[发明专利]一种用于工业硅造粒生产线热能系统的计算方法

说明书

本发明公开了一种用于工业硅造粒生产线热能系统的计算方法，包括如下步骤。S1：计算链板上装有待冷却硅液的铸模的风冷热负荷，风冷热负荷包括风冷凝热负荷和风冷却热。S2：基于链板上的铸模的风冷热负荷，计算得到风冷硅锭所需的冷却风量。S3：根据冷却风量计算得到冷却风余热。S4：计算链板上装有待冷却硅液的铸模的整体水冷热负荷，进而基于整体水冷热负荷计算冷却水量。S5：计算链板上装有待冷却硅液的铸模的单块水冷热负荷，进而计算铸锭冷却传热时间。本发明能最大程度保证生产线安全，降低能耗，使工业硅无人化智能造粒生产线可以在15分钟内完成造粒。精确的热能系统计算可以使生产线更加安全可靠、运行费用降低、环境污染减小。

技术领域

本发明属于工业硅冶炼领域，尤其涉及一种用于工业硅造粒生产线热能系统的计算方法。

背景技术

工业硅又称金属硅，金属硅是由硅石和碳质还原剂在矿热炉内冶炼成的产品，主成分硅元素的含量在98％左右(近年来，含Si量99.99％的也列在金属硅内)，其余杂质为铁、铝、钙等。因其用途不同而划分为多种规格，按照准金属硅中铁、铝、钙的含量，可把准金属硅分为553、441、411、421、3303、3305、2202、2502、1501、1101等不同的牌号。准金属硅的附加产品包括微硅粉，边皮硅，黑皮硅，金属硅渣等，其中微硅粉也称硅灰，它广泛应用于耐火材料和混凝土行业。

冶炼工业硅的原料主要有硅石、碳质还原剂。由于对工业硅中铝、钙、铁含量限制严格，对原料的要求也特别严格。硅石中SiO299.0％，Al2O30.3％，Fe2O30.15％，CaO0.2％，MgO0.15％；粒度为15～80mm。选择碳质还原剂的原则是：固定碳高，灰分低，化学活性好。通常是采用低灰分的石油焦或沥青焦作还原剂。但是，由于这两种焦炭电阻率小，反应能力差，因而必须配用灰分低，电阻率大和反应能力强的木炭(或木块)代替部分石油焦。为使炉料烧结，还应配入部分低灰分烟煤。

工业硅无人化智能造粒生产线基本工艺流程：对高温(约1400℃)硅液进行浇铸与铸锭；对高温(约1400℃)硅锭进行冷却风冷却；对高温(约500℃)硅锭进行冷却水冷却；经两次冷却过程，冷却至常温(约30℃)硅锭。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种用于工业硅造粒生产线热能系统的计算方法，以解决现有工业硅造粒生产线效率低、能耗高的技术问题。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种用于工业硅造粒生产线热能系统的计算方法，包括如下步骤：

S1：根据工业硅造粒生产线的工艺流程以及生产规格，计算链板上装有待冷却硅液的铸模的风冷热负荷，风冷热负荷包括风冷凝热负荷和风冷却热；

S2：基于链板上的铸模的风冷热负荷，计算得到风冷硅锭所需的冷却风量；

S3：根据冷却风量计算得到冷却风余热；

S4：根据工业硅造粒生产线的工艺流程以及生产规格，计算链板上装有待冷却硅液的铸模的整体水冷热负荷，进而基于整体水冷热负荷计算冷却水量；

S5：根据工业硅造粒生产线的工艺流程以及生产规格，计算链板上装有待冷却硅液的铸模的单块水冷热负荷，进而计算铸锭冷却传热时间。

具体地，工业硅造粒生产线的工艺流程包括以下步骤

A1：将1400℃的硅液进行浇铸于铸模中以实现铸锭，得到硅锭；

A2：将1400℃的硅锭与空气逆流接触实现风冷却；

A3：待降至500℃后，经斜板导向直接滑入冷却水槽中，对500℃的硅锭进行冷却水冷却，得到30℃的硅锭。