工业硅矿热炉的设计
矿热炉设计方案
矿热炉简介一原理用途矿热炉它主要用于还原冶炼矿石，碳质还原剂及溶剂等原料。
主要生产硅铁，锰铁，铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金，是冶金工业中重要工业原料及电石等化工原料。
其工作特点是采用碳质或镁质耐火材料作炉衬，使用自培电极。
电极插入炉料进行埋弧操作，利用电弧的能量及电流通过炉料的，因炉料的电阻而产生能量来熔炼金属，陆续加料，间歇式出铁渣，连续作业的一种工业电炉。
矿热炉主要类别、用途（1）电耗值随原料成分，制成品成分，电炉容量等的不同而有很大差异。
这里是约值。
二结构特点矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉。
主要由炉壳，烟罩、炉衬、短网，水冷系统，排烟系统，除尘系统，电极壳，电极压放及升降系统，上下料系统，把持器，烧穿器，液压系统，矿热炉变压器及各种电器设备等组成。
矿热炉设备共分三层布置第一层为炉体（包括炉底支撑、炉壳、炉衬），出铁系统（包括包或锅及包车等），烧穿器等组成。
第二层（1）烟罩。
矿热炉目前大多数采用密闭式、或半密闭式矮烟罩结构，具有环保和便于维修，改善操作环境的特点。
采用密闭式结构还可把生产中产生的废气（主要成分是一氧化碳）收集起来综合利用，并可减少电路的热损失，降低电极上部的温度，改善操作条件。
（2）电极把持器。
大多数矿热炉都由三相供电，电极按正三角形或倒三角形，对称位置布置在炉膛中间。
大型矿热炉一般采用无烟煤，焦碳和煤沥青拌合成的电极料，在电炉冶炼过程中自己培烧成的电极。
（3）短网（4）铜瓦（5）电极壳（6）下料系统（7）倒炉机（8）排烟系统（9）水冷系统（10）矿热炉变压器（11）操作系统第三层（1）液压系统（2）电极压放装置（3）电极升降系统（4）钢平台（5）料斗及环行布料车其他附属；斜桥上料系统，电子配料系统等三、矿热炉主要配置方案6300KVA 9000KVA 12500KVA 16500KVA 25000KVA矮烟罩半密炉型矮烟罩半密闭矮烟罩半密闭矮烟罩半密闭密闭炉四、矿热炉主要设备1.主要设备：本设计选用矮烟罩半封闭固定式矿热炉，主要设备选择如下：炉体炉体是由炉壳、炉衬、炉底支撐等构成，炉壳采用14~18mn厚钢板焊接而成的圆筒体，外部焊接有加强筋，以保证炉体具有足够的强度。
12500kvA工业硅炉设计方案
12500kvA⼯业硅炉设计⽅案公司简介--------------------是专业从事⼯业电炉、冶⾦设备、环保设备的开发、设计、销售、安装、调试、技术转让和铁合⾦⼯艺服务的⾼科技企业。
是⼀家专门从事冶⾦和化学⼯业电炉设备节能新技术、新产品开发及制造的综合型企业。
公司采⽤先进的管理模式，是“以科技求发展，以质量求⽣存，以信誉求效益”宗旨和“团结进取、诚信敬业”的企业精神，为客户提供先进和⾼质量的产品，不断研究开发新⼀代冶⾦电炉和环保产品，全⼼全意地服务于冶⾦和化⼯企业。
公司拥有⼀批知识层次⾼、业务精通、经验丰富的⼯程技术⼈员和管理⼈才；尊重科学、尊重⼈才，注重引进国际先进技术的消化吸收和科技成果的转化以及售前、售后服务；为⽤户提供⾼效可靠、节能降耗的设备。
我公司的产品被国内很多家⼤中型企业采⽤，同时出⼝到美国、越南、刚果、哈萨克斯坦等国。
以其先进的技术⽔平、精良的制造质量和完善的售后服务，创造了良好的经济效益和社会效益，受到⽤户的好评和信赖。
