封閉爐又稱埋弧電爐或礦熱電爐，採取電極插入爐料的埋弧操作，還原電爐有敞口、封閉（或半封閉），爐體有固定、旋轉等各種形式。50年代以前普遍採用敞口固定式電爐，隨著環境保護要求的提高和餘熱利用技術的進展，對不同產品分別採用封閉式電爐或矮煙罩、半封閉式電爐。爐體旋轉可以消除懸料、減少結殼“刺火”使布料均勻、反應區擴大，以利爐況順行。電爐容量在50年代以前一般從幾百至一萬千伏安左右，後來逐漸向大型化發展。70年代新建電爐一般為20000～40000千伏安,最大的封閉式電爐達75000千伏安，最大的半封閉爐達96000千伏安。
基本介紹
- 中文名：封閉爐
- 外文名：Closed furnace
- 別稱：埋弧電爐、礦熱電爐
- 操作：電極插入爐料的埋弧操作
- 配置：圓形爐體，配備三根電極
- 學科：冶金工程
封閉電爐工藝,封閉爐規格配置,封閉爐的操作,封閉爐廢氣系統,直流封閉爐技術的優點,
封閉電爐工藝
封閉爐用的炭質還原劑包括煤和木炭，初期試驗使用木炭作還原劑，後期試驗用煤作還原劑。它有特別低的雜質含量和極好的熔煉特性。
原料卸到一個受料輸送機上，藉助工藝建造的料斗提升到上部五個日料倉的任意一個。來自料倉的料通過重量料斗稱重後加到爐內，為了製備一批混合料，石英、木炭和煤分別在重量料斗上稱重後，下降到一個接收皮帶混合輸送機上而且送到擺動分配器上，然後混合的爐料被加到爐內。加料的順序是由操作者設定料批的重量並用計算機控制。
混合料加到封閉爐的程式不象用普通敞口爐的程式那么簡單。由測定的料層厚度確定加到爐內混合料的質量和數量，一但讀數有誤，則會造成加料過多或過少。
設計的封閉爐是固定式的而不是旋轉的。爐牆的耐火材料襯是典型的工業矽爐襯，爐頂襯有打結氧化鋁和水冷。爐底陽極是以典型的Dow Corning的直流電爐的設計為基礎。爐子電力供應系統由1.5MW爐的四台電力供應設備組成。一台普通電爐的供電控制配電盤操作。用壓放氣缸調整電極的移動。正常操作期間，電極消耗時用壓放氣缸完成電極的向下滑動。
封閉爐規格配置
現代鐵合金電爐一般為圓形爐體，配備三根電極。大型錳鐵電爐有採用矩形多電極的。大型矽鐵電爐有些裝備旋轉機構，爐體以30～180小時旋轉360°的速度沿水平方向旋轉或往復擺動。封閉電爐設定密封的爐蓋，半封閉電爐在煙罩下設有可調節開啟度的操作門，以控制抽入空氣量和煙氣溫度。
電極系統廣泛採用連續自焙電極，最大的直徑可達2500毫米，有的還做成中空式。連續自焙電極由薄鋼板電極殼和電極糊組成，在運行中電極糊利用電流通過時產生的熱量和爐熱的傳導輻射自行焙燒。隨著電極的消耗，電極殼要相應逐節焊接，並向殼內充填電極糊。電極把持器由接觸頰板（導電銅瓦）、銅管與把持環等構件組成，它的作用是將電流輸向電極，並將電極夾持在一定的高度上，還可以調節電極糊的燒結狀態。電極升降和壓放裝置吊掛著整根電極，用以調整電極插入深度。
封閉爐的操作
封閉爐的操作與傳統的敞口爐操作完全不同。作為操作者看不到料層頂部，他完全依靠測定和收集的數據。經過預啟動檢驗之後，爐子送電並逐步加大電流，開始是10kA，超過24小時後升到130kA，電極電壓由40V升到100V。第一次出鐵的標準時間大約是24小時，而正常循環（包括出鐵占用的時間）每隔兩小時出一次鐵，在爐子達到穩定操作之後往爐內附加煤。用通過廢氣系統的氣體保持恆定流量來拉制爐子壓力。在18個月期間的10個爐役中，管路沒有被二氧化矽粉塵堵塞。爐子操作的自動控制系統用Fischer和porter分配控制系統控制。爐子功率控制板與設備的分布控制系統聯接，而分布控制裝置與現場儀表聯接，讀出輸入和設定輸出。DCUs作實際指令順序和迴路控制，也供給控制或操作者信息，進行計算。
半工業性實驗廠設有兩名操作者的指令站-計算機組和圖文顯示設備，在操作者和分布控制設備之間起聯接作用—一個操作者在第一個控制室內，而另一個操作者在第二個控制室內。在參數基礎上由一個操作人員監控溫度、壓力、流量和電力輸出。
例如，通過發展趨勢，操作者能夠觀察過去幾小時、當天或幾天（5天以上的數據值能夠同時顯示在計算機的螢幕上）的爐頂溫度。發展趨勢數據也自動地存入磁碟以備以後觀察。
操作者能觀察到電流、電壓和功率的條線圖，也能夠輸入電壓、電流的控制設定值。他能夠改變加入系統的料比，通過移動識標器提出需要加入爐內的料比，同時用識標器在另一個控制點上開始了爐料厚度的測定。
封閉爐廢氣系統
由爐子出來的廢氣，由副產品SiO、 CO、H2和來自炭質還原劑的揮發物組成。爐子排出的廢氣通過廢氣出口由導管攜帶到布袋過濾器分離出粉塵顆粒。鼓風機為廢氣通過整個廢氣處理系統提供必要的動力，並將由布袋出來的乾淨的氣體送到燃燒爐以供燃燒。因為這是半工業性規模的操作，廢氣沒有被有效利用而被完全燃燒。
廢氣被連續取樣而且分析了CO、CO2、H2和O2。CO數據和有效輸入的廢氣流量用於監控碳平衡。廢氣中的氧含量對操作者安全很重要。廢氣分析連續地顯示在電腦程式螢幕上的結果和變化趨勢曲線不僅可用於顯示廢氣成分，而且在這個測量基礎上顯示了生產矽的效率。
因為爐子廢氣的主要成分是一氧化碳，它是沒有氣味和顏色的，但是有毒，故安裝了CO泄漏檢測系統。控制室內的一個報警裝置顯示了全部CO的感測器位置，如果感測器顯示CO的含量高，板上指示有關的感測器並有報警聲。在報警器位置的脈衝燈也亮，指示CO含量高。另外，個人專用CO監測器是全體操作人員在操作中必需佩帶的。
直流封閉爐技術的優點
使用直流封閉爐技術具有下列優點：
1.電極消耗明顯降低（50%）；
2.氧化損失降低10-12% ；
3.減少了碳的消耗量，因此灰分影響較小，使矽的質量提高；
4.較低的熱損失使能耗降低；
5.回收的廢氣具有潛在的用途；
6.由於理論碳的較好控制，使爐子的操作得到改善。
