矿热炉节电措施

1、 矿热炉节电措施 随着国民经济的快速进展和国家产业政策的调整，电炉变压器单台容量在6300 KVA以下的被彻底淘汰，而630012500KVA，电压等级在35KV110KV电弧炉的用电负荷在工业用电中所占的比例越来越大，就我局而言，近几年来，年供电量达22.5亿千瓦时，矿热炉炉负荷所占比例在75% 左右，对矿热炉设计、安装、运行生产过程进行节能技术的深化了解和讨论，最大限度地利用有限的电力能源和资源，更好地服务地方经济进展，是我局长期关注并乐观讨论探究的课题。笔者就矿热炉节电技术措施作粗浅探讨，供同行参考并祈请指正。 1. 矿热炉炉变压器具有的工作特性： 1.1 变压器输出电压较低，一般为几十

2、伏，最多几百伏，而输出电流则很大，往往达几万安培； 1.2 平安牢靠，瞬时过载力量较大,能经受长期最大负荷或短时间超负荷； 1.3 变压器二次输出电压有较宽的调整范围； 1.4 变压器线圈采纳特别绕制方式，结构坚固，机械性能好，一般设计为开口三角形，并能承受短时短路时电动力的冲击。 2. 矿热炉 (电石炉、铁合金炉) 的生产特点： 矿热炉运行中主要靠电弧产生巨大的热量来熔化矿料。它的电极埋在炉料中，炉料受电弧和炉料自身通过电流而产生的电阻热量的联合加热。 2.1矿热炉的组成：由炉体、电源、掌握设备及冷却系统、电极升降系统、液压系统、上下料系统、把持器等附属设备所组成。 炉体包括炉壳、炉盖、炉衬

3、、电极、电极升降机构等。炉衬按其部位（如炉盖、炉墙、炉底和出料槽）和其耐火混凝土工作条件的不同，选用不同的耐火材料。常用的耐火材料有硅砖、镁砖、白云石、高铝砖、等。隔热材料主要用石棉板。电极是电热元件。 电弧炉的电源设备包括短路器、互感器、电弧炉变压器及短网。小容量的电弧炉变压器还带有电抗器。 3. 矿热炉短网的功率损耗： 所谓的短网是指电弧炉变压器二次端子到电极一段电路的通称。电炉的短网由导电母线和电极组成，导电母线用铜质材料制成。依据电炉工艺操作的要求和改善短网电气性能的需要，小容量电炉可用铜排或铜管作成，大容量电炉采纳水冷铜管或水冷电缆，它们与其它部分都采纳螺钉连接，螺钉用非磁性材料作成

4、。短网是一个大电流工作系统，最大电流可达数万安培以上，短网在数万电流工作的状况下，电阻稍有增加，就会引起很大的功率损耗。 4. 电炉短网功率损耗的计算： 短网造成的功率损耗为： P=3I2R（瓦） 式中：I短网流过的电流（安）； R短网的有效电阻（欧）。 由上式可知，要削减短网损耗，一是削减短网的有效电阻；二是削减流过短网的电流。 短网的有效电阻可按下式求出 式中：2020摄氏度时的电阻率，铜为0.0175欧毫米2/米； 导体电阻的温度系数，铜为0.0043； t导体温度与20摄氏度环境温度的差值（摄氏度）； S导体的截面（毫米2）； L导体的长度（米）； K j导体的集肤效应系数；取11.2

5、 Ke导体的邻近效应系数。取1.0 5. 造成矿热炉损耗增大的缘由 5.1在进行矿热炉短网设计时，冶炼企业往往为了降低工程投资，要求设计部门偏重考虑对有色金属的节省，而忽视了电能耗的降低，因而造成所设计短网的电流密度往往偏大； 5.2 随着市场的供需变化，冶炼企业为了适应市场变化，不断的对炉体局部进行技术改造，以生产适应市场的需要的产品来猎取最大的利润。在设计，改造周期较短的状况下，若考虑不周，经常导致在技术层面上顾此失彼，而使炉子达不到设计出力和节能技术要求； 5.3部分地方政府主管部门只重视进展新上工业项目，对企业应必备的节电技术装置和措施重视不够，再加上部分冶炼企业为降低前期工程造价，只

6、考虑设备能出产品就行，而忽视电力技术节能装置的设计安装和运行； 5.4 冶炼企业厂址选址不合理，距电源点较远，线路损耗大； 5.5 员工对新产品生产操作工艺不娴熟。 6.短网设计、布置应留意实行的技术措施 6.1 短网工频大电流导体截面的选择： 6.1.1 矩形铜母线：为了削减集肤效应影响，充分利用母线截面，母线厚度要小，尽可能增加周边长度，增加母线的高度与厚度之比。一般矩形母线厚度不超过1015毫米，且高度与厚度之比约为20：1，母线间距宜为1015毫米。 6.1.2 铜管母线：为削减集肤效应，大电流母线可采纳铜管，如截面与矩形母线20010毫米2截面相同的80/62铜管，其集肤效应系数K=

7、1.047（而矩形母线的K=1.35），即有效电阻仅为铜母线的0.775。 母线形式 允许电流密度（A/mm2） 矩形铜排 1.52.0（当一相母线束截面在50002以下时） 1.01.5（当一相母线截面在50002时） 铜软电缆 1.82.5（当一相母线束截面在40002以下时） 1.21.8（当一相母线截面在40002时） 水冷铜电缆 34 水冷铜管 46 6.2 短网母线布置应留意实行的措施： 变压器只有三个出线端时，使各相母线尽量靠近。采纳多根母线时，尽量将不同相母线对称排列。大型电弧炉变压器低压出线较多时，可采纳同相来回电流的导体交替并排排列。使相邻两根平行导体中通过的电流方向相反，

