环保达标要求。4.2.3.4电炉内的还原硅铁水存到一定程度时（经过化验），用开眼机打开炉眼，放出硅铁合金后再堵上炉眼。电炉按2小时出炉一次，一次出硅铁量约为7吨。一台31500KvA的硅铁炉每班出硅铁34炉，每天3班，每次出硅铁前分析一次试样，每次试样均要在一小时内将分析成果提供炉前。日产量大于（3.573）62.1t设计量。4.2.4浇铸冷却流程。出铁完毕由牵引车将硅铁包过跨运到浇注间，用天车或专用铸铁机将铁水包提升，把液态硅铁浇铸在锭模内。4.2.5包装入库流程。4.2.5.1硅铁锭稍冷却

10、后撬起，使其硅铁加速冷却，待冷却后用专用装锭机（或天车）把硅铁合金锭置于盛铁箱内，再由专用运输机把锭运至破碎机内进行破碎，然后把破碎合格的硅铁合金用运输机(或平板车、装载机）运经或出库。4.2.5.2按照国家标准GB36501983铁合金验收包装、储运、标志和质量证书的一般规定进行分选、包装、存放在防雨库房。4.2.6综合利用及除尘系统。烟尘及废气经炉口上方吸尘罩进入烟尘管道送至余热锅炉降温，其热量综合利用后，进入布袋式除尘器处理后的烟尘排放浓度达到国家标准规定排放与大气中。4.2.7综合供水系统。本设计采用循环冷却水、制冷水二个分系统：4.2.7.1循环冷却水由循环水泵站供水，由管道进入电炉

11、需冷却设备后回流至冷却塔自然落进循环水池，后经水泵将水再供经炉前。4.2.7.2制冷水由水泵站抽水至制冷水机机组制冷水，后注入冷冻水池备用。在水泵站抽水供到炉前及变压器管需用制冷水的设备。用过的制冷水回流至冷却塔自然落进制冷水池。4.2.7.3整个电炉机组的循环水、制冷水均为开式路循环。4.2.8其它。炉衬采用轻质粘土砖、重质粘土砖、碳砖、自焙炭砖和冷捣固料糊等材料。采用新工艺砌筑，炉口（含出铁口）采用钢玉砖砌筑。4.3硅铁电炉生产线。4.3.1工艺流程：见图4-3电炉冶炼硅铁主要工艺流程 图43 110kv电源循环制冷水电极壳糊含铁料焦炭硅石 31500KvA硅铁炉破碎筛分冲洗循环制冷水塔上

12、、下料入库入库入库储水池 化验 配料 称重余热锅炉烟道烟集罩 处销 成品库破碎筛分 脱锭 浇注烟 气 尘反吹风机除尘器风机烟窗 4.3.2电炉主厂房构成（三个单元/3台炉）。主厂房由：硅铁电炉冶炼跨，浇注跨，成品及库房跨。厂房的平面图见图4.3.21。每一单元跨站地面积36120=4320M2。4.3.3硅铁电炉跨共四层。本跨0.000M设3台31500KvA硅铁炉，每个炉的中心距为40M，电炉中心线离变压器侧轴线为6.5M7.5M。各层平台布置见表4.3.21。a） 、在厂房居中设置大倾角皮带运输机，将料提升至25M平台，主要送炉料在每两个炉中间留（开）33M的孔，供四层平台上的10吨双梁起

13、重吊车运电极糊，电极壳及检修材料等。b）、一层0.000M，设3台31500KvA硅铁炉，2.7M为出硅铁平台。开堵眼机，动力变压器室，配电室，材料库等。c)、二层7.500M，设9台捣固机，短网把持器，吸尘烟罩，总控制室和计算机室，各操作平台，跟炉化验室。d）、加层11.700M，设电炉变压器和高压室，炉内水冷系统。e）、三层18.500M，设设备检修平台，液压系统，气动系统。f）、四层25.000M，设电极支撑平台，吊挂钢平台，炉顶加料仓19个，焊接电极壳和加电极糊操作场地。g）、屋顶35.000M，布设10t双梁起重机，轨面标高31.000M。 各层平台布置 表4.3.21序号平台层次M