12500kVA⼯业硅炉是我公司吸收了国外设备的经验，结合我国同类产品⼚家的冶炼⼯艺具体情况推出的新型矿热炉，是我国矿热炉的优化产品，在国内处于领先⽔平。
我公司的优势：1、我公司多年来从事矿热炉、短⽹技术的研制、开发出同相逆并联的短⽹，修正平⾯布置短⽹，倒三⾓形短⽹，由于其具有短⽹阻抗低、三相不平衡系数低、功率因数⾼、节电效果显著。
2、通过对⼤电流母线附近钢构感应发热的深⼊研究，证明了铁合⾦电耗⾼，是因为有相当⼀部份电能转变为钢构的发热，根据这个理论，对旧炉型进⾏新设计，从⽽创造出新型矿热炉。
3、我们认真吸取了国外先进矿热炉的经验，将许多适合我国的经验移植在我们的新型矿热炉上，从⽽使我公司在矿热炉设计、制造、安装、调试上具有相当的优势。
我公司愿以⼀流的技术，完善的服务，为您提供⾼质量的产品。
2Xl2500kV A⼯业硅炉技术规格书1 设备概述：1.1设备名称：2Xl2500kV A⼯业硅炉及配套除尘设备；1.2冶炼品种及产量：⼯业硅，额定容量下单台⽇产量20t～24t,年产7000t；1.3建成投产时间：合同⽣效后三个⽉建成投产。
半封闭式工业硅矿热炉主要技术方案
半封闭式工业硅矿热炉主要技术方案半封闭式工业硅矿热炉是一种常见的金属冶炼设备，广泛应用于金属冶炼、化工等领域。
它的主要特点是：炉体为半封闭结构；燃烧室、预加热室和加热室一体式设计，燃烧效率高；可连续生产，生产效率高。
半封闭式工业硅矿热炉的主要技术方案包括以下几个方面：1. 炉体结构设计半封闭式工业硅矿热炉的炉体结构设计采用半封闭结构，具有热损失小、燃烧效率高等特点。
炉体分为燃烧室、预加热室和加热室三部分。
燃烧室采用多点燃烧技术，将燃料燃烧产生的热量充分利用，实现高效加热。
预加热室和加热室采用强制对流方式，使工作效率更高。
2. 环保控制半封闭式工业硅矿热炉使用的燃料主要是煤粉和天然气等，其燃烧产物中含有二氧化碳、二氧化硫等有害气体。
为了保护环境，必须采取措施对这些有害气体进行收集和处理。
这里可以采用官方规定的环保设施，如除尘器和排放口。
3. 人性化设计半封闭式工业硅矿热炉的设计必须考虑人性化因素，以便提高操作员的舒适性和工作效率。
例如，设计中需要考虑炉体的高度，以使操作员在炉体的角度和位置上可以方便地观察应急情况。
此外，应该为炉体提供足够的照明和通风设备，以减轻操作员的疲劳。
4. 完善的控制系统半封闭式工业硅矿热炉的工作主要依靠控制系统来实现。
这个系统必须能够自动控制炉体的温度、燃料供应和燃烧的氧气含量。
此外，必须对炉体和设备的各种参数进行实时监控，及时发现并处理故障，确保生产的连续性和质量。
总之，半封闭式工业硅矿热炉是一种高效、环保的金属冶炼设备，具有炉体结构独特、环保控制完善、人性化设计、控制系统完善等特点。
在今后的生产中，需要加强和优化这些技术方案，以便更好地实现能耗优化和生产效率的提高。
工业硅矿热炉的设计说明
工业硅冶炼能源节约技术的研究5.1概述能源安全已构成我国整体战略安全的一个极大隐患，成为经济社会发展的瓶颈。
我国人均煤炭、石油、天然气资源量仅为世界平均水平的60％、10％和5％。
目前，我国已成为世界第二大能源消费国和第二大石油消费国，能源供应紧张局面日趋严重[81]。
与此同时，我国也存在严重能源利用效率低的问题。
近年来的快速增长在很大程度上是靠消耗大量物质资源实现的。
我国单位产出的能耗和资源消耗水平明显高于国际先进水平，如火电供煤消耗高达22.5％，吨钢可比能耗高21％，水泥综合能耗高达45％。
