组合把持器在封闭电炉中的应用

组合把持器在封闭电炉中的应用一、前言2003年下半年，做为钢铁行业的一个分支，铁合金市场随着我国钢铁产量的过快增长，而日趋活跃，产品价格不断攀升；我公司抓住机遇与钢铁公司合作，在原#位置重建一台16500KVA矿热电炉，生产硅锰合金。在这台电炉上，我们在电炉封闭的条件下，首次使用了组合把持器，并取得了较好的经济技术指标。当前大型矿热炉的电极把持系统，主要以锥形环式、波纹管、胶囊式三种类型。锥形环式把持器是比较传统的电极把持方式。我国铁合金行业85%以上矿热电炉都使用这种把持器，这种把持器投资省、结构简单，但生产中铜瓦损耗大、电极易产生软、硬断事故。生产热停多，尤其是封闭电炉，在电极软断时，如果操作不当，一次可同时打漏电极的全部铜瓦（12500KVA以上的电炉通常是八块铜瓦）。近几年，部分地区使用锻造铜瓦，使铜瓦的寿命有所增长。波纹管式保持器克服了锥形环把持器的易烧铜瓦的缺点。每块铜瓦用一个波纹管有弹性地顶起，使铜瓦与电极接触紧密，避免了铜瓦与电极接触不好造成的引弧打电，击穿铜瓦，使铜瓦的寿命大大延长，但波纹管没能解决好电极易产生软、硬断问题，并且现波纹管大部分靠进口，国产波纹管的使用寿命明显低于进口波纹管，更换波纹管的价格偏高，波纹管在我国西北地区逐渐推广。20世纪70年代末期，我国从挪威埃肯公司引进了组合把持器这项新技术，组合把持器结构更加简单，适用于不同的电极直径，取消了铜瓦，电极烧结良好，压放顺畅，电极轻易不会产生软断事故。但组合把持器要电极壳做工精良，把持器绝缘系统应保持良好。我国引进组合把持器后，主要是在部分电石炉中投入使用。在铁合金行业中开始只有两三家使用了这种设备，我公司在消化、吸收了国内外经验的基础上，在2003年率先在16500KVA矮烟罩敞口电炉上使用了组合把持器，经过半年的运行，我们基本掌握了把持器的关键技术，在此基础上，2003年12月开始，我们自行设计、制作、安装了#炉。#炉主要采用了封闭电炉组合把持器、水冷电缆、有载调压侧出线变压器等比较先进的设备。二、封闭电炉和组合把持器的结构形式1、矿热电炉按烟罩或炉盖形式可分为高烟罩及矮烟罩敞口式电炉、矮烟罩半封闭电炉和全封闭电炉。敞口电炉结构简单、投资小、易维护。但劳动条件差、烟尘大、污染环境，环保设置可采用布袋除尘器，但投资较高。全封闭电炉投资高，难于操作和维护，但可以回收煤气，尤其是北方企业，煤气可以转化成蒸气取暖。煤气回收系统投资不是很高，只是煤气中的烟尘通过煤气洗涤水进入水中，造成水的二次污染，故我公司又上了一套水处理设备。全封闭电炉的结构图1.矿热电炉全封闭电炉2、组合把持器结构图2.组合把持器纵剖图3.组合把持器横剖图3、封闭电炉与组合把持器结合的优势封闭电炉不易观察炉况及把持系统，出现电极事故，易打铜瓦，但封闭电炉的炉温低，炉况相对稳定。组合把持器没有铜瓦，电极不易出现软断，封闭炉炉口温度低，适于导电元件的工作环境，并可提高绝缘件的使用寿命。故封闭电炉条件下的组合把持器做到了优势互补。三、电炉参数的选择本次电炉参数选择主要采用斯特隆斯基计算法先算出电极直径，再根据安德烈计算法，确定其它几个主要参数，并参考我公司参数较好的两台电炉，1、电炉参数的理论计算工作电压U2=KuPs⅓Ku=6.2～6.6Ps⅓16500KVA电炉，可超负荷15%工作电流322103uPIs电极直径JFd24J=4.5～6取经验数计算d=1150mm极心圆直径D=ada=2.5～2.8炉膛直径Q=rdr=6.3～6.5炉膛深度H=βqβ=2.5～2.82、电炉参数的确定又以上公式计算可知，计算值是一个范围值，最后系数的确定，要根据电炉的品种、容量及相同电路的参数作为参考值。本次#炉的参数选择，我们选择了同品种（硅锰合金）大容量电炉，且在我公司电炉指标最好的两台电炉16500KVA的#炉和25000kVA的#炉作为参考值，但以上二台电炉又各自存在不足，#炉炉膛直径明显偏小，#炉功率未达满负荷。#炉参数选择要避开以上两台电路的不足，最后确定参数如下：电炉103#炉401#炉102#炉电炉容量16500KVA25000KVA16500KVA电极直径1150mm1300mm1150mm极心圆直径3000a=2.63400a=2.613200a=2.78炉膛直径6600r=5.747500r=5.767400r=6.43炉膛深度1950β=1.692585β=1.992305β=2.0炉壳直径820092509000炉壳高度390554504210表1、电炉参数对照表从以上参数确定上,a、r、β值102#炉更接近理论值，对比1#炉、1#炉电极直径偏小。4#炉电极直径在现功率下偏大。故2#炉主要技术参数结合了经验数据和理论数据。