14、主要设备备注1一层0.000331500KvA硅铁炉体，2.7M为出铁平台。开堵眼机，动力变压器室，低压配送电室，材料库0.000M布置出铁系统2二层7.5009台捣固机，短网把持器，吸烟尘装置罩，总控制室，计算机室，各操作平台，跟炉化验室3 加层11.700电炉变压器和高压室，炉内、外及变压器配送水冷系统装置配10吨吊车4三层18.500电炉变压器，高压室，汇流排，母线排，液压、气压系统5四层25.000电极支撑装置，吊挂移动装置，加料仓19个，焊接电极壳和加电极糊系统6屋顶37.000（梁底标高）车间通风系统置在高度34.000M小平台，10t2台双桥起重机（轨面标高31.000M）备5吨

15、桥式起重机一台 4.3.4浇注冷却跨。本跨为单层结构，单元占地面积36121.27=4581.72M2，配有Q=20/5t，Lk=34M，jc=46%的3台双梁桥式起重机，轨面标高为25.000M。本跨有浇注作业区，两头留有硅铁水包修砌作业及存放区。硅铁水包每台电炉配备4支（计12支）硅铁锭模，每台电炉按9个配备（计27个），浇注跨冶炼跨配3台过跨电动台车。4.3.5成品精整跨。车间为单层厂房，单元占地36121.27=4581.72M2，设Q=5t，Lk=34M,jc=46%的3台双梁桥式起重机，轨面标高13.000M。由浇注冷却跨出来的硅铁成大块状，通过平板车（或运输机，5t铲产）堆放在成

16、品跨，经过破碎筛分精整成8080MM2的块状（或按用产要求），按袋成装，用运输机（或叉车）送至成品库贮藏、待运。成品库为钢混结构，水泥地面，有半月库存量设计。4.4冶炼公辅系统。4.4.1变压器间：18.500M平台上安置电炉变压器及强油水冷器，在18.500M平台上设循环冷冻水总阀门各一个由计算机自动控制流量。a、 将循环水送至（分别）3台强油水冷器冷却变压器。b、 变压器室开口22M窗口，短网铜管将电能送至炉内。短网铜管的冷却，采用冷冻水冷却，由冷冻水分配器引入变压器，由胶管将冷冻水导入变压器端子上的进水咀。每台电炉的进、回水路各有43条。c、 7.500M平台设有总控制室，计算机室，低压

17、设备操作室，内设动力柜一套，操作台一台。控制电炉送电、升压、放压、调整电气参数。d、 本工程使用除尘装置回收的是微硅粉，由于颗粒是0.1um，要采用封闭技术代装，单独设立库房。4.5硅铁电弧炉工艺参数。4.5.1电炉本体工艺参数。见表4.5.1 表4.5.1 31500KvA电炉本体参数序号名称单位数量备注1电极直径MM13802炉膛直径MM78003炉膛深度MM 28004炉壳直径（内）MM94005炉壳高度MM56006电极极心圆直径MM34001007出硅铁数量/夹角MM2/1208封闭烟罩直径/高度（内）MM11000/26009电极行程MM120010电极升降速度M/Min0.511

18、电极电流密度Acm26.1412自然功率因素cos0.7513电极铜瓦数量块/相 84.5.2电炉变压器形式及参数。a、 电炉变压器形式。采用较先进壳式铜管侧出线节能单相变压器，电压按110Kv进线考虑。冷却采用强循环油冷却方式。b、 电炉变压器技术参数。见表4.5.2 表4.5.2 电炉变压器技术参数序号项目参数1型号HKDSPZ10500KvA/110Kv，单相3台2额定容量10500KvA +20%过载能力3上变电压110Kv4二次额定电压133v198v249v，36级，级差3v5二次额定电流50.03KA6阻抗电压198v时，ek%6%，内线啳阻抗不大于5%。7冷却方式oFwF 油强