据测算，我国每创造一美元GDP所消耗的能源是美国的4.3倍，是日本的11.5倍。
能源利用率仅为美国的26.9％，日本的11.5％[82]。
因此，提高能源使用效率是在能源总量不变条件成为中国发展中的刻不容缓的任务。
工业硅生产是高能耗行业，平均每吨工业硅需要消耗13000KWh电以上，全国年产100万吨工业硅需要13亿KWh以上。
而国外先进水平吨硅消耗量为11000KWh，我国工业硅电耗比国外先进水平高10—20%，能源节约潜力仍很大（预计年节约0.2亿KWh，相当0.1亿元）。
另外，国外先进水平也不是最理想的能耗水平，我国如能在国外先进水平基础上再配以精工细作，吨硅消耗量应该在10000—11000KWh间。
我国工业硅生产能源消耗高主要是因为设计上不合理、控制水平与管理水平不高。
设计上不合理体现在我国普遍使用的是6300KVA左右的小炉型（散热大、产量低）、炉型设计上为隔热措施不严密、电路设计不合理、极心圆尺寸大小不合理等许多细节方面。
控制水平不高体现在人工操作范围大、炉况稳定性差、造成因调整炉况波动费时较长而使得非生产性能耗损失大。
管理水平不高体现在管理上不严、制度不健全、操作细节缺乏，造成物资或能源上的消耗浪费。
目前工业硅生产中能源节约途径主要有：1）炉型的大型化方向；2）炉型的密闭化方向；3）余热利用化方向；4）提高炉子电效率措施如改进短网结构设计、改善变压器性能、改善电参数、采用低频电源等；5）提高炉子热效率；6）改变炉内反应机制；7）改变原料性能方向；8）采用自动控制方向；9）管理制度建设方向。
(冶金行业)半封闭式工业硅矿热炉主要技术方案
（冶金行业）半封闭式工业硅矿热炉主要技术方案宜兴市中宇电冶设备有限X公司33000KVA半封闭式工业硅矿热炉技术方案1电炉设备1.133000KVA半封闭式工业硅矿热炉主要技术参数1.2电炉设备设计1.2.1矿热炉设备设计要求矿热电炉采用半封闭型式，采用铜瓦压力环式电极把持器，电炉炉底通风冷却，炉体采用旋转炉体，炉体测温，变压器长期具备20%的长期超负荷能力。
短网系统、铜瓦、进线电缆都长期具备20%之上的超负荷能力。
烟道和炉盖之间设置了可靠绝缘。
液压系统采用组合阀，且设置储能器。
电极升降油缸上、下俩端均设绝缘加以保护。
高压油管俩端全部带绝缘。
为防止电极偏斜，设计时在炉盖、平台及电极导向装置，电极导向装置设绝缘。
所有管道均设管道沟，便于检修。
闸阀采用不锈钢丝杆，以增加其使用寿命。
每组分水器设3路备用水路，分水器阀门采用不锈钢或铜球阀，分水器给、回水路布局合理。
炉盖采用框架式水冷结构，中心区采用不导磁材料制作。
电炉烟道在二、三楼之间设水冷段，以降低烟气温度。
1.2.2工艺设计要求电炉厂房柱子跨距按6m、7.5m布置。
电炉车间分设四个跨区，分别是变压器跨（偏跨）7.5m、电炉跨18m、浇注跨24m、成品跨18m。
电炉跨初定为五层平台分别为：a)+0.0m出渣铁轨道平台包括铁道、出铁车和铁包、出渣车和渣包等。
其中+2.4m平台为局部出铁操作平台：该平台正对出铁口，包括烧穿器、出铁挡板等出炉工具等。
b)+7.0m电炉炉口操作平台电炉控制室计算机室布置在此平台上，冷却水系统的分水器和回水槽布置在该平台上、炉口操作工具等。
C)+11.8变压器放置平台电炉设有三台单相变压器，放置在此平台上成三角形布置，为方便变压器安装、检修、更换设有变压器吊装孔。
