Главным в проектировании цехов, производящих ферросилиций, является соблюдение принципа максимальной рентабельности.
Крупные предприятия черной металлургии обычно разрабатывают для своих нужд близлежащие кварцитовые месторождения, включают в свой состав коксохимическое производство и потребляют ферросилиций; поэтому удобно размещать ферросилициевые цехи вблизи центров черной металлургии (при наличии крупных электростанций). Так возник челябинский завод вблизи районной электростанции, работающей на местных углях; на базе Днепровской и Рионской гидростанций возникли запорожский (1933 г.) и зестафонский (1933 г.) заводы. Теперь выгодно создавать производство ферросилиция вблизи гидростанций Востока, где есть и дешевый кокс.
При проектировании необходимо учитывать, подлежит ли проектируемый цех дальнейшему расширению; если строится цех из 2 – 3 мощных печей, то, несомненно, его расширение в дальнейшем будет очень выгодным и для такого расширения должна быть отведена необходимая площадь.
Практика показала, что в плавильном корпусе электропечи следует располагать по одной оси, в противном случае разумная организация грузопотоков невозможна. В то же время аэрация и дневное освещение очень длинного здания затруднены. Поэтому при строительстве печей с открытым колошником не следует размещать в цехе более шести печей; при переходе к закрытым печам, быть может, удастся разместить большее количество печей, но значительные площади и объемы займет устройство газоочистки.
В настоящее время, после длительной эксплуатации печей мощностью ~ 13 тыс. ква у нас запроектированы печи мощностью ~ 16,5 тыс. ква. На заводе Мариетта (в Южном Огайо, США) работают 14 печей мощностью по 16 000 ква [85]. Очевидно, пора приступить к проектированию печей мощностью ~ 20 тыс. ква.
При правильном конструировании коэффициент мощности печи в 16,5 тыс. ква не может быть ниже 0,92. Тогда Рпечи = 16 500 • 0,92 = 15 180 квт. Фактический среднечасовой съем энергии ?1 = ?печи к, где к – коэффициент колебания нагрузки. Для ферросилициевой печи при устойчивом ходе к ? 0,98. Провалы нагрузки, имеющие место при периодическом недостатке восстановителя, могут снизить к до 0,97. Примем к = 0,98, тогда ?1. ~ 14,9 тыс. квт.
Сумма годовых простоев печей в среднем 3,5%, а так как разогревы временно повышают удельный расход энергии, то это в сумме понижает годовую производительность (против производительности при совершенно бесперебойной работе) на 5%.
При нормальной шихтовке и правильно найденном полезном напряжении удельный расход энергии будет равен достигнутому на действующих несколько меньших печах, т.е. 4650 квт-ч/т в расчете на Си45 (для закрытой печи из осторожности следует принять известный пока расход ~ 4900 квт-ч/т [85]). Среднесуточная производительность одной печи в календарные сутки и годовая производительность ~ 26,6 тыс. т. Для Си18 годовая производительность этой же печи составит
В зависимости от потребности в ферросилиции каждой марки определяют число печей в цехе, расход и запас основных материалов, способы разливки и характер разливочного оборудования. Существуют две схемы расположения основных зданий цеха (рис. 67).
Либо склад шихты, плавильный корпус и склад готовой продукции расположены последовательно на одной оси, либо здания расположены параллельно друг другу, что, разумеется, более компактно, облегчает подвод коммуникаций и расширение цеха при надобности.
Запасы привозных материалов могут быть значительными, достигая месячной потребности. Запасы материалов, поставляемых соседними предприятиями, не должны превышать десятисуточной потребности, чтобы не вызвать излишних капитальных затрат на строительство склада шихты и не уменьшать оборачиваемость оборотных средств. Материалы одного наименования, но разного происхождения следует хранить раздельно. Хранение сырья в открытых складах связано с убытками.
Различные материалы следует хранить и транспортировать в разных пролетах шихтарника, по разным транспортерам до места их дозирования в одну колошу. Узел автоматической регистрирующей дозировки должен быть как можно ближе к складам шихтовых материалов, колоша шихты скипом подается непосредственно в «карманы» печи. При этом устраняется необходимость иметь крупные емкости для каждого шихтового материала (на суточный запас). Во избежание расслоения материалов в каждом «кармане» допустимо держать лишь одну очередную колошу возможно меньшего веса. В отделении подготовки коксика необходим сушильный барабан для уменьшения влаги до постоянного минимума с отсевом мелочи на выходе из барабана.
Для укорочения короткой сети трансформаторы надо устанавливать на такой высоте, чтобы коротая сеть располагалась на одном уровне. При этом на колошниковой площадке следует предусматривать обходы вокруг печи с ее короткой сетью. Расстояние между осями соседних открытых печей должно быть 30 м. Для закрытых и полузакрытых печей эти расстояния будут примерно такими же, вследствие необходимости размещения газоотводов и газоочистных сооружений.
Вдоль фронта печей расположен разливочный пролет, в котором для каждой печи должен быть установлен свой разлавочный мостовой кран с двумя подъемами (для кантования разливочного ковша). Для уменьшения потерь в ковшах их следует разогревать перед выпуском с помощью газовой горелки. В цехе должен быть кислородопровод для разделки выпускных отверстий и для автогенной сварки кожухов электродов (и ацетиленопровод).
При установке открытых печей на две соседние печи устраивают общую будку пульта управления; при установке закрытых печей можно и нужно иметь один общий (центральный) пульт управления всеми печами цеха, размещенный в центре плавильного корпуса, и демонстрационные приборы у горна каждой печи. Новые ферросилициевые цехи должны быть автоматизированными, высокопроизводительными, но без всяких излишеств в архитектуре и оборудовании.