提高电弧炉生产率和降低电耗的措施.pdf

r . 4 提高电弧炉生产率和降低电耗的措施 { 厂 门 目 录 1提高生产率 1 1概要 1 .2从节能考虑生产率 1 .3提高生产率的措施 2降低电能的单位消耗 2 . 1概要 2 .2降低电能单位消耗的措施 2 .3优化电能输入的设想 : 电 弧 炉 顾 问 南条 敏夫 以 原来的电 弧炉为 研究对象. 就电 弧炉实际 操作中 如何提高生产率这一 最重要问 题、以 及如何降 低至关重要的电 能单耗 ( 含成本)以 实现降 低炼钥成本的措施， 叙述如下 提高生产率 1 棍要 ( 1 ) 生产率P ; 的定义 电 炉的生产率P a 仁 t / h l ，表示电炉的生产能力，以每小时出 钢量表示 W P R =一= w6 0 —[t/hl t o/ 6 0 t o rt + t O F F 式 中W: 表示出 钢量，t ; t 77 , 、tO N . tO F F 分别表示总炼钢时间、 通电 时间及断电 时间[ m i川 ， 因此，为了 提高生产率， 对于一定的出钢量， 需要缩短时间 ( 2 ) 通电时间t O N C F W 6 0需 要的 总电 能 t o , = —[ m i n ] = T M C o s 中 1 l投入有效功率 式 中C , :单 位电 耗，k W h / t T M:变压器 最大容量，k V A cos 小:平均功率因数 7 1:投入效率 从上述公式可知， 要想缩短通电时间，需要相应减小单位电 耗，增加投入有效的功率。

如果能够提供铁水，对节省电耗则非常有利每加入1 % 铁水， 可节省5 %电力如果装入铁水量达 到5 0 %，则可节省电能2 0 0 k Wh / t 使用化石燃料等替代能源时可以减少电能单耗，分别采用下 述换算方式: 助燃燃烧器 ( 油):8 ~9 k W h / 沼 富氧 操作:3 ~ 5 k W h / N m 3 喷吹 ( 炭粉): 8 k W h / k g ( 铝灰):4 一6 k W h / k g 废钢预热:2 0 一2 5 k Wh / t( 料槽内预热) 3 5 k Wh l t( 锥形槽预热) 5 0 ~1 0 0 k Wh / t( 竖炉式) ( 3 ) 断电时间t O F F 断电时间的含义如下: 废钢装炉 ( 2 一3 次)4 一6 m i n 出 钢2 m i n( 钢包台车受钢的有效时间) 补炉2 m i n 电极衔接、更换O m i n ( 旋转炉盖时同时作业) 总计8 一 1 O mi n 为了缩短断电时间，在缩短各项工序的同时，应尽量同步作业。

通电时间和断电 时间对提高生产率是同等重要的因数 1 . 2从节能考虑生产率 7 4 ( 1 )生产率P x P } “n￡ .U T P h 二 —( t / h 7 0 360 . 3 6 式中P 、P t 36 分别为投入全部能源和全部能源损失的电能换算值，MW 熔化和升温到1 6 0 0 ℃所需要的理论单位电耗，MWh / t 一’ 一 为 容包括:固 休 废钢的升 温约2 7 0 [ M W h / t ) 熔化潜热约 7 0 [ M Wh / t ] 熔化后升a约 1 8 ( MW h / t ) 合计约3 6 0 [ M W h / t ] 投入电能的效率 变压器的作业率 7 5 % ) 2 0 % ) 5 %) 1 0 0 % ) R EU T 该公 式表明， 为了 提高生产率， 应该增加 有效电能、 减小热损失 热损失与 时间成正比 例， 因此欲减 小热损失，需要缩短出钢一出钢的时间 ( 2 ) 标准电 炉的 热平衡 图1 表示以 废钢为主原料、 对没有废热回收的普 通电弧炉操作时具有代表胜 的热平衡 此时，全部能耗为6 0 0 k Wh / t( 随不同原料、 操作、设各有所差异)，废钢熔炼所需的热能占6 0 0," > , 损火热能占4 0 0% 。

