[科普中国]-封闭炉

封闭电炉工艺

封闭炉用的炭质还原剂包括煤和木炭，初期试验使用木炭作还原剂，后期试验用煤作还原剂。它有特别低的杂质含量和极好的熔炼特性。

原料卸到一个受料输送机上，借助工艺建造的料斗提升到上部五个日料仓的任意一个。来自料仓的料通过重量料斗称重后加到炉内，为了制备一批混合料，石英、木炭和煤分别在重量料斗上称重后，下降到一个接收皮带混合输送机上而且送到摆动分配器上，然后混合的炉料被加到炉内。加料的顺序是由操作者设定料批的重量并用计算机控制。

混合料加到封闭炉的程序不象用普通敞口炉的程序那么简单。由测定的料层厚度确定加到炉内混合料的质量和数量，一但读数有误，则会造成加料过多或过少。

设计的封闭炉是固定式的而不是旋转的。炉墙的耐火材料衬是典型的工业硅炉衬，炉顶衬有打结氧化铝和水冷。炉底阳极是以典型的Dow Corning的直流电炉的设计为基础。炉子电力供应系统由1.5MW炉的四台电力供应设备组成。一台普通电炉的供电控制配电盘操作。用压放气缸调整电极的移动。正常操作期间，电极消耗时用压放气缸完成电极的向下滑动1。

封闭炉规格配置现代铁合金电炉一般为圆形炉体，配备三根电极。大型锰铁电炉有采用矩形多电极的。大型硅铁电炉有些装备旋转机构，炉体以30～180小时旋转360°的速度沿水平方向旋转或往复摆动。封闭电炉设置密封的炉盖，半封闭电炉在烟罩下设有可调节开启度的操作门，以控制抽入空气量和烟气温度。

电极系统广泛采用连续自焙电极，最大的直径可达2500毫米，有的还做成中空式。连续自焙电极由薄钢板电极壳和电极糊组成，在运行中电极糊利用电流通过时产生的热量和炉热的传导辐射自行焙烧。随着电极的消耗，电极壳要相应逐节焊接，并向壳内充填电极糊。电极把持器由接触颊板（导电铜瓦）、铜管与把持环等构件组成，它的作用是将电流输向电极，并将电极夹持在一定的高度上，还可以调节电极糊的烧结状态。电极升降和压放装置吊挂着整根电极，用以调整电极插入深度2。

封闭炉的操作封闭炉的操作与传统的敞口炉操作完全不同。作为操作者看不到料层顶部，他完全依靠测定和收集的数据。经过预启动检验之后，炉子送电并逐步加大电流，开始是10kA，超过24小时后升到130kA，电极电压由40V升到100V。第一次出铁的标准时间大约是24小时，而正常循环（包括出铁占用的时间）每隔两小时出一次铁，在炉子达到稳定操作之后往炉内附加煤。用通过废气系统的气体保持恒定流量来拉制炉子压力。在18个月期间的10个炉役中，管路没有被二氧化硅粉尘堵塞。炉子操作的自动控制系统用Fischer和porter分配控制系统控制。炉子功率控制板与设备的分布控制系统联接，而分布控制装置与现场仪表联接，读出输入和设定输出。DCUs作实际指令顺序和回路控制，也供给控制或操作者信息，进行计算。

半工业性实验厂设有两名操作者的指令站-计算机组和图文显示设备，在操作者和分布控制设备之间起联接作用—一个操作者在第一个控制室内，而另一个操作者在第二个控制室内。在参数基础上由一个操作人员监控温度、压力、流量和电力输出。

例如，通过发展趋势，操作者能够观察过去几小时、当天或几天（5天以上的数据值能够同时显示在计算机的屏幕上）的炉顶温度。发展趋势数据也自动地存入磁盘以备以后观察。

操作者能观察到电流、电压和功率的条线图，也能够输入电压、电流的控制设定值。他能够改变加入系统的料比，通过移动识标器提出需要加入炉内的料比，同时用识标器在另一个控制点上开始了炉料厚度的测定3。

封闭炉废气系统由炉子出来的废气，由副产品SiO、 CO、H2和来自炭质还原剂的挥发物组成。炉子排出的废气通过废气出口由导管携带到布袋过滤器分离出粉尘颗粒。鼓风机为废气通过整个废气处理系统提供必要的动力，并将由布袋出来的干净的气体送到燃烧炉以供燃烧。因为这是半工业性规模的操作，废气没有被有效利用而被完全燃烧。

废气被连续取样而且分析了CO、CO2、H2和O2。CO数据和有效输入的废气流量用于监控碳平衡。废气中的氧含量对操作者安全很重要。废气分析连续地显示在计算机程序屏幕上的结果和变化趋势曲线不仅可用于显示废气成分，而且在这个测量基础上显示了生产硅的效率。

因为炉子废气的主要成分是一氧化碳，它是没有气味和颜色的，但是有毒，故安装了CO泄漏检测系统。控制室内的一个报警装置显示了全部CO的传感器位置，如果传感器显示CO的含量高，板上指示有关的传感器并有报警声。在报警器位置的脉冲灯也亮，指示CO含量高。另外，个人专用CO监测器是全体操作人员在操作中必需佩带的2。

直流封闭炉技术的优点使用直流封闭炉技术具有下列优点：

1.电极消耗明显降低（50%）；

2.氧化损失降低10-12% ；

3.减少了碳的消耗量，因此灰分影响较小，使硅的质量提高；

4.较低的热损失使能耗降低；

5.回收的废气具有潜在的用途；

6.由于理论碳的较好控制，使炉子的操作得到改善2。