[实用新型]低电耗工业硅矿热电炉

说明书

本实用新型涉及一种变压器容量为6300KVA的工业硅矿热电炉。

工业硅矿热电炉是一种以硅石为原料、以木炭为还原剂来冶炼工业硅产品的电加热炉。电炉炉体呈圆柱形，其上方为开口，图1是工业硅矿热电炉炉体的顶视图。圆筒形的炉壁由外壳1、保温层2、石棉纸3、石英砂4、耐火砖5及炭素块6构成，炉壁以内为圆柱形的炉膛7，炉膛7的中央安装有三根与炉膛中心轴线平行的等直径的加热电极8。三根加热电极的中心成正三角形，该正三角形的外接圆称为极心圆，极心圆与圆柱形炉膛同轴，炉膛内径φ与极心圆直径φd有如下关系，即

φ＝φd＋Sd×4

根据工业硅矿热电炉的变压器容量来分类，目前广泛应用的有1800KVA、3200KVA和6300KVA三种工业硅矿热电炉。6300KVA工业硅矿热电炉是其中容量最大的一种炉型，其变压器容量为6300KVA，电极直径为500mm，炉内实际使用功率为5000KW。现有6300KVA的工业硅矿热电炉的极心圆直径φd是根据电极直径Sd按以下经验公式选择的，即

φd＝Sd×（2.9～3.3）

按上式选择的极心圆直径φd为1450～1650mm，由于极心圆直径φ选择不尽合理（偏小），使得6300KVA工业硅矿热电炉的炉内电极与炉膛的几何结构不尽合理，结果导致6300KVA工业硅矿热电炉的电单耗（即冶炼1吨工业硅产品的电耗）高达15000度／吨以上，这是现有6300KVA工业硅矿热电炉的突出缺陷。

本实用新型的目的是合理选择6300KVA工业硅矿热电炉的极心圆直径，以改善其炉内电极与炉膛的几何结构，从而显著降低其电单耗。

经过理论分析和反复试验证明，就6300KVA工业硅矿热电炉的炉内电极与炉膛的几何结构而言，影响其电单耗的主要因素是极心圆直径φd和炉膛内径φ偏小。由于极心圆直径φd偏小，炉底三角区面积相对减小、炉内冶炼功率相对集中，还原速度加快，炉料电阻减小，结果造成电单耗上升。据此，本实用新型在维持炉内实际使用功率不变的前提下，找出了最佳极心圆直径的经验公式并相应增加了炉膛的内径。以下结合具体实施例对本实用新型的技术特征加以详细说明。

在维持炉内实际使用功率为5000KW不变的条件下，为了显著降低电单耗，本实用新型低电耗工业硅矿热电炉的极心圆直径φd应根据电极直径Sd（＝500mm）和任意两电极的外壁间距B按以下经验公式来设计：

φd＝（Sd＋B）／0.866

式中任意两电极的外壁间距B则应根据任意两电极间的电位梯度UT和电极工作电压U₂来确定，即

B＝U₂／UT

其中的电极工作电压U₂以伏为单位，其数值则应根据炉内实际使用功率的千瓦数P（＝5000）和经验常数K按以下经验公式计算：

U₂＝K

经验常数K在6.5～8.5之间取值，其最佳值为7.0。任意两电极之间的电位梯度UT为0.08～0.13V／mm。

按以上方案确定的6300KVA工业硅矿热电炉的极心圆直径将在1700mm以上，其炉膛内径也相应增加。

经过反复试验证明。若按上述方案设计6300KVA工业硅矿热炉的极心圆直径φd，其炉内电极与炉膛的几何结构将明显改善，电炉的电效率可达85.6％，功率因数可达0.94，电单耗可下降18％以上。因此，采用本实用新型不仅可以节省大量的电能，而且可以取得显著的经济效益。

本实用新型除可直接用于6300KVA工业硅矿热电炉的技术改造外，也可供改造其他矿热电炉时参考。