19、冷8联接方式Ddo9调压方式自动电动有载调压10绝缘水平L1200Ac8511出线端子（二次）侧出线，16个端子，8010铜管，有效率L效=200注：变压器配套强油水冷器，变压器按线方式为Y/（或/）。4.5.3主要生产设备。a） 、硅铁电炉主要子系统包括：原料配料系统，上、下料系统，电炉冶炼系统，计算机，控制系统，公辅系统。b） 、31500KvA硅铁电炉采用矮烟尘吸罩封闭式炉型，主体设备由：炉体（含炉壳、炉衬），矮烟尘吸罩，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、气压系统，炉前设备系统等。辅助设备有双梁式起重机等。c） 电炉主要

20、生产设备。见表4.5.31 表4.5.31 电炉主要设备序号名称与规格单位数量备注一炉子主体设备系统31炉壳及炉体套32炉衬及绝缘体套33排烟装置套34短网套35把持器装置套96液压、气压装置套各3二炉子辅助设备系统31配料部份套32布料部份套33上料部份套34下料部份套3序号名称与规格单位数量备注三出铁装置设备系统3四除尘、余热回收装置系统3五起重设备1双梁桥式起重机20t/5t台22双梁桥式起重机10t台23双梁桥式起重机5t台3六运输计量设备1电子汽车衡SCS100台12装载机 50型七电气110Kv以下进线、配电补偿柜套12动力变压器S91600/10/0.4台32并1备3电炉变压器1

21、0500KvA/110Kv台93台为一组4110Kv配电、进线、补偿柜套3八全自动操作控制系统套1九机修（电） 电极壳制造套15、 公用及辅助设备。 5.1土建工程。本工程土建工程主要有主厂房（电炉冶炼跨、浇注冷却跨、成品包装跨），机修车间，微硅粉库房，焦炭库（棚），含铁粉库（棚），除尘控制室，储蓄水池，冷却塔，综合水泵房，磅房，配电室，除尘回收利用设备基础，配料仓基础，硅石堆放场，办公综合楼等多项附属工程。5.2电气工程。5.2.1电源。a） 、电来源：使用本公司自备电厂能量，兼用市政电网事故警示电能（事故用）。b） 、本工程总装机容量（视在功率）117300KvA,含过载率不大于20%。c

22、） 、根据各专业提供的用电条件，供电等级为一级，二级员荷，其它为三级。电炉变压器引自本工程一级变电站，进线电压110Kv（或35Kv），其它动力电采用双回路进线，进线电压等级为10Kv。 5.2.2供电方案。 本工程拟建中心变电站（或在公司）一座。其中含10Kv开关站，10Kv变配电室，电容补偿室和值班室。5.3自动化、仪表及计量。本设计使用计算机自动控制，仪表显示并计量及机井，自动化水平高，安全可节约能源，减少人力。可根据生产状况随时进一步优化控制和模型计算。生产自动化控制系统能实现自动配料，准确计量下料，电极自动压放和升降，电路功率能恒功率，恒电压、电流自动调节等。主要功能如下。5.3.1

23、自动配料控制系统，自动称量系统。 5.3.2电极升降自动控制系统。5.3.3电极压放自动控制系统。5.3.4烟气量检测处理自动控制系统。 5.3.5辅助控制系统。5.3.6 HMI人机工程界面系统。5.4区介给排水。a) 、全厂生产、生活、消防供水经净化处理达标后，由水泵（设置在综合水泵房内）加压引入本工程生产、消防水池。供水水质满足生活引用水和工艺水标准。b) 、给水系统分为：生产、消防给水环形给水系统；生活给水系统；另外还有循环水，制冷水回水系统；电炉安全强制给水系统。c) 、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送至污水处理站达标后处排。 5.5烟、气、尘及余热