在损失的热能中， 除了渣的含热量外， 与操作时问成比例的部分占总能耗的 1 5 ~ 2 0 / 0 0 一 . 一 一 一 一 1 . 3提高生产率的措施 由于 炉型和操作方法的不同， 阻碍生产率的因素也不同. 为此需要采取各种有效的对策 以h 介绍一 般的对策例 ( ll 前提条 件 为了保持电炉生产的连续性和稳定性， 使电炉在工作中不产生突发性停炉， 是必要的前提条件 突发 性 停炉的原因有以下 几方面 因供电侧原因导致停电 电炉负荷过载引起停电 其它配套设备突发性事故引起停电 电炉自 身突发性事故引起停电 为了 提高 生产率， 根本的一条就是把突发性事故减到最小限度， 尽量在旱 期排除不利因素 ( 2 ) 实现炉体的大型化 ( 3 ) 增加输入有效的功率 最大限度地利用现有变压器的容量 扩大变压器容量 ( 4 ) 改善投入有效的电 功率 使适宜的端子电 压与操作阻抗相匹配 采用与炉况相对应的适宜的投入电力的曲线 提高电极控制装置的性能 ( 5 )通过改善操作，实现以精炼期升温为 主的操作 ( 6 )缩短断电 时间 ( 7 )适当 配 入铁水操作 配 入铁水， 不仅可以 提高生产率， 对于降低电 耗和改 善炼钢质量也同 样有利。

( 8 )增加电能的替代能源 替代能源的选择，由 综合成本所决定 增加吹氧量 采用氧气助燃燃烧器 喷吹碳粉 采用炉内 二次燃烧 ( 9 )废钢预热 ( 1 0 ) 其它 平稳熔池期的泡沫渣操作 底吹搅拌 40 2降低电能的单位消耗 2 . 1概要 电能的单位消耗C， 如下式表示，同电 炉的生产率有密切关系 投入的总平均电能P o P o 仁 k W 1 C R [ k W h / t ] = —二— 生产率P R W / t n [ t / h ] 即， 对于 投入总平均电能P O 的电 弧炉来说， 生产率P R 较高的电弧炉的单 位消耗较低 对于热能损失 较少的电 弧炉，当然P 低，C ， 也较少 2 . 2降 低电能 单位消耗的 措施 对于不同的炉型， 其基本特性和操作条件也各异， 因此降低单耗的对策也不尽相同 以下介绍一般的 对策 如前所述， 电能的单耗与电 弧炉的生产率 关系密切， 所采取的对策二者有相似之处， 因此仅列出结 论 ( 1 ) 生产率的提高 ( =出钢一出钢时间的缩短) 缩短出 钢一出 钢时间， 可提高生产率， 通常也可降低电能单耗。

变压器的容量越大，生产率越高，电能的单耗也越低 ( 2 ) 彻底降低热损失 随着电炉的大型 化，吨钢的热损失降低 〔 3 ) 富铁水操作 ( 4 )增加氧气的单耗 ( 5 ) 以 化石燃料替代部分电能 ( 选择替代能源，使能耗降到最低) ( 6 ) 采用炉内二次燃烧 ( 7 ) 选择与炉况相匹配的适宜的供电波形 X 注1 :电能 成本， 不同的国家与地区不同 通常，因不同的时间有限电高峰和电 价不同的规定，电炉 操作尽量集中在夜间为好，这样可有效地利用发电设备， 缓和用电情况， 利于降低用电成本， 这与降 低单耗有同样的效果 X 注2 :电能的单位消耗，不仅仅限于电弧炉本身，应考虑整个炼钢厂， 例如除尘装置用电不可忽略 2 . 3优化输入电能的设想 7 6 确定与炉况相匹配的投入电力波形， 对于提高电弧炉的生产率和降低电耗有着密切关系 木说明以} 1 前电弧炉炼钢的主要设备A C 炉为对象，对D C炉来说，也无本质的差别〕 高性能电弧炉的最佳投入电力波形，有以下 两点考虑 在设各容许的情况下尽量采用高功率输入 根据炉况的变化， 设定适当的端子电压和电弧电流( 与炉内废钢的相对位矍和操作无功功率因数的 变化相对应) 图2 表示基本投入电力波形，图3 ( a )、 ( b )、 ( c ) 分别表示点弧 熔化初期 、熔化末期和 乎稳熔池期投入电力的波形 一_ 一’ 其它氧化 吸入执 电力损失 放! II I 4 1t , 单位:k w n i t 图1标准的电弧炉操作热平衡 v .高抽头电压6 5 0 V S o n 1△额定油头电压5 0 0 V v 最低抽头电压3 0 0 V 补加料 州2 卜 ~ 一-一一 一卜 经过i ,r 间. m 旧 开 ’台“ (Pon’一出 钢 时 间 〔丁“P) 50s -s 图2 A C炉基本电 力投入曲线 ( 5 . 8 m - 5 0 / 6 0 MV A - 6 0 / 7 5 t 电 弧炉的模型) 期 别 I ? 目 点弧 熔化初期 特征电极于冷态废钢之间起弧 电弧稳定性不良，无功功率a = 2 .0 一 1 .6〔 。

