稀土煅燒窯型選擇及供電方案

覃波 |文

對于稀土煅燒窯型的選擇及其供電方案設計，在滿足相應設計規(guī)范、實現(xiàn)預定功能、保證可靠性的前提下，可以因地制宜，根據(jù)生產的需要選擇合理的方案。

我國科技人員針對不同的稀土礦物特點研究開發(fā)了一系列的采礦、選礦、冶煉、分離提取技術，自主創(chuàng)新的科技成果廣泛應用于工業(yè)生產，形成了包括采礦、選礦、冶煉、分離、深加工應用在內的完整的稀土工業(yè)體系，特別是在冶煉分離領域的工藝技術優(yōu)勢明顯，稀土產品年產量占世界總產量的90%以上。

煅燒窯的選擇

目前，在氧化稀土產品煅燒上使用較多的煅燒窯有推板窯、隧道窯、輥道窯；加熱方式又分煤加熱、水煤氣加熱、天然氣加熱和電加熱四種。

推板窯、隧道窯及輥道窯三種窯型綜合對比見表1。

各種加熱方式窯型綜合對比見表2。

由表1、表2可知，輥道窯擁有產品質量穩(wěn)定、純度高、維護成本低、匣缽損耗小等優(yōu)點。

從滿足生產產能、提高產品質量、節(jié)約能源、降低生產成本、保護環(huán)境和改善勞動條件等方面出發(fā)，選用輥道窯對碳酸稀土或草酸稀土進行煅燒生產稀土氧化物是各稀土企業(yè)的必然選擇。

關于加熱方式，為滿足產品質量高純度、清潔生產和日益嚴格的環(huán)保要求，應根據(jù)當?shù)啬茉辞闆r因地制宜，采用天然氣或電加熱輥道窯。

表1 推板窯、隧道窯及輥道窯三種窯型綜合對比表

電加熱輥道窯供電方案分析

稀土元素由于其獨特的4f電子結構，不但在高新技術領域日益凸顯其無可替代的光、電、磁優(yōu)異性能，而且在提升傳統(tǒng)產業(yè)中不乏畫龍點睛之舉。伴隨高純稀土材料制備工藝的進步，對氧化稀土高純化的要求更高也更為明確，將促使生產裝備的提升，無論廣度或深度上，電加熱輥道窯的應用在整個稀土產業(yè)里的比重將不斷增加，為產品高純度以及材料的均一性提供技術保障。

表2 稀土煅燒窯各種不同加熱方式綜合對比表

為了得到高純度、高質量的稀土產品，目前稀土企業(yè)一般采用電加熱輥道窯對碳酸稀土或草酸稀土進行煅燒，而供電方案則需節(jié)能、運行成本低。

某稀土廠煅燒車間有5臺電加熱輥道窯，每臺窯的電加熱功率為700kW，其供電方案有3個：

方案1：1臺4000kVA變壓器給5臺電加熱輥道窯供電

在煅燒車間設置10/0．4kV車間變電所1座，內設1臺容量為4000kVA變壓器（阻抗電壓為8%）和若干低壓出線柜（采用高短路分斷能力的低壓斷路器），放射式給5臺電加熱輥道窯的電加熱器供電。

方案2：兩臺變壓器（2500kVA和1600kVA各一臺）給5臺電加熱輥道窯電加熱器供電。

在煅燒車間設置10/0．4kV車間變電所1座，內設容量為2500kVA和1600kVA各一臺（每臺設置獨立的變壓器室），放射式給5臺電加熱輥道窯的電加熱器供電，其中2500kVA變壓器給3臺電加熱輥道窯的電加熱器供電，1600kVA變壓器給2臺電加熱輥道窯的電加熱器供電。

方案3：5臺800kVA變壓器分別給5臺電加熱輥道窯電加熱器供電。

在煅燒車間設置10/0．4kV變壓器室5個（每個變壓器室內設1臺800kVA變壓器），1臺變壓器給1臺電加熱輥道窯的電加熱器供電，變壓器的低壓側和電加熱器直接相連。

方案1～3技術經濟分析比較見以下三部分：

1．由1臺4000kVA變壓器給5臺電加熱輥道窯供電

4000kVA變壓器一臺、10kV配電柜一臺、低壓出線柜一臺，電氣設備的費用合計為97萬元。優(yōu)點為：初設投資費用要低、占地面積??；缺點為：4000kVA變壓器屬于非標變壓器，價格較高，供貨周期長；4000kVA變壓器低壓側短路電流大，需選用具有高短路分段能力的斷路器出線柜；4000kVA變壓器的低壓側額定工作電流達6077A，目前市面只有6300A的低壓斷路器，變壓器低壓側額定工作電流接近低壓斷路器額定工作電流；系統(tǒng)供電可靠性低，如果4000kVA變壓器檢修停電，5臺電加熱輥道窯都無法工作。

2．由兩臺變壓器給5臺電加熱輥道窯供電

2500kVA變壓器一臺、10kV配電柜一臺、低壓出線柜一臺，電氣設備的費用合計為123萬元。優(yōu)點為：系統(tǒng)可靠性比方案1要高、選用了標準的電氣設備，供貨周期不受影響；缺點為：投資費用稍高；占地面積較大。

3．由5臺800kVA變壓器給5臺電加熱輥道窯供電

800kVA變壓器一臺、10kV配電柜一臺、低壓出線柜一臺，電氣設備的費用合計為141萬元。優(yōu)點為：供電可靠性最高、選用標準的電氣設備，供貨周期不受影響；缺點為：投資費用較高；占地面積較大。

方案1多采用非標設備，不建議選取，方案2和方案3各有利弊，方案3的投資費用相對高一些，但靈活性、可靠性最高。對稀土煅燒窯型的供電方案選擇，除需進行上述直接的設備投資比較外，還需綜合考慮配電變壓器的損耗、供電貼費對年運行費用的影響。

結束語

對于稀土煅燒窯型的選擇及其供電方案設計，在滿足相應設計規(guī)范、實現(xiàn)預定功能、保證可靠性的前提下，可以因地制宜，根據(jù)生產的需要選擇合理的方案。稀土產業(yè)特殊，波動性大，產品品種多、又不均衡，受到政策及客戶需求、產品品級等多方面的限制，在實踐中常需滿足客戶個性需求的生產組織靈活性、實用性，又要滿足工程建設的合理性、經濟性等要求，這就需要在設計工作中從實際出發(fā)，認真總結，廣泛交流，揚長避短，統(tǒng)籌兼顧，力求做到最優(yōu)。中