1、 矿热炉简介 矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉，亦称还原电炉或矿热电炉，电极一端埋入料层，在料层内形成电弧并利用料层自身的电阻发热加热物料；常用于冶炼铁合金（见铁合金电炉），熔炼冰镍、冰铜（见镍、铜），以及生产电石（碳化钙）等。它主要用于还原冶炼矿石，碳质还原剂及溶剂等原料。主要生产硅铁，锰铁，铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金，是冶金工业中重要工业原料及电石等化工原料。其工作特点是采用碳质或镁质耐火材料作炉衬，使用自培石墨电极。电极插入炉料进行埋弧操作，利用电弧的能量及电流通过炉料的因炉料的电阻而产生能量来熔炼金属，陆陆续续加料，间歇式出铁渣，连续作业的一种工业电炉。矿热炉的结构特点 主要由炉壳,炉盖
2、、炉衬、短网，水冷系统，排烟系统，除尘系统，电极壳，电极压放及升降系统，上下料系统，把持器，烧穿器，液压系统，矿热炉变压器及各种电器设备等组成。铁合金矿热炉的供电系统1 高压母线 2 高压隔离开关 3 高压断路器 4 电流互感器 5 电压互感器 6 高压熔断器7 电力电缆 8 炉用变压器矿热炉参数设备参数电气参数 变压器容量 电极电流 二次侧电压 熔炼特性参数电气特性功率因素相平衡操作电阻炉型参数炉膛直径炉膛深度电极直径极心圆大小 操作制度电极插入深度化料速度炉料透气性36MVA硅锰电炉参数表110KV 变电站高压设备高压补偿 高压补偿是在矿热炉的10KV、35KV、或110KV电网侧加装高压
3、补偿装置实施高压电力无功功率补偿，达到提高功率因数和改善运行参数的目的，在技术、配置和运行经验等各方面均已成熟，其使用无任何悬念。它可以降低一次供电网路损耗，提高功率因数，但从根本上解决矿热炉能耗高和产量低的问题是无能为力的，因其只能解决功率因数问题，对其他运行指标帮助不大，故投入回报较低。高压补偿简图 表示有功电度，功率因数计量点 图中环路表示无功补偿电流路径六氟化硫高压断路器（SF6）一、SF6断路器的工作原理:六氟化硫是惰性气体，有很好的绝缘及灭弧效果。SF6断路器是利用六氟化硫的灭弧特性，将起作为绝缘介质来工作的断路器，用于分合额定电流、故障电流或转换线路，实现对输变电系统的保护、控制
4、及操作。二、断路器的功能 (1)控制作用：根据电力系统运行的需要，将部分或全部电气设备，以及部分或全部线路投人或退出运行;(2)保护作用：当电力系统某一部分发生故障时，它和保护装置、自动装置相配合，将该故障部分从系统中迅速切除，减少停电范围，防止事故扩大，保护系统中各类电气设备不受损坏，保证系统无故障部分安全运行。(3)灭弧作用：高压断路器不仅能可靠的开断空载电流和负荷电流，而且能可靠的开断短路电流。变压器的原理当变压器一次侧施加交流电压U1，流过一次绕组的电流为I1,则该电流在铁芯中会产生交变磁通，使一次绕组和二次绕组发生电磁联系，根据电磁感应原理，交变磁通穿过这两个绕组就会感应出电动势，其
5、大小与绕组匝数以及主磁通的最大值成正比，绕组匝数多的一侧电压高，绕组匝数少的一侧电压低，当变压器二次侧开路，即变压器空载时，一二次端电压与一二次绕组匝数成正比，即U1/U2=N1/N2,但初级与次级频率保持一致，从而实现电压的变化。变压器的作用 变压器是一种静止的电气设备。它是根据电磁感应的原理，将某一等级的交流电压和电流转换成同频率的另一等级电压和电流的设备。我公司矿热炉铭牌功率因数的重要性 根据矿热炉的结构特点以及工作特点，矿热炉的系统电抗的70是由短网系统产生的，短网的损耗占据了系统自身损耗的70%以上，而短网是一个大电流工作的系统，最大电流可以达到上万安培，因此短网的性能在很大程度上决
