矿热炉补偿问题的探讨

矿热炉功率补偿技术的探讨,报告人：储少军北京科技大学铁合金研究所二00九年十一月厦门,报告内容,矿热炉补偿技术发展的几个阶段矿热炉低压(二次侧)补偿中的技术问题如何利用好就地补偿技术大型矿热炉自动控制基础之一,几类补偿方式,高压补偿早期铁合金矿热炉的补偿方式中压补偿低压补偿,近些年来在铁合金行业逐步得到认同，但仍存在一些争议,高压补偿,某企业变电所主结线图,中压补偿,中压补偿的基本模式结线图,低压补偿,在低压侧补偿的几种结线方式,升压补偿的主结线图,电容补偿的基本原理,电容器并联补偿原理图（秦曾煌主编电工学P146）,补偿前：功率因数，线路电流（即负载电流）为补偿后：功率因数,线路电流为,补偿前后功率因数、电流的变化,但负载电流不变，因为所加的电压和负载参数没有改变。,当电压一定时，功率因数提高，增加了线路输送有功电流的能力供电部门要求用电单位的功率因素必须达到的含义是指提高电源或电网的功率因素，而不是指提高某个电感性负载的功率因素。,因此，负载的有功功率没有变化，但由于线电流变小，减少了线路的功率损耗。,电力部门要求补偿的意义,矿热炉低压补偿冶炼系统电气图,需要讨论的几个问题,搞补偿节电了吗？二次补偿比一次补偿好吗？如何利用好就地补偿技术？,补偿技术节电的含义,静态补偿3w5w/kvar电容补偿的电力消耗：动态补偿10w15w/kvar供电部门对用电企业要求:，否则罚款节省电费矿热炉熔炼特性参数的优化节电,矿热炉电热冶金的基本原理,MOx+xC=M+xCOG=H-STG0,吸热反应）维持炉内反应温度，需要提供电能kwh,矿热炉内生成硅、锰金属的温度和能耗,=268990183.5T(J/mol),=689860361.38T(J/mol),（SiO2）+2CSi+2CO(2),（MnO）+CMn+CO(1),T=1192H=4890kJ/kg(Mn),T=1637H=24637kJ/kg(Si),16,不同种类铁合金产品的理论电耗,铁合金冶炼的几个重要概念,有渣法冶炼无渣法冶炼,不是指最终产物有无渣而言，而是指冶金反应的机理（或形式）,碳热还原电热还原,不是指有无还原剂（碳）参与反应，而是指冶炼过程所需能量的来源,典型的无渣法与有渣法冶炼基本反应,硅铁合金（无渣法）SiO2+2CSi(Fe)+2CO锰硅合金（有渣法）（MnO2）+（SiO2）+6CMnSi+6CO还原剂焦炭、兰炭、木炭能量电能,冶炼工艺与电热转换形式,冶炼模式电热转换形式有渣法冶炼（Mn系、Cr系）电阻加热为主(MO)渣中+CM+CO有焦炭层无渣法冶炼（Si系）电弧加热为主MO+CM+CO无焦炭层,冶炼温度和入炉功率,冶炼温度,电弧热,电阻热,热等离子体31034103K（属低温等离子体；核聚变、激光聚变，属高温等离子体，106108K）,焦炭层、熔体3103K,功率密度维持反应温度的电能输入要求,铁合金生产的三种冶炼模式,要求能量在渣层放出的埋弧和热炉口操作（A型）要求能量集中在反应区的埋弧和冷料面的操作（B型）要求能量在熔池表面放出的明弧和热炉口操作（炼钢炉）,二次补偿技术为什么会产生不同效果？,高碳锰铁、高碳铬铁、硅锰合金矿热炉炉膛结构示意图A型,松散的烧结料；2.软熔带；3.渣焦混合物；4.焦炭层；5.渣层（有焦炭）；6.渣层；7.金属；8.死料区；9.电极碎块；10.电极；11.碳砖；12.出渣口；13.出铁口,硅铁及硅铁合金炉炉膛结构的示意图B型,1预热区；2烧结区；3还原区；4电弧区；5熔池区；6假炉底；7死料区；8电极；9炉衬；10出铁口,镍铁合金矿热炉(熔分炉)炉膛结构示意图,遮弧冶炼过程,电渣冶炼过程,负载性质对变压器外特性的影响,二次侧补偿的意义提高入炉功率,有渣法冶炼矿热炉内配热系数的重要性,炉料配热系数,操作电阻,R与C之间的关系,式中：熔池内通过电极端部流经熔池底电流与输入的总电流之比；熔渣的电导率，mS/cm；焦炭电阻率，mS/cm；焦炭层厚度，mm；焦炭粒度，mm。,与配热系数有相关的炉内电流分配的冷态模拟,有渣法冶炼电流分配的冷态模拟结果,通过调整溶液电导率,有渣法冶炼中炉料中Al2O3含量对生产的影响,中信锦州铁合金厂的工作结果,炼钢电弧炉,矿热炉,运行电气参数的调节方式,短网形式不同的电感变化,硅铁、工业硅炉冶炼工艺与运行电气参数特点,中间产物SiC，SiO的重要性电弧加热稳定性条件,SiO2还原示意图,1000K(料面)SiO22C2SiOO22SiO22SiOSi+SiO21800KSiC和Si的生成3SiOCO2SiO2+SiC(SiO的分解)区SiO2CCOSiCSiO23CSiC2CO2100KSiC的分解3SiO22SiC4SiO2COSi(SiO及Si生成)区,硅铁冶炼SiC的生成与破坏平衡过程,炉料层：SiC的生成,SiO2(s)+3C=SiC(s)+2CO(g)T1528.39K,SiO+2C=SiC(s)+CO(g)放热反应,炉膛内：SiC的破坏,SiC(s)+SiO(g)=Si(l)+CO(g)T2078.79K,2SiC(s)+3SiO2(l)=4SiO(g)+2CO(g)+Si(l),SiC(s)+SiO2(l)=SiO(g)+CO(g)+Si(l)T2361.94K,T2437.82K,电弧过程才能满足还原温度要求,硅铁炉运行时的反应区,电弧加热模式对补偿的要求,交流电弧稳定条件,电弧电流I波形图连续条件：Uh=Uhm/UmUh=2Uhm/,可求得电弧稳定燃烧的条件：,（二次补偿的范围）,电弧的形态,电弧弧长长弧，短弧,（V）,电弧电压,阴极区、阳极区电压降之和,电位梯度炼钢炉0.51.15V/mm(金属蒸汽增加，其值变小）,电弧长度,与硅铁炉设备参数相关的因素,电弧发热量P=UhIn（Uh是与弧长有关，电弧柱的电位梯度与电流大小无关。电弧电流In与电弧粗细有关）电弧越粗，越短，电弧越稳定；大电流、低电压则电抗大，功率因数低。,某企业72SiFe二次补偿效果对比标准日产量、标准电耗与功率因数关系曲线,未投电容,投电容,如何利用好就地补偿技术,矿热炉参数的基本要求矿热炉大型化引起的电气参数变化特征补偿技术与大型矿热炉自动化控制