值逐渐减小〕 J 炉况 必要条件 实现的方法 抽头电压的选定 ( 有效平均相电压E) 平均有效电弧电流 提高电弧稳定性 降低闪烁 提高熔化速度 减弱熔化过程中废钢形成的分流，增加钢水熔化深度h 防止电极折断 在较高的电压和电 流下以稳定的电弧进行操作 增大熔化的直径 装炉时上部装轻料，下部装重料 必要时，初期熔炼采用低电 压，然后提高电压以 增大 输入电能 抽头电 压对 应于 % X o p )6 5 % 抽头电压，通常取变压器最高电压的8 0 一9 0 %. l a 二l a m 〔 电弧功率最大时的电流) ( c o 砷尧7 5 %) 功率曲线条件 抽头电压 V = 9 0 % q二 2 刀~ 1 . 8 二 二 ‘0 . 7 5 岁图么并母腻目 电弧功率 特性 曲线 操作范围 O S必 r n i . I . " a 要占 引 电弧电流 图3 ( a )A C炉输入电能曲线 ( 点弧 熔化初期) 期 别 项目 熔化末期 特征电 极于钢水或固态废钢之间 起弧 电 弧稳定胜略得到改善，无功功率a = 1 . 6 . 1 .2( 川直 逐渐减小) 系群州半曰 炉祝 长弧 出浩 口熔化末期 必要条件 实现的方法 . 迅速熔化 . 降低闪烁 尚未熔化的废钢尽快熔化 ( 促迸均匀熔化) . 防止电极折断 ， 投入较高的电弧功率 ( 容许最高电压 电流及高功率 cc 弧操作) 熔化末期尽快造泡沫渣 熔化末期电弧稳定，山于无r ,9 功率。

值下降，故司很据需e 抽头电以下 k " I 2 档 抽头电压的选定 有效平 均相电压E) 均有效电弧电流 抽头电压对 应于 % K -5 5 一6 0 0 % . 抽头电压，通常取变压据最汤端子电压 V = 1 0 0 % 对应于变压器最大 容量的电 流 〔 c o 种 功率曲线条件: 抽头巾床 V= 1 0 0 % 七 0 . 8 5~ 0 _ 8 0 % ) .口么并尽息若 电弧功率 特性曲线 电弧电流 l a ，% 图3 ( b)A C炉输入电能曲 线 ( 熔化末期) 刹 一霖 ~}3 R}1!平 稳 熔 池 期 (升 温 、 氧 化 、 还 原 ’ 特 征 电极于钢水之间起弧 电弧稳定性良 好，o - 1 . ， . 一 一 一 一炉况 一 I { 、t&) 素 、 .I I A 4 ,4 . ” 树 螃 动 中部电弧 ‘ 短路电弧》 } 必要条件 奋 迅速升温 . 传热效率提高 促进钢水成分和温度的均匀性。