d)+18.3m电极升降机构平台平台空间内安装有电极升降、压放装置及电炉料管插板阀。
液压站也布置在此平台上。
e)+24.8m电炉电极支承及接长电极壳、加入电极糊及加料平台炉顶料仓座在此平台上。
12500kvA工业硅炉设计方案
12500kvA工业硅炉设计方案公司简介--------------------是专业从事工业电炉、冶金设备、环保设备的开发、设计、销售、安装、调试、技术转让和铁合金工艺服务的高科技企业。
是一家专门从事冶金和化学工业电炉设备节能新技术、新产品开发及制造的综合型企业。
公司采用先进的管理模式，是“以科技求发展，以质量求生存，以信誉求效益”宗旨和“团结进取、诚信敬业”的企业精神，为客户提供先进和高质量的产品，不断研究开发新一代冶金电炉和环保产品，全心全意地服务于冶金和化工企业。
公司拥有一批知识层次高、业务精通、经验丰富的工程技术人员和管理人才；尊重科学、尊重人才，注重引进国际先进技术的消化吸收和科技成果的转化以及售前、售后服务；为用户提供高效可靠、节能降耗的设备。
我公司的产品被国内很多家大中型企业采用，同时出口到美国、越南、刚果、哈萨克斯坦等国。
以其先进的技术水平、精良的制造质量和完善的售后服务，创造了良好的经济效益和社会效益，受到用户的好评和信赖。
12500kVA工业硅炉是我公司吸收了国外设备的经验，结合我国同类产品厂家的冶炼工艺具体情况推出的新型矿热炉，是我国矿热炉的优化产品，在国内处于领先水平。
我公司的优势：1、我公司多年来从事矿热炉、短网技术的研制、开发出同相逆并联的短网，修正平面布置短网，倒三角形短网，由于其具有短网阻抗低、三相不平衡系数低、功率因数高、节电效果显著。
2、通过对大电流母线附近钢构感应发热的深入研究，证明了铁合金电耗高，是因为有相当一部份电能转变为钢构的发热，根据这个理论，对旧炉型进行新设计，从而创造出新型矿热炉。
3、我们认真吸取了国外先进矿热炉的经验，将许多适合我国的经验移植在我们的新型矿热炉上，从而使我公司在矿热炉设计、制造、安装、调试上具有相当的优势。
我公司愿以一流的技术，完善的服务，为您提供高质量的产品。
2Xl2500kV A工业硅炉技术规格书1 设备概述：1.1设备名称：2Xl2500kV A工业硅炉及配套除尘设备；1.2冶炼品种及产量：工业硅，额定容量下单台日产量20t～24t,年产7000t；1.3建成投产时间：合同生效后三个月建成投产。
1250KVA工业硅矿热炉除尘系统环境工程设计方案 供环境工程专业人员参考
****硅业有限公司半封闭式高烟罩型12500KVA工业硅矿热炉除尘系统工程方案设计****环保公司专项设计证书编号：**********年**月目录1.概况 (1)2.设计原则、依据及范围 (4)2.1设计原则 (4)2.2设计依据 (5)2.3设计范围 (5)3.工业硅炉烟尘特性 (6)3.1烟尘成份与粒径分布 (6)3.2 工业硅炉烟尘的理化特性 (6)3.3烟尘量跟烟罩和烟囱的设计有关 (7)4.设计参数及治理目标 (8)4.1设计参数 (8)4.2治理目标 (9)4.3除尘系统的工作原理 (9)4.4除尘系统注意事项 (10)4.5除尘器的特点 (10)4.6 除尘系统的工艺流程 (10)5．主要设备选型及参数 (11)6.主要经济技术指标 (12)7．投资估算 (13)8. 运行费用 (13)9．环境效益 (14)10. 经济效益分析 (14)11.处理效果及承诺 (14)12．工期....................................................................................................... 错误!未定义书签。
1.概况****硅业有限公司位于**县**镇工业园内，紧靠**河边，人烟稀少。