3、1#炉主要技术参数如下：炉台102#炉电炉容量16500KVA炉壳高度4210mm电炉结构封闭式炉膛深度2305mm电极直径Φ1150mm出铁口高度1420mm极心圆直径Φ3200mm电极工作行程1200mm炉膛高度1550mm烟道直径Φ900mm炉膛直径9000mm炉壳直径9000mm把持器形式组合电极把持器短网形式管式短网、水冷电缆变压器二次侧出现、有载调压、水冷式节能变压器变压器电压级共12级、130V～185V、5V-8级、140V以上为恒功率变压器二次额定电流68800A变压器一次电压10000V烟气处理方式烟气回收、净化方式电极压放系统液压升降油缸上料系统电子称外加计算机辅料、控制、皮带上料四、电炉建设过程中需注意的几个问题本次1#炉建设我公司采用项目负责人制，由分厂负责项目建设的全过程组织工作，在建设过程中，我们感到应注意以下几个问题：1、我公司封闭电炉也开始生产高硅硅锰合金，相应的烟道要加宽。2、组合把持器安装，绝缘材质质量要好，保护屏、底部环、导电元件都是通水构件，绝缘不好易打电漏水。3、变压器输出端为管式短网，要用软补偿连接。4、液压系统管路清洗要干净彻底。5、调试电极下放系统要注意电极两个油缸同步问题。6、料管布料要均匀，掌握好料管下沿与炉壳上沿的高度。五、生产中最佳用电制度的选择由于1炉可以正常超负荷15%运行，选择一个好的电气运行曲线就需要用优选法进行确定，现电炉已运行37天。102#炉不同电压级、产量、电耗、功率因数对照表时间一次电流二次电压产量日耗电电耗功率因数5、14750132-13620.6341845008941.5530.715、1590013644.1742028004590.9360.7155、1690013613.31416530012415.50.75、17900-95113616.221473009081.3810.7185、18100014929.2691845006303.5980.7475、19100015545.4872466005421.3290.815、20950-100015545.0272595005763.2090.8265、21950-100015552.3272871005486.6510.7745、22100015870.7093138004437.9070.7655、23100015881.0323240003998.420.7585、24950-100016476.8453216004185.0480.8085、25950-100016467.8662985004398.3730.8115、26950-100016483.163372004054.8340.8135、2795016474.3053129004211.0220.825、2895016477.1173192004139.1650.835、2995016483.4433393004066.2490.8255、3095016484.9763474004088.2130.845、3195016481.4093405004182.5840.836、195016482.3993402004128.6910.856、295016485.3243372003951.9950.876、395016475.9063147004145.9170.846、495016482.4413447004181.1720.836、595016486.5543495004037.9420.836、695016487.3963546004057.3940.836、795016487.09335310040542870.836、8950161-16485.3573459004052.3940.836、995016186.8213486004015.1580.836、1095016192.2283531003828.5550.836、1195016179.0553450004364.050.826、1295016186.6723492004028.9830.806、13950161-16487.4503495003996.5690.806、1495016189.6783459003857.1330.806、1595016182.0673483004244.0930.806、1695016182.6353414004131.4210.806、1795016188.8923486003921.6130.796、1895016190.3823537003913.390.806、19950161-16472.2663462004790.6350.796、2095016172.5063414004708.5760.796、2195016171.6883489004866.9230.79通过试验统计电流表显示，我们使用二次电压级10～11级，一次电流控制在950～1000A时，产量、电耗比较好，功率因素较稳定。但我们看到，本台电炉现日耗电34～35万度之间，出铁量在85吨左右，功率因素0.83按理论计算，如超负荷为10%，则日耗电：图4、一次电压、日吨铁单位电耗图5、一次电压级、电炉功率因素相关图Q=16500×1.10%×83%×24=361548Kwh故电炉还未完全发挥潜能，电压级还可以在调高2～3级，102#炉的工程技术人员正在进一步摸索本台电炉的最佳电压及电流值，功率因素也会随着二次电压的升高而升高。六、结论1、组合把持器在大型铁合金电炉的应用是可行的，其优势是可以将电极软断事故降为最低。2、组合把持器与封闭电炉结合，可以做到优势互补。3、电炉的参数选择和获得最佳的电气运行曲线是获得较好指标的基础。