矿热炉的知识

　　矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉。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，陆续加料，间歇式出铁渣，连续作业的一种工业电炉。

　　（一）：矿热炉主要类别、用途

　　类别
　　主要原料
　　制成品
　　反映温度
　　0℃
　　电耗
　　KW*h/t

　　铁合金炉
　　硅铁炉
　　（45%）硅铁
　　硅铁、废铁、焦碳
　　硅铁
　　1550-1770
　　2100-5500

　　（75%）硅铁
　　8000-11000

　　锰铁炉
　　锰矿石、废铁、焦碳、石灰
　　锰铁
　　1500-1400
　　2400-4000

　　铬铁炉
　　铬矿石、硅石、焦碳
　　铬铁
　　1600-1750
　　3200-6000

　　钨铁炉
　　钨晶矿石、焦碳
　　钨铁
　　2400-2900
　　3000-5000

　　硅铬炉
　　铬铁、硅石、焦碳
　　硅铬合金
　　1600-1750
　　3500-6500

　　硅锰炉
　　锰矿石、硅石、废铁、焦碳
　　硅锰合金
　　1350-1400
　　3500-4000

　　炼钢电炉
　　铁矿石、焦碳
　　生铁
　　1500-1600
　　1800-2500

　　电石炉
　　石灰石、焦碳
　　电石
　　1900-2000
　　1900-3000

　　碳化硼炉
　　氧化硼、焦碳
　　碳化硼
　　1800-2500
　　-20000

　　（1）电耗值随原料成分，制成品成分，电炉容量等的不同而有很大差异。这里是约值。

　　（二）： 结构特点

　　矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉。主要由炉壳，炉盖、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。

　　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，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，因此短网的性能决定了矿热炉的性能，正是由于这个原因，因此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0.7~0.8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，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。如果采取适当的手段，提高短网功率因数，可以达到以下的效果：

　　（1） 降低电耗5～20％

　　（2） 提高产量5%～10％以上。

　　从而给企业带来良好的经济效益，而投入的改造费用将可以在节约的电费中短期内收回。

　　三：方法及原理

　　一般情况下为了解决矿热炉功率因数低下的问题，我国目前一般采用电容补偿的方式来解决，通常是在高压端进行无功补偿，但是由于高压端补偿不能解决三相平衡的问题，而且由于短网的感抗占整个系统感抗的70％以上，因此高压端补偿并没有达到降低短网系统感抗，提高短网功率因数。增加变压器出力的目的，仅仅是对供电部门有意义。

　　因此目前也有部分单位在新建炉子上采取了高低压同时进行无功补偿的措施，来解决以上的问题，在短网端进行补偿能够大幅提高短网端的功率因数，降低电耗，针对炉变低压侧短网的大量无功消耗和不平衡性，兼顾有效提高功率因数而实施无功就地补偿技术改造，从技术上来讲是可靠、成熟的，从经济上来讲，投入和产出是成正比的。在矿热炉低压侧针对短网无功消耗和其布置长度不一致导致的三相不平衡现象而实施的无功就地补偿，无论在提高功率因数、吸收谐波，还是在增产、降耗上，都有着高压补偿无法比拟的优势。但是由于成本较高，同时由于工作环境恶劣，因此寿命受到极大的影响，同时短网低压端无功补偿也带来了谐波增加，因此又必须采取措施来抑制3～7次谐波，从而使投入加大，投资回收周期加长，同时后续维护费用高，综合效益不佳。一般仅适用于新建炉子。

目前在冶金工业中广泛应用的现代直流电炉是70年代初发展起来的一项新技术。直流电炉电弧稳定、功率集中、热效率高，具有电耗低、电极消耗少、运行噪音低、生产效率高等优点。自ASEA公司开展对现代直流电炉及其工业应用的研究到现在，该项技术在冶炼铁合金方面已取得了令人瞩目的进步2～3
。在南非，1984年即已建成容量达40 MV的直流等离子炉，用于高碳铬铁的生产4。我国铁合金生产
一直使用交流电炉，其主要缺点是功率因数低，电耗高，电弧不稳定，噪音大。应用直流矿热炉冶炼铁合金，对于节能降耗，合理地利用有限能源，具有重要的现实意义。
1986年钢铁研究总院开始进行直流电炉技术及其在铁合金生产领域中应用的研究，并与河北省宣化四方台铁合金厂合作，于1989年建成投产了2000 kV的单
电极直流埋弧矿热炉5～7。用于冶炼硅锰合金，取得了降低电耗8 %，节约电极糊40 %，降低炉口噪音7 dB及提高功率因数6 %的技术成果。该成果1990年10月通过了技术鉴定，并被授予国家实用新型专利