**县出产少量高品质的白云石（二氧化硅纯度高达99.5%以上），木材丰富，但距离盛产河床硅石的广西省**县仅60余公里（该地区出产的部分河床硅石含水晶或呈水晶态，品质极高，且相邻数县均因富产高品质的河床硅石而名扬天下），非常适合发展工业硅。
近十年来，****硅业有限公司一直专业生产工业硅。
根据市场发展的需要，该公司拟投资2600余万元，淘汰原有的1条6300KVA 工业硅矿热炉生产线，并在原址上新建1条12500KVA工业硅矿热炉生产线，严格按国家产业政策2010年标准之要求建设，既增加产能、降低生产成本，提升企业竞争力，又提高企业环保装备与水平，符合企业长远发展目标。
半封闭式工业硅矿热炉主要技术方案
半封闭式工业硅矿热炉主要技术方案宜兴市中宇电冶设备有限公司33000KV A半封闭式工业硅矿热炉技术方案1电炉设备1.1 33000KV A 半封闭式工业硅矿热炉主要技术参数1.2 电炉设备设计1.2.1矿热炉设备设计要求矿热电炉采用半封闭型式, 采用铜瓦压力环式电极把持器, 电炉炉底通风冷却, 炉体采用旋转炉体, 炉体测温, 变压器长期具备20%的长期超负荷能力。
短网系统、铜瓦、进线电缆都长期具备20%以上的超负荷能力。
烟道与炉盖之间设置了可靠绝缘。
液压系统采用组合阀, 并设置储能器。
电极升降油缸上、下两端均设绝缘加以保护。
高压油管两端全部带绝缘。
为防止电极偏斜, 设计时在炉盖、平台及电极导向装置, 电极导向装置设绝缘。
所有管道均设管道沟, 便于检修。
闸阀采用不锈钢丝杆, 以增加其使用寿命。
每组分水器设3路备用水路, 分水器阀门采用不锈钢或铜球阀, 分水器给、回水路布局合理。
炉盖采用框架式水冷结构, 中心区采用不导磁材料制作。
电炉烟道在二、三楼之间设水冷段, 以降低烟气温度。
1.2.2工艺设计要求电炉厂房柱子跨距按6m、 7.5m布置。
电炉车间分设四个跨区, 分别是变压器跨( 偏跨) 7.5m、电炉跨18m、浇注跨24m、成品跨18m。
电炉跨初定为五层平台分别为:a)+0.0m出渣铁轨道平台包括铁道、出铁车和铁包、出渣车和渣包等。
其中+2.4m平台为局部出铁操作平台: 该平台正对出铁口, 包括烧穿器、出铁挡板等出炉工具等。
b)+7.0m电炉炉口操作平台电炉控制室计算机室布置在此平台上, 冷却水系统的分水器和回水槽布置在该平台上、炉口操作工具等。
C)+11.8变压器放置平台电炉设有三台单相变压器, 放置在此平台上成三角形布置, 为方便变压器安装、检修、更换设有变压器吊装孔。
d)+18.3m电极升降机构平台平台空间内安装有电极升降、压放装置及电炉料管插板阀。
液压站也布置在此平台上。
e)+24.8m电炉电极支承及接长电极壳、加入电极糊及加料平台炉顶料仓座在此平台上。
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工业硅冶炼能源节约技术的研究5.1概述能源安全已构成我国整体战略安全的一个极大隐患，成为经济社会发展的瓶颈。
我国人均煤炭、石油、天然气资源量仅为世界平均水平的60％、10％和5％。
