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3.我國工業(yè)硅電爐技術(shù)裝備的發(fā)展趨勢

我國是工業(yè)硅生產(chǎn)大國，但不是工業(yè)硅生產(chǎn)強(qiáng)國，要想成為強(qiáng)國，就要不斷地優(yōu)化品種，提高質(zhì)量和企業(yè)效益，立足于市場、資源、能源及環(huán)境保護(hù)的國情，把握好供求、結(jié)構(gòu)、與效益的關(guān)系，針對我國工業(yè)硅行業(yè)存在的問題，加快進(jìn)行生產(chǎn)工藝、技術(shù)裝備和產(chǎn)品的創(chuàng)新，適應(yīng)和超前市場對工業(yè)硅在品種、質(zhì)量和成本上的需求。

3.1.擴(kuò)大電爐容量，采用先進(jìn)技術(shù)

國外20世紀(jì)70年代以來建設(shè)的電爐容量為10000kVA～48000kVA，目前世界上最大的工業(yè)硅電爐為48000kVA。2000年以來，我國有幾個設(shè)計院和研究所先后研制了10000KVA～12500KVA工業(yè)硅電爐,同時引進(jìn)國外技術(shù)建設(shè)的最大全封閉式工業(yè)硅電爐為25500kVA。至此使中國在爐型結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)技術(shù)裝備及總體水平方面邁上了大型電爐技術(shù)的新臺階。

采用全封閉和半封閉式電爐，回收煤氣和利用余熱，將回收的煤氣用于干燥或預(yù)熱、預(yù)還原礦石，使產(chǎn)品冶煉電耗降低。今后還應(yīng)進(jìn)一步研究富余煤氣的發(fā)電等其它用途，實(shí)現(xiàn)二次能源的綜合利用。

應(yīng)用電子計算機(jī)控制電爐冶煉全過程，如配料、加料、電極壓放、功率調(diào)節(jié)等，可提高電爐有功負(fù)荷的作業(yè)率，獲得增產(chǎn)和降低產(chǎn)品單位電耗的效果。

大中型電爐應(yīng)用新型電極把持器技術(shù)。隨著電爐的大型化、技術(shù)裝備水平的提高，建議采用以下兩種結(jié)構(gòu)的電極把持器: 波紋管壓力環(huán)式把持器，我國引進(jìn)的2臺工業(yè)硅電爐都是采用這種結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)是，夾緊部為波紋管式夾緊環(huán)，可保證每塊銅瓦對電極的壓力均勻，并易調(diào)整銅瓦對電極的壓強(qiáng)，可有效地提高電爐作業(yè)率，減少設(shè)備維修工作量，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。

組合式把持器，這是挪威�？瞎镜膶＠夹g(shù)，20世紀(jì)90年代，我國引進(jìn)幾臺25000kVA電石爐，采用這種把持器，特點(diǎn)是，簡化了把持器的壓放機(jī)構(gòu)，使用可靠。接觸裝置和滑放裝置可適用于各種不同直徑的自焙電極，電極殼不會變形，電極下放時不會失控，減少電極事故；設(shè)備重量輕，電爐作業(yè)率高，綜合經(jīng)濟(jì)效益好。隨著工業(yè)硅爐的大型化發(fā)展,我國即將引進(jìn)或研制此項技術(shù)。

此外，電爐變壓器新型技術(shù)和新型大電流母線技術(shù)—管式結(jié)構(gòu)短網(wǎng)（含水冷電纜技術(shù)）、大中型還原電爐輔助設(shè)備機(jī)械化，包括爐口操作設(shè)備—車式加料撥料搗爐機(jī)、開堵出鐵口設(shè)備都是應(yīng)該推廣使用的實(shí)用技術(shù)。

3.2.引進(jìn)工業(yè)硅冶煉電爐兩段爐體技術(shù)的設(shè)想 

工業(yè)硅冶煉過程中爐料下沉很不均勻，存在料面燒結(jié)、刺火、塌料現(xiàn)象。疏松料面的搗爐是爐口重要操作。兩段爐體的設(shè)計思想是利用爐體的運(yùn)動破壞燒結(jié)的爐料，改善料面的透氣性。挪威�？瞎鞠群笤�8MW和9MW電爐進(jìn)行了金屬硅電爐兩段爐體工業(yè)試驗,并在20MW電爐投入工業(yè)生產(chǎn)。試驗表明：采用兩段爐體技術(shù)可以降低冶煉電耗、大大減少甚至不必進(jìn)行搗爐操作，實(shí)現(xiàn)封閉工業(yè)硅電爐和回收電爐煤氣。兩段爐體電爐在結(jié)構(gòu)上把爐缸分成上下兩段，上下爐體可分別旋轉(zhuǎn)。上爐體的爐襯為正九邊形，下爐體與原結(jié)構(gòu)相同，見圖

   

