一、立项背

洗选中心太西洗煤厂碳化硅车间有一台ZES-60KV/1200V型直流整流柜，用于将35KV高压转换成直流为碳化硅冶炼炉供电，但是现有系统存在以下问题

现有直流整流柜配置一套水冷系统，冷却水箱内的纯水经离心泵加压后，预先进入风水冷却器冷却，再进入整流柜冷却水道对母排等元器件进行冷却，将母排温度降低至60°以下。在冶炼过程中，整流柜长时间高负荷运行，原有冷却系统使用效果较差，无相应保护装置，影响冶炼系统安全高效运行，人员巡检安全隐患较大

碳化硅冶炼炉炉头在冶炼过程中，由于炉内温度较高（约2500摄氏度），炉头长时间受到持续高温烘烤后，泥立柱发生弯曲变形，存在以下问题

立柱与耐火砖墙面之间缝隙变大，冶炼过程中出现“窜火”现象，造成极大的安全隐患

耐火砖与石墨电极之间接缝处缝隙变大，冶炼过程中出现“窜火”现象，使电极温度升高，造成“烧电极”现象且造成极大的安全隐患

c.“窜火”现象导致炉内热量损失，影响产品质量，增加电耗

二、内涵和主要做

1.直流整流系统只有冷却水风冷一套系统对整流装置进行冷却，冷却过程中，经常出现冷却水温降不下去，整流装置频繁报警的问题，针对这一问题，在冷却管路上对冷却系统进行优化

1）离心泵出口安装流量计及过滤器，清理循环水中的杂质，防止冷却管路堵塞，并由流量计检测管路卡堵情况

2）在风水冷却器回水管路安装1台冷水机，进一步降低整流柜入水温度，提高冷却效果

过滤器、流量计及管路安装方式如下图所示：将离心泵出水管竖直段拆除，上端焊接法兰依次安装流量计、过滤器，下端安连接至过滤器出口

2.碳化硅冶炼炉炉头加固：在两侧原有水泥立柱处，采用槽钢制作加固钢结构架，下方通过预埋件进行固定，上方通过预安装在炉头耐火砖中的拉筋固定，并采用紧固螺栓调整进行调整，避免水泥基础长时间受热发生热变形及疲劳失效

3.碳化硅炉墙结构的改造：检修人员对炉墙的焊接结构进行了改变，将原底座重梁的通长梁改为短梁，增加焊接密度，将支撑梁换为通长梁，保证了重梁在高温下不易受热变形开焊，实用性明显增强，并在两侧及底端各加6根加强筋，使得炉体整体更加稳固耐用，延长了炉墙的使用寿命，大大提高了安全性，保证了生产系统的正常运行

4.安装在线温度监测系统：整流装置在正常送电运行时，人员无法靠近设备对设备的运行情况进行检查，为了对整流装置的二极管、熔断器的情况等进行监视，同时提高设备的智能化水平，对各个监测点安装无线测温传感器，通过无线传输的方式，将温度数据上传至控制室，让岗位人员随时掌握设备的运行状态，保证了人员及设备的安全运行

监测系统采用96个测温传感器，涵盖整流系统所有二极管、熔断器，并使用无线传输，将测温数据传输至电脑客户端，实现整流系统重点部位温度的实时监控。当某个点位出现温度异常后，可以语用报警提示。并且可在后台查阅所有监测点历史数据，确保及时发现温度异常并停机处理，防止故障扩大

5.安装视频监控系统

通过对整流系统重点部位的实时监控，有效解决设备带电状态下人员巡检安全隐患，且能及时发现系故障

三、创新亮

1.冷水机的应

（1）加装冷水机，采用“风冷+冷水机”组合方式，二次冷却，将温度降低至室温以下

（2）加装过滤系统，充分过滤循环水中杂质，防止堵塞整流柜冷却水道、水管

（3）选用超声波流量计，解决纯水没有导电性而导致常规流量计失效的问题

（4）冷水机出、入水管处安装阀门，可根据实际冷却效果，在风冷温度达到要求后，或者冷水建检修过程中，可实现选择性停用冷水机，便于使用

2.碳化硅冶炼炉炉头加固：预埋槽钢加固水泥柱增加强度；炉头加拉筋提高强度，螺栓可调节热形变

3.碳化硅炉墙结构的改造：通长梁更换短梁，增加焊接密度；支撑梁更换为通长梁加6根拉筋进行加固

4.无线测温系统、大数据化与互联网+的应用，打破了以往人工测温存在的缺陷，同时将变配电系统中应用的测温系统引进碳化硅整流系统中，尚属首次，并根据设备的特点，对无线测温系统进行了改进，使其适用性更为广泛

四、实施效

（一）取得的效

1.整流装置冷水器的应用，提高系统稳定性及设备完好率，减少冶炼故障停机，节约冶炼能耗，提高冶炼产品质量

2.无线测温系统的应用，实现在线监测、监控系统，避免人员巡检带电设备过程中存在的安全隐患，提高安全风险预控管理能力

3.碳化硅冶炼炉炉头的加固，有效避免炉头出现“窜火”现象，消除安全隐患；防止电极烧损，节约电极更换费用（六个炉头36块共计12吨，每吨单价4万元，每年可节约48万元/年；减少炉内热量损失，每月节约电费损耗2万度（每月生产1炉），合计节约电费24万元/年；稳定炉内热量，提高碳化硅品级率0.8%

4.碳化硅炉墙结构的改造：通过改造，碳化硅炉墙的使用效率大大的提高，不但解决了之前重梁焊接开裂锈断的情况，延长了使用寿命，由原来1个月补焊一次，提高到2个月补焊一次

（二）实施应用前后效果（益）情

1.冷水机的安装减低了故障停炉的时间，平均每月减少4小时，处理水温过高的故障，降低了电费损耗

10500KW×4小时×0.353元/度×12个月=17.791万

冶炼炉头的加固

（1）减少炉头更换的材料费用，六个炉头36块共计12吨，每吨单价4万元，每年可节约48万元/年

（2）减少炉内热量损失，每炉节约电费损耗1万度，每月生产5炉，合计节约电费

10000度×5炉×0.353元/度×12个月=21.18万

（3）稳定了炉内热量，提高碳化硅一级品0.5%，二级品1.05%，每炉产量约118吨，平均每月可出20炉，一级品单价0.85万元/吨，二级品单价0.55万元/吨，一级品每月可多产出效益

118吨×0.5%×20炉×8500元/吨=10.03万

二级品每月可多产出效益

118吨×1.05%×20炉×5500元/吨=13.629万

全年共计产生效益

（10.03＋13.629）×12个月=283.908万

碳化硅炉墙结构的改造，延长了使用寿命，由原来1个月补焊一次，提高到2个月补焊一次，每炉共26个炉墙，6炉共计156个炉墙，每片炉墙补焊的材料和人工成本为568元/个，每年可节约费用为

568元/个×156个×6个月=53.165万

通过对碳化硅直流整流系统的改造，全年共减少费用支出140.136万元，增加收入283.908万元，共计424.044万元

五、可推广应用范

洗选中心太西洗煤厂碳化硅直流系统的改进可以推广至炭素、碳化硅等冶金行业