24、回收。 5.5.1工艺说明。331500KvA硅铁电炉配置3套烟、气、尘及余热吸收装置，共用1套余热锅炉。方案图略。5.5.2电炉余热回收与烟、气、尘净化工艺流程。见图5.5.2图5.5.2净烟气除尘器 风机余热锅炉 烟 窗 烟 罩硅铁电炉 装代 硅粉反吸风阀湿风阀 装代加密罐5.2.3设备组成。a） 余热锅炉系统。b） 烟、气、尘除尘系统。 5.6机电修理，电极壳制造及化验。a） 、机电修车间主要承担电极壳制造和部份设备的备品备件加工、同时承担全厂机电设备维护和日常维护工作，正常生产期间设有跟班维修工及电工。 机电修车间配有加工制作电极壳的专用设备，标准（小型）机床，剪板机，卷板机及维修用的

25、电焊机，砂轮机，台钻等。6、 劳动定员。 本设计定员根据中华人民共和国劳动法参照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300人，其中生产工人270人，管理及后勤等30人。7、 节能降耗。 从传统上看，是用一般的炭质还原剂电冶炼硅75，电耗为850010000kwh/t。我国铁合金行业准入条件（2008年修订版）中要求新建设为硅铁项目FeSi75冶炼耗电不高于8500KvA/t。本设可行性设计完全可以满足这一要求，理由是采取的节能降耗措施包括：7.1原料节能控制：选用主要成份高98%、杂质含量低、破碎筛分等。有合适的粒度，物理性良好的精神，原料增加

26、水洗去泥土。在封闭的库房内贮储存可减少二次污浊措施。7.2减少电损，提高效率，提高功率因数。a） 、选用磁损，涡流损失小的变压口，变压口强制冷却，变压器对称布置，采用Ddo联接；b） 、采用单相变压器对称布置，由Ddo联接；c） 、铜管式短网，同相逆并联技术水冷电缆、铜瓦导电。炉子采用低压功率补偿，可使功率因数从0.75提高到0.9以上；d） 、选用开堵眼机替代点烧穿器，减少电量消耗，炉体及各绝缘处设计合理复合热绝缘要求。7.3减少炉口热损失。a） 、电极插入深度随机自动控制，保证电极深度合适；b） 、采用捣炉机快速捣炉，减少操作（节时）热损。 7.4减少炉衬热损，大炉壳设计，炉衬保温层加厚。

27、定期石灰浆涂抹炉壳，保证一定厚度，减少热损。7.5减少炉气带走热量，进行安装余热回收装置，进行余热回收再利用。7.6采用煤气烤烘铁水包技术，减少铁水包热损。8、 环境保护。 8.1采用在余热回收及烟、尘、气除尘装置，处理后烟、气粉尘浓度30mg/m3可满足现行的国家标准；8.2冶炼工艺采用无渣法冶炼，有少量废渣处销，可作为水泥原料；8.3生产用水循环使用，不对外排放；8.4厂区噪音75dB，各设备安装有消音器（风机），各操作岗位均设有隔音操纵室。9、 投资估算及建设周期（3台炉子): 9.1本工程建设投资总额18740.40万元。见投资估算表9.1 表9.1 投资估算表序号项目名称投资额（万元）备注1炉子，设备5944.40含配、上料，出铁浇铸2供配电2896.00不含110Kv变电站3总图运输585.00不含余热发电4余热回收，烟气除尘1650.005综合供水，给排水400.506采暖通577.507机、电修车间，化验室204.008缘、化（厂区）121.009安全卫生165.0010消防120.0011土建工程3848.0012设计费2229.00111合计13.5%13总计18740.40 以上含税收（建筑税）9.2建设总工期14个月。其中设计准备阶段1个月，施工建设5个月，施工8个月（不含地基处理，地基处理先行）。开工竣工总日历天数为425天。