6、定了矿热炉的性能，由于短网的感抗占整个系统的 70%以上，不论是高烟罩开放式炉、矮烟罩半密闭式炉还是全密闭式炉的短网系统的感抗均较大，基于这个原因，矿热炉的自然功率因数很难达到0.85以上，绝大多数的炉子的自然功率因数都在0.70.8 之间，较低的功率因数不仅使变压器的效率下降，消耗大量的无用功，浪费大量电能，且被电力部分加收额外的电力罚款，同时由于电极的人工控制以及堆料的工艺，导致三相间的电力不平衡加大，最高不平衡度可以达到20以上，这导致冶炼效率的低下，电费增高，因此提高短网的功率因数，降低电网不平衡就成了降低能耗，提高冶炼效率的有效手段。矿热炉系统损耗矿热炉短网补偿 矿热炉短网补偿是利用
7、现代控制技术和短网技术将大容量、大电流的超低压电力电容接入矿热炉的二次侧的无功补偿装置.一部分通过矿热炉变压器由系统吸收，另一部分补偿矿热炉变压器，短网和电极的无功损失，增加了输入矿热炉的有功功率。同时采用了分相补偿，使矿热炉内三相电极上的有功功率相等，达到提高功率因数，减小三相功率不平衡和改善生产指标的效果。矿热炉炉变二次电压调压方式 矿热炉变压器在制造行业称作特种变压器，与电力变压器不同的特点是：电力变压器的二次电压恒定，一次电压随电网波动调整；矿热炉变压器是一次电压恒定，二次电压在一定范围内调整。二次短网设计与经济运行的关系A(1)用安全运行电流密度选择导体截面积B(2)用经济运行电流密
8、度选择导体截面积短网三种接线方式短网立面布置图三相变压器短网设计改进 为了解决串联补偿的问题,利 用矿 热炉 变压器原有调 压系统,将电容器c串联到调压线圈和串联变压器Tc 一 次线 圈之间，矿热炉串联补偿原理如图 2所示,短网的电流流过串变二次线圈，串变一次线圈按变比流过一个相应的电流，该电流流过串联电容器C时，在电容器上产生相应的电压降落,从而起到无功补偿的作用。矿热炉串联补偿的安全稳定性能分析一、为串联电容器本身的安全稳定性能二、为串联电容器对变压器回路的影响串联电容器本身的安全稳定性能体现电容器运行电压低。系统设计时，电容器的端电压决定于短网的电流，在恒电流档运行时电容器的电压最高，按
9、一般在热炉阶段使用，电容器可不投入，炉子在恒功率档运行时，电流较小，端 电压较低 所以电容器运行时一般低于额定电压运行。由于串联电容器一旦投入，在炉子正常工作期 间，不用再对电容器进行操 作，所 以电容器不受投切的冲击。在调压过程 中，电容器会受到较小的冲击，但是由于电压变化范围较小，且有串联变压器一次线圈限流，所受冲击很小。采用串联补偿后，由于电容器在高频下的阻抗变小，其谐波压降均较小，所以，谐波对于串联电容器的影响较小。补偿前后视在、有功及无功功率的比较串联电容器对变压器回路的影响 对于变压器来说，由于加装了串联电容器，串联电容器的容量会通过变压器进行传递，改变了变压器的工作特性，其性能的
10、改变可通过软件进行分析研究，在变压器设计时一并考虑。所以对于串联补偿来说，在设计时，需进行系统化的设计，将无功补偿与矿热炉以及变压器进行一体化设计，取得最佳的补偿效果。补偿前后功率因数及入炉功率等的变化补偿前后功率因数及入炉功率等的变化串联补偿的特点入炉效率高降低产品单位能耗自适应 提高功率因数投资成本低产能大幅提高运行安全稳定性好电力电容器补偿容量的确定 当有用户的电感性总的有功负荷量（P）、补偿前功率因数（cos1）和需要提高到（即补偿后）的功率因数（cos2）都能够确定时，则补偿容量（C）可由下式求出：CKP（kvar）式中K补偿系数（即由cos1提高到cos2的每千瓦电感性有功负载所需