目前，我国已成为世界第二大能源消费国和第二大石油消费国，能源供应紧张局面日趋严重[81]。
与此同时，我国也存在严重能源利用效率低的问题。
近年来的快速增长在很大程度上是靠消耗大量物质资源实现的。
我国单位产出的能耗和资源消耗水平明显高于国际先进水平，如火电供煤消耗高达22.5％，吨钢可比能耗高21％，水泥综合能耗高达45％。
据测算，我国每创造一美元GDP所消耗的能源是美国的4.3倍，是日本的11.5倍。
能源利用率仅为美国的26.9％，日本的11.5％[82]。
因此，提高能源使用效率是在能源总量不变条件成为中国发展中的刻不容缓的任务。
工业硅生产是高能耗行业，平均每吨工业硅需要消耗13000KWh电以上，全国年产100万吨工业硅需要13亿KWh以上。
而国外先进水平吨硅消耗量为11000KWh，我国工业硅电耗比国外先进水平高10—20%，能源节约潜力仍很大（预计年节约0.2亿KWh，相当0.1亿元）。
另外，国外先进水平也不是最理想的能耗水平，我国如能在国外先进水平基础上再配以精工细作，吨硅消耗量应该在10000—11000KWh间。
我国工业硅生产能源消耗高主要是因为设计上不合理、控制水平与管理水平不高。
设计上不合理体现在我国普遍使用的是6300KV A左右的小炉型（散热大、产量低）、炉型设计上为隔热措施不严密、电路设计不合理、极心圆尺寸大小不合理等许多细节方面。
控制水平不高体现在人工操作范围大、炉况稳定性差、造成因调整炉况波动费时较长而使得非生产性能耗损失大。
管理水平不高体现在管理上不严、制度不健全、操作细节缺乏，造成物资或能源上的消耗浪费。
目前工业硅生产中能源节约途径主要有：1）炉型的大型化方向；2）炉型的密闭化方向；3）余热利用化方向；4）提高炉子电效率措施如改进短网结构设计、改善变压器性能、改善电参数、采用低频电源等；5）提高炉子热效率；6）改变炉内反应机制；7）改变原料性能方向；8）采用自动控制方向；9）管理制度建设方向。
由于上述诸多途径尚处于讨论阶段，形成固定技术并推广者仅有短网改进、管理制度建设上，许多技术细节缺乏，因此真正意义上可以直接使用的工业硅生产中能源节约技术还需要研究与试验。
经过多年的摸索探讨，目前我国工业硅电弧炉的电效率平均在92%以上，各种提高电效率的技术或措施也比较成熟如改进短网结构设计、使用优质导电材质、采用低压补偿技术、改善电参数等方面。
但是，我国工业硅电弧炉的热效率普遍比较低，这是导致我国工业硅生产能耗高、能源利用效率低的主要原因，表5-1是我国某厂6300KV A电弧炉的热平衡分析表[21]。
表5-1 我国某厂6300KV A电弧炉的热平衡分析从表5-1可以看出6300KV A电弧炉在工业硅生产过程中，电效率为92.21％，热效率为65％，能源大部分由于热效率低而被损失掉，损失途径主要是逸出气体带走热、炉面散热、炉体散热、短网热损失、冷却水带走热。
因此，提高工业硅电弧炉冶炼过程中的热效率应当是今后研究的重点。
在本文研究中，我主要从提高工业硅矿热炉冶炼过程中的热效率角度来研究工业硅冶炼能源节约技术。
提高工业硅冶炼能源的热效率是一项综合性能源节约技术，它应当包括所有能够能够提高热效率、减少热损失的技术或措施。
但是在本文中只研究炉型的大型化方向、炉型的密闭化方向、余热利用化方向、隔热设计技术四个方面来提高工业硅冶炼过程中的热效率。
因为从表5-1可以看出，工业硅矿热炉热效率低就是因为逸出气体带走热、炉面散热、炉体散热、短网热损失、冷却水带走热这五个方面热损失大。
