矿热炉节电技术措施的研究与探讨

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1、矿热炉节电技术措施的研究与探讨加入时间：2010-12-12　　0.引言：随着国民经济的快速发展和国家产业政策的调整，电炉变压器单台容量在6300KVA以下的被彻底淘汰，而6300—12500KVA，电压等级在35KV—110KV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入了解和研究，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发展，是我局长期关注并积极研究探索的课题。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

2、压器具有的工作特性：　　1.1变压器输出电压较低，一般为几十伏，最多几百伏，而输出电流则很大，往往达几万安培；　　1.2安全可靠，瞬时过载能力较大,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节范围；　　1.4变压器线圈采用特殊绕制方式，结构牢固，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、控制设备及冷却系统、电极升降系统、液压系统

3、、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、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、耐火混凝土等。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。根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

4、采用水冷铜管或水冷电缆，它们与其它部分都采用螺钉连接，螺钉用非磁性材料作成。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情况下，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，要减少短网损耗，一是减少短网的有效电阻；二是减少流过短网的电流。　　短网的有效电阻可按下式求出　　式中：ρ20—20摄氏度时的电阻率，铜为0.0175欧毫米2/米；　　ɑ—导体电阻的温度系数，铜为0.0043；　　Δt—导体温度与20摄氏度环境

5、温度的差值（摄氏度）；　　S—导体的截面（毫米2）；L—导体的长度（米）；　　Kj—导体的集肤效应系数；取1—1.2　　Ke—导体的邻近效应系数。取1.0　　5.造成矿热炉损耗增大的原因　　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约，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获取最大的利润。在设计，改造周期较短的情况下，若考虑不周，常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.

6、3部分地方政府主管部门只重视发展新上工业项目，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熟练。　　6.短网设计、布置应注意采取的技术措施　　6.1短网工频大电流导体截面的选择：　　6.1.1矩形铜母线：为了减少集肤效应影响，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10—15毫米，且高度与厚度之比约为20：1，母线间距宜为10—15毫米。

7、　　6.1.2铜管母线：为减少集肤效应，大电流母线可采用铜管，如截面与矩形母线200×10毫米2截面相同的Φ80/62铜管，其集肤效应系数K=1.047（而矩形母线的K=1.35），即有效电阻仅为铜母线的0.775。　　6.1.3大电流母线允许电流密度可按下表选择：　　母线形式允许电流密度（A/mm2）　　矩形铜排1.5—2.0（当一相母线束截面在5000㎜2以下时）　　1.0—1.5（当一相母线截面在5000㎜2时）