11、补偿的电容量）P电感性负载功率（KW）。低压无功补偿 低压无功补偿是在变压器的低压侧(二次侧)并联电容器就地给负载提供无功功率。根据补偿理论，无功补偿的最佳方式是就地补偿，即：哪里产生无功哪里补，产生多少补多少。低压无功补偿的主要优点提高功率因数：一般提高幅度在0.10.33；增产：提高炉变出力，增大入炉有功功率，一般增产为5%10%；降耗：必须跟冶炼相结合；降低高次谐波，减少谐波对整个供电设备的危害，减少变压器及网络附加损耗；提高了电能质量，改善了系统电气参数，提高了产品质量。低压补偿技术实际运用的关键点 电容器选择：自愈、锌银喷镀的电容器是低压补偿技术的首选，但在薄膜材料、厚度，填充材料以
12、及外壳的选择上，是很关键的。电容器单体电容量的参数选择应考虑国内整体的制造水平,不能为了降低设备成本而片面追求大容量单体电容器，这对电容器的安全运行是没有好处的（因为大容量必然产生大电流）。同时电容器的电压等级除考虑电抗器的压降外，更应该注意补偿点补偿后的压升，否则，在补偿投入后，会因不准确的计算导致长期超容运行或达不到设计补偿容量。谐波因素：通常情况下，在谐波总量超过2%的电网中，要加装失谐电抗器，保护电容器免受因高次谐波而产生异常发热的致命影响但是，谐波总量是否超过2%并不是加装失谐电抗器的衡量标准。因此我们认为，针对矿热炉的低压补偿设备，加装合适比例的失谐电抗器是极其必要的。电抗器选择：
13、根据我们多年为矿热炉实施低压就地补偿的经验，当电抗器比例选择不合适时，电容器的表面温度会达到80以上，反之，电容器温升仅为3-5。因此电容器的运行温度对设备的安全、长效运行是极其关键的。因此，在实施就地补偿时，电抗器的选择是关系整体设备是否成功的关键。而合适的电抗比例，不仅可以保证电容器的安全、长效运行，而且可以部分吸收高次谐波，从而降低变压器及网路附加损耗。低压补偿装置对炉变一次电流和二次线圈侧电流数据的影响运行中的电容器应注意事项1、电容器组的长时间运行的电压不超过电容器额定电压值的1.05倍。但在1.1倍额定电压下允许短时运行，每昼夜运行时数不超过6h。2、电容器组的运行电流不超过其额定
14、电流值的1.3倍。3、电容器室的环境温度和电容器的温升：夏季中应保证电容器室的环境温度不超过40；运行中刚刚停下的电容器组，应基本无发热的感觉。补偿方式的对比阐述高压补偿只能降低一次供电网络损耗，提高功率因数；中压并联电容补偿与高压端并联补偿有很多相似之处，各种经济技术指标区别不大。二者主要区别是补偿前后的高压和中压电流发生变化，但因电炉的主要电感来自于低压线圈和短网，因而高、中压因线圈电流减少对整体无功功率减少幅度非常有限；二次低压补偿可降低一次供电网络损耗，也可使电炉的功率因数在0.92以上运行，但由于电流过大，加装低压补偿后，补偿回路及相关的导线本身损耗较大，起不到节能效果，并且在冶炼过
15、程中，电压需要调整，电压较低时，由于电容器上的电压过低，从而影响实际补偿容量；纵向补偿通过串联电容器的方法，补偿回路的电感，从而使矿热炉系统阻抗特性程阻性，以此实现功率因数、设备出功和效率的提高。补偿方式对比图炉子电压圆图电极系统p矿热炉电极的分类p电极把持器结构p电极压放控制系统矿热炉电极的分类u石墨电极-采用石油焦为主原料,沥青和焦油做粘结剂,挤压成圆柱电极胚后,装入专门的石墨化电阻炉内制成的(生产周期达3-4个月);u自焙电极-将专用电极糊加入特制的钢质电极壳内,在冶炼过程中自动焙烧 硬化而;u碳素电极-采用无烟煤和焦炭为主原料,沥青和焦油作粘结剂,挤压成型的电极通过焙烧成型.自焙电极 电极糊，在冶炼行业被称为自焙电极。因为是通过电流的热量在矿热炉内完成焙烧成电极的过程，所以称之为自焙电极。电极糊因其成分均匀、熔点低、熔速快、可缩短冶炼时间等特点，正越来越受炼钢企业的重视，被誉为二十一世纪的新型材料。其主要用于矿热炉冶炼。谢谢！