炉型大型化则单位热容率增大，能量供应集中，通过外围表面单位面积散热小、炉子热稳定增强，有利于降低热损失。
同时炉型大型化也是今后工业硅行业发展的方向，大型炉具有热容量大、产量高、有利于二次精炼提高产品质量、单位产品成本低、便于烟气余热利用等诸多好处。
因此，研究炉型大型化不仅是降低热损失的需要，也是满足今后工业硅行业长期发展的需要，具有双重意义。
炉型密闭化或近密闭化不仅可以减少炉面热辐射损失，而且也可以减少烟气从6个炉门逸出带走的热，也是降低热损失、增加烟气回收能力、改善炉前操作环境的有力措施。
从表5-1可以看出，烟气带走热占据了供应总热量的18.35%，这部分热量又被散发到大气中，造成了能源损耗，致使能源利用率低，国内包头钢铁研究设计院曾经依据钢铁行业余热利用方式设计过余热回收装置，在某厂应用取得较好的使用效果，但是由于该余热回收装置初期投资过大，国内工业硅企业又大多数是私营企业，他们不愿意做这么大的投资，所以研究一种新型低造价、多用途、适用于大多数企业的余热利用装置（热材联产装置）很有必要，开辟一条已经被浪费掉的巨大热能集热道路具有非常重要的现实意义。
科技每时每刻都在变化，上世纪60年代所作的设计不应当在这个世纪仍然被当作模范来应用。
当前，由于国内没有实力研究机构来重新对上世纪60年代所作的工业矿热炉设计作改进，致使大多数企业仍用老的设计来建炉子，并且施工队伍都非正规研究机构或有能力去开发建设新型炉子，所以我国目前的工业硅矿热炉普遍都能耗高、设计未能跟上时代发展的需要。
问题的重要一方面反映在炉体隔热设计多年来没有多大改变，普遍使用的是碳砖层、耐火砖层、纤维板、钢板四层结构，随着科技的发展这种结构应当革新，因为国际国内新材料领域发生的一系列创新已经给我们带来了重新设计炉体结构的机遇。
上述四个以提高工业硅冶炼能源的热效率为目的的研究是目前工业硅冶炼能源节约方面尚未涉及完善但又非常重要的领域，需要既具备丰富的科学理论知识、又掌握国际国内工业硅冶炼情况的人员才能完成，它涉及到的冶金、工艺、传热、设备、设计等多方面的知识与创新要求，使得这方面的工作既具体又复杂、既艺术又有意义。
5.2大容量半密闭式12500KV A工业硅矿热炉的设计5.2.1设计依据本项工作采用如下设计规范：《中国节能技术政策大纲》（2005）；《冶金企业安全卫生设计暂行规定》（1988）；《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）；《工业炉窑大气污染排放标准》（GB9078-1996）；《工业炉砌筑工程施工及验收规范》（GB50211-2004）。
5.2.2设计内容5.2.2.1变压器选型大容量矿热炉具有单炉产量大、能量供应均衡性好、便于实现机械化、便于余热综合利用、热稳定性好、便于操作等一系列优点，是业界一致认可的矿热炉发展的方向。
为了促进国内工业硅行业冶炼水平的提高和设备装备的现代化，因此此次设计采用12500KV A容量的矿热炉变压器。
12500KV A矿热炉变压器具体技术参数如下：型号：HKSSPZ20-12500/35壳式强油水冷矿热炉变压器；额定容量：12500KVA，可超载30%；冷却方式：OFWF；一次电压（KV）：35；二次额定电压（V）：151；二次电压（V）：175,172,169,166,163,160,157，154，151，148，145，142，139，136，133共15档；阻抗电压（短路电压）：ex%=4-6%。