8、造成自感电势与互感电势的方向相反，达到削减短网电抗，提高功率因数，降低短网压降，增大电极电压，提升熔化功率，缩短熔化时间的目的。这里需要指出的是，由于短网工作电流大，产生的电动机械应力大，电炉变压器出线端应采纳软母线联接，避开因常常猛烈振动，使电弧炉变压器二次出线端油箱密封破坏而造成漏油。 7. 电炉短网及变压器的主要节省用电措施： 7.1 短网的节电措施： 7.1.1 缩短短网长度；短网的电阻与其长度成正比。通常实行的措施为；移动电炉变压器，使其尽可能靠近炉体；上升电炉变压器的安装位置，使各段短网处在同一水平面上；在保证电极升降和炉体转动需要的前提下，尽量削减短网的长度。 7.1.2 削减接

9、触电阻：短网的联接处较多，接触电阻增大，不仅增大了短网的功率损耗，同时还会使联接处严峻发热甚至烧红，加速了接触面的氧化，进而使接触电阻进一步增大，形成恶性循环。为降低接触电阻，从电炉变压器出线端与电极相联接的导体中全部联接处的表面应磨平镀锡，采纳双面夹接。对不常常拆卸的联接部位采纳焊接或增大接触面积的方法，精细加工接触表面，涂优质的导电膏并保持足够的接触压力，防止运行中空气、水分进入而造成接触表面氧化，引起接触电阻增大。在运行时，定期对接触处用红外线测温仪进行温度检测，发觉温度超标，应准时实行冷却措施或进行停电检修处理。处理后应再次测量接触电阻并使其保证在合格值的范围内。 7.1.3 有条件时

10、尽量采纳水冷短网；电炉工作时，随着温度的上升，电阻增加，短网损耗增大，同时温度上升后对联接处的接触状况也产生有害的影响。有关资料表明，在10千安运行下的短网，温度上升1摄氏度，每米导电母线约增加36瓦的功率损耗。因此，降低短网的工作温度，对降低电能损耗的效果不行忽视。 7.1.4 削减短网四周的铁磁物质：当短网通过强大的沟通电时，在短网四周产生强大的交变磁场，尽量避开炉体铁质烟囱等金属构筑物，避开在这些铁磁物质中产生涡流和磁滞损耗，引起短网附加损耗的增大。同时全部固定和联接用的螺钉，必需采纳非磁性材料，尽量避开用铁磁材料包围短网的导体。 7.1.5 大容量矿热炉变压器低压侧应采纳多支路出线，（

11、36个支路）在电极接线上形成闭合三角，以有效抵消三相电抗。 7.1.6 短网的无功补偿: 因矿热炉负载特性介于电阻性和电抗、感抗之间，短网的空间物理结构和流过短网的大电流使矿热炉的功率因数很低。较低的功率因数会造成生产企业电能耗高，生产效率低下，这对电网及生产企业都不利。通常在高压侧进行三相无功补偿，只能提高同电压等级和上一级电网的功率因数，而对电炉变及以下短网所消耗的无功功率起不到补偿作用。应将原来在矿热炉变高压侧进行无功补偿变为在低压侧短网部分进行无功补偿。阅历证明，在矿热炉低压侧针对短网无功消耗和其布置长度不全都所导致的三相不平衡现象，而采纳安装现代微机灵能型自动掌握技术装置，将无功补偿

12、电容器改为安装在铜瓦四周，使无功补偿尽可能靠近电极，这样无论在提高功率因数、汲取谐波，还是在提高短网电压，增产、降耗上，都有着与高压无功补偿无法比拟的优势。通过平衡、提高三相电极向炉膛的输入功率,从而达到提高产量质量和降低电耗的目的。此种无功补偿装置从现阶段来看技术上是牢靠、成熟的，从经济上来讲，节电率约5%10%，其投入和产出是成正比的。 8. 其它节电措施 8.1 合理选用电炉设备，是其具有与产量相适应的适当容量，可依据原料投放数量选择与之相适应的炉子以尽可能接近满负荷运行。 8.2 提高电炉设备的热效率，力求连续运行并循环利用热能，停炉期间不使开炉时所蓄热量白白散失。 8.3 加强电炉设

13、备的保温措施，使用远红外涂料及硅酸铝耐火纤维等效率高的保温材料以削减热损失。 8.4 提高变压器的电器设备的效率，对于低负荷率的电炉设备，尤其应选用空载损失小的变压器。此项措施应和改造短网，降低回路阻抗和感抗有机的结合起来。 8.5 合理选用电炉设备，是其具有与产量相匹配的设备容量，可依据原料投放数量选择与之相适应的炉子以尽可能接近满负荷运行。 8.6 提高电炉设备的热效率，力求连续运行并循环利用热能，停炉期间不使开炉时所蓄热量白白散失。 8.7 合理选用原材料的质量，原基材料的纯度越高越好。 8.8 加强电炉设备的保温措施，使用远红外涂料及硅酸铝耐火纤维等效率高的保温材料以削减热损失。 8.9 优化改进生产工艺流程：常常不断的总结和探究电炉生产的工艺质量和生产规律，科学合理的把握并支配出炉的温度、时间，削减停炉次数和停电时间，最大限度的防止停炉时的热量损失，充分利用热能。 8.10 依据生产规模，合理选择供电电压等级、电力线路导线截面，有条件时其厂址应尽量靠近电源点。以削减大负荷所造成的线路电能损耗。 8.11 合理选定电极距离及熔池半径：在电炉内电极发出的高温，能满意生产需要的区域叫做电弧的作用区，称之为熔池。坩埚半径为三个电极的熔池相互沟通，形成一个整体的坩埚区