當(dāng)上爐體作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時爐墻表面各點(diǎn)的運(yùn)動軌跡不同，產(chǎn)生的水平分力推動爐料沿運(yùn)動軌跡的切線方向運(yùn)動，燒結(jié)和部分燒結(jié)的致密爐料得以疏松。兩段爐體電爐技術(shù)的基本參數(shù)有上下爐體的幾何尺寸、爐體旋轉(zhuǎn)周期和電爐運(yùn)行參數(shù)等。爐膛深度H與上爐體高度h之比H／h決定了在垂直方向爐體對爐料作用的位置，相當(dāng)于搗爐操作的深度。這一位置應(yīng)位于坩堝區(qū)的上沿，這樣，上爐體的運(yùn)動就會使?fàn)t料落入坩堝區(qū)。合理的H／h范圍為1.9～2.2。電極至上爐體爐墻的最近距離L，即電極外表面至九邊形的內(nèi)切圓的距離。L值過小，爐襯溫度過高，耐火材料易于損毀；上值過大，會失去上段爐體的作用。一些爐襯采用導(dǎo)電性好的SiC耐火材料。為了減少流向爐墻的電流，電極爐墻電壓梯度必須小于電極間電壓梯度。   

工業(yè)試驗結(jié)果表明：上爐體旋轉(zhuǎn)周期范圍為1～10h。旋轉(zhuǎn)周期為2h時電爐生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較理想。下部爐體轉(zhuǎn)動周期為100～180h。下爐體轉(zhuǎn)動改變了出鐵口的位置，給出鐵操作帶來了不便。人們對下爐體旋轉(zhuǎn)的作用看法不一。上部爐體的內(nèi)襯工作條件十分惡劣，其工作溫度高達(dá)1500℃以上，局部工作溫度可高達(dá)1700℃。爐襯長期與接近熔化的硅石、熔化的硅液和還原劑灰分、SiC等固體和液體接觸。因此，上爐體耐火材料不僅要經(jīng)受高溫和機(jī)械摩擦作用，還要有抵抗化學(xué)侵蝕的能力。當(dāng)上段爐體失去多邊形的形狀以后，爐體轉(zhuǎn)動便失去了意義。已經(jīng)試驗過的材料有SiC—SiN磚、Al2O2>96％的剛玉磚、Al2O2>75％的高鋁礬土澆注料、以鉻渣為骨料的耐火混凝土等。埃肯公司采用外部水冷的SiC磚爐襯效果使用較好。

3.3.LEODO人機(jī)界面在工業(yè)硅生產(chǎn)上的應(yīng)用

我國工業(yè)硅爐冶煉行業(yè)電氣自動化普及程度較低，存在容量小、能耗高、產(chǎn)量低、品質(zhì)低等特點(diǎn)，與發(fā)達(dá)國家相比有較大差距。因此，優(yōu)化設(shè)備性能、提高設(shè)備自動化程度、降低能耗、提高產(chǎn)量、提升產(chǎn)品品質(zhì)是目前國內(nèi)該行業(yè)發(fā)展趨勢。

工業(yè)硅爐冶煉的多數(shù)應(yīng)用中，由于電氣控制較為簡單，現(xiàn)場都是人為調(diào)節(jié)控制生產(chǎn)，對工業(yè)硅爐的整體效能產(chǎn)生很大影響，造成功率因數(shù)低、電耗高、產(chǎn)量較低的明顯缺點(diǎn)。如果將人機(jī)界面與PLC結(jié)合應(yīng)用在工業(yè)硅爐的實(shí)踐中，將提高系統(tǒng)的自動化程度，操作性能大大增強(qiáng)，提高了系統(tǒng)的可靠性，基本上達(dá)到了電氣系統(tǒng)免維護(hù)，并且整套設(shè)備的重要指標(biāo)功率因數(shù)、電耗、產(chǎn)量都取得了良好的成績，取得了滿意的效果。

3.4.用球團(tuán)礦冶煉工業(yè)硅,充分利用資源

隨著我國工業(yè)硅生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)資源的減少,掌握用球團(tuán)礦冶煉的工藝特點(diǎn),了解冶煉過程爐況的變化規(guī)律,摸索應(yīng)用球團(tuán)礦冶煉工業(yè)硅的到基本數(shù)據(jù)與規(guī)律,是生產(chǎn)工業(yè)硅的最終途徑之一。

3.5.治理“三廢”，強(qiáng)化環(huán)境保護(hù)和綜合利用

我國工業(yè)硅工業(yè)的環(huán)保及綜合利用技術(shù)，盡管近5年來取得很大發(fā)展和進(jìn)步，大、中型電爐大都采用了粉塵收集技術(shù)，但煤氣回收利用還僅限于個別廠家的少數(shù)電爐。建議采用封閉和半封閉式電爐，回收煤氣和利用余熱。凡是易于全封閉生產(chǎn) 的電爐都要采用封閉式，干法和濕法回收煤氣，凈化處理煙塵和污水，使煙塵和污水達(dá)標(biāo)排放，改善廠區(qū)環(huán)境。