【正文】 d===1024mm，式中I2為電極電流，A，△I為電極電流密度 。好的礦熱爐結(jié)構(gòu)設(shè)計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)約筑爐成本、方便其它設(shè)備布置、保證操作順暢。因此這次設(shè)計時取二次電壓V2=125001/3=≈151V， 二次電流I2==。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，這有利于提高線路功率因數(shù)和減少電損失，但是過分提高礦熱爐電壓，電極就不能深插，爐膛料面就會過熱，熱損失增加，硅回收率降低，因此每臺電爐都有其適宜的二次電壓值。12500KVA礦熱爐變壓器具體技術(shù)參數(shù)如下：型號：HKSSPZ2012500/35殼式強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）：175,172,169,166,163,160,157，154，151，148，145，142，139，136，133共15檔； 阻抗電壓（短路電壓）：ex%=46%。大容量礦熱爐具有單爐產(chǎn)量大、能量供應(yīng)均衡性好、便于實現(xiàn)機械化、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，是業(yè)界一致認(rèn)可的礦熱爐發(fā)展的方向。上述四個以提高工業(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)約方面尚未涉及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、又掌握國際國內(nèi)工業(yè)硅冶煉情況的人員才能完成，它涉及到的冶金、工藝、傳熱、設(shè)備、設(shè)計等多方面的知識與創(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。當(dāng)前，由于國內(nèi)沒有實力研究機構(gòu)來重新對上世紀(jì)60年代所作的工業(yè)礦熱爐設(shè)計作改進，致使大多數(shù)企業(yè)仍用老的設(shè)計來建爐子，并且施工隊伍都非正規(guī)研究機構(gòu)或有能力去開發(fā)建設(shè)新型爐子，所以我國目前的工業(yè)硅礦熱爐普遍都能耗高、設(shè)計未能跟上時代發(fā)展的需要。從表51可以看出，%，這部分熱量又被散發(fā)到大氣中，造成了能源損耗，致使能源利用率低，國內(nèi)包頭鋼鐵研究設(shè)計院曾經(jīng)依據(jù)鋼鐵行業(yè)余熱利用方式設(shè)計過余熱回收裝置，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大，國內(nèi)工業(yè)硅企業(yè)又大多數(shù)是私營企業(yè)，他們不愿意做這么大的投資，所以研究一種新型低造價、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，開辟一條已經(jīng)被浪費掉的巨大熱能集熱道路具有非常重要的現(xiàn)實意義。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)長期發(fā)展的需要，具有雙重意義。爐型大型化則單位熱容率增大，能量供應(yīng)集中，通過外圍表面單位面積散熱小、爐子熱穩(wěn)定增強，有利于降低熱損失。但是在本文中只研究爐型的大型化方向、爐型的密閉化方向、余熱利用化方向、隔熱設(shè)計技術(shù)四個方面來提高工業(yè)硅冶煉過程中的熱效率。在本文研究中，我主要從提高工業(yè)硅礦熱爐冶煉過程中的熱效率角度來研究工業(yè)硅冶煉能源節(jié)約技術(shù)。表51 我國某廠6300KVA電弧爐的熱平衡分析熱收入項熱量（千卡/h）百分比熱支出項熱量（千卡/h）百分比１、電熱能4324940１、氧化物還原耗熱1834462２、電極氧化熱100680２、金屬硅帶走熱269456３、還原劑反應(yīng)放熱80520３、逸出氣體帶走熱826633４、爐面散熱269333５、爐體散熱166448６、短網(wǎng)熱損失336738７、冷卻水帶走熱750000８、其他53370合計45061401004506140100從表51可以看出6300KVA電弧爐在工業(yè)硅生產(chǎn)過程中，％，熱效率為65％，能源大部分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。經(jīng)過多年的摸索探討，目前我國工業(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)或措施也比較成熟如改進短網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、使用優(yōu)質(zhì)導(dǎo)電材質(zhì)、采用低壓補償技術(shù)、改善電參數(shù)等方面。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進短網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、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)反應(yīng)機制；7）改變原料性能方向；8）采用自動控制方向；9）管理制度建設(shè)方向。控制水平不高體現(xiàn)在人工操作范圍大、爐況穩(wěn)定性差、造成因調(diào)整爐況波動費時較長而使得非生產(chǎn)性能耗損失大。我國工業(yè)硅生產(chǎn)能源消耗高主要是因為設(shè)計上不合理、控制水平與管理水平不高。而國外先進水平噸硅消耗量為11000KWh，我國工業(yè)硅電耗比國外先進水平高10—20%，能源節(jié)約潛力仍很大（，）。因此，提高能源使用效率是在能源總量不變條件成為中國發(fā)展中的刻不容緩的任務(wù)。據(jù)測算。近年來的快速增長在很大程度上是靠消耗大量物質(zhì)資源實現(xiàn)的。目前，我國已成為世界第二大能源消費國和第二大石油消費國，能源供應(yīng)緊張局面日趨嚴(yán)重[81]。工業(yè)硅冶煉能源節(jié)約技術(shù)的研究能源安全已構(gòu)成我國整體戰(zhàn)略安全的一個極大隱患，成為經(jīng)濟社會發(fā)展的瓶頸。我國人均煤炭、石油、天然氣資源量僅為世界平均水平的60％、10％和5％。與此同時，我國也存在嚴(yán)重能源利用效率低的問題。我國單位產(chǎn)出的能耗和資源消耗水平明顯高于國際先進水平，％，噸鋼可比能耗高21％，水泥綜合能耗高達45％。％，％[82]。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，全國年產(chǎn)100萬噸工業(yè)硅需要13億KWh以上。另外，國外先進水平也不是最理想的能耗水平，我國如能在國外先進水平基礎(chǔ)上再配以精工細作，噸硅消耗量應(yīng)該在10000—11000KWh間。設(shè)計上不合理體現(xiàn)在我國普遍使用的是6300KVA左右的小爐型（散熱大、產(chǎn)量低）、爐型設(shè)計上為隔熱措施不嚴(yán)密、電路設(shè)計不合理、極心圓尺寸大小不合理等許多細節(jié)方面。管理水平不高體現(xiàn)在管理上不嚴(yán)、制度不健全、操作細節(jié)缺乏，造成物資或能源上的消耗浪費。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)改進、管理制度建設(shè)上，許多技術(shù)細節(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。但是，我國工業(yè)硅電弧爐的熱效率普遍比較低，這是導(dǎo)致我國工業(yè)硅生產(chǎn)能耗高、能源利用效率低的主要原因，表51是我國某廠6300KVA電弧爐的熱平衡分析表[21]。因此，提高工業(yè)硅電弧爐冶煉過程中的熱效率應(yīng)當(dāng)是今后研究的重點。提高工業(yè)硅冶煉能源的熱效率是一項綜合性能源節(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。因為從表51可以看出，工業(yè)硅礦熱爐熱效率低就是因為逸出氣體帶走熱、爐面散熱、爐體散熱、短網(wǎng)熱損失、冷卻水帶走熱這五個方面熱損失大。同時爐型大型化也是今后工業(yè)硅行業(yè)發(fā)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)品成本低、便于煙氣余熱利用等諸多好處。爐型密閉化或