5.2.2.2矿热炉电气参数的确定在工业硅冶炼过程中矿热炉的状态与电气参数的变化密切相关，控制最佳的供电制度对保证取得好的经济技术指标十分重要。
一般而言，提高矿热炉的二次电压在功率一定情况下电流就可以降下来，这有利于提高线路功率因数和减少电损失，但是过分提高矿热炉电压，电极就不能深插，炉膛料面就会过热，热损失增加，硅回收率降低，因此每台电炉都有其适宜的二次电压值。
在设计电炉时往往利用米古林斯基公式[68、83]来确定矿热炉正常工作时的二次电压：V2=KP1/3式中：K为电压系数，取6.0-7.5；P是变压器额定功率，KV A。
因此这次设计时取二次电压V2=6.5×125001/3=150.85≈151V，=47795.2A。
二次电流I25.2.2.3矿热炉结构设计正确设计矿热炉的结构是保障矿热炉工作性能的先决条件，是设计工作者面临的最大困难。
好的矿热炉结构设计不仅有利于炉子保障高产、优质、低能耗、少故障的生产，而且有利于节约筑炉成本、方便其它设备布置、保证操作顺畅。
1、电极直径的选取在确定矿热炉其它结构尺寸之前，必须先确定电极直径，它决定着矿热炉其它结构尺寸的大小。
电极直径有许多计算方法，一般根据电极电流和电极电流密度确定：d=，式中I2为电极电流，A，△I为电极电流密度5.5-6.1A/cm2，取5.8计算。
根据国内厂家生产碳素电极的标准，取电极直径为1050mm。
2、极心圆直径计算极心圆直径是一个对冶炼过程有很大影响的设备结构参数，电极极心圆直径选得适当（图5-1），三根电极电弧作用区域部分刚好相交于炉心，各电极反应区既相互相连又重叠部分最小，在这种情况下，炉内热量分配合理，坩埚熔池最大，吃料均匀，炉况稳定，炉况也易于调节。
如果一设计就不适当，则热量不是过分集中（图5-2）就是热量分散（图5-3），这都会造成炉况调节频繁或根本无法调节的严重错误。
设计中极心圆直径可按下式计算：D g=ad=2.3×1050=2415mm式中a为极心圆倍数，a=2.2-2.3，这里取2.3计算。
炉膛内径选择过小，电极—炉料—炉壁回路上通过的电流增加，反应区偏向炉壁，将使炉内热量分散，炉心反应区温度低，炉壁腐蚀严重，炉况也会恶化。
炉膛内径可按下面经验公式计算：D n=rd=5.8×1050=6090mm式中r为炉膛内径倍数，r=5.8-6.0，这里取5.8。
炉膛内径这次设计中取为6200mm。
4、炉膛深度计算在选择炉膛深度时，要保证电极端部与炉底之间有一定的距离、电极有效插入的深度和料层有一定的厚度。
炉膛深度若过深，电极与炉底距离远，电极不能深插，高温区上移，炉底温度低，炉底SiC会沉积，炉底上抬，堵塞出硅口，炉况变差。
炉膛深度若太浅，料层厚度将很薄，炉口温度升高，硅挥发损失增加，容易露弧操作，能耗增大。
合适的炉膛深度可按下面经验公式计算：h=βd=2.5×1050=2625mm式中β为炉膛深度倍数，β=2.5-2.8，这里取2.5。
炉膛深度这次设计中取为2700mm。
5、炉衬与炉底的结构、尺寸及材料选择一般而言，炉衬、炉底结构包含了工作层、保温层、隔热层、绝热层、钢板层5个主要层次，但是每个层次的具体尺寸却是很有技术含量的，因为这涉及到筑炉成本、炉子性能、炉子寿命等许多经济因素。
炉衬厚度过厚，引起筑炉成本上升，占地面积扩大，炉衬表面积增加，散热面积也增大；炉衬厚度过薄，抑或炉衬强度不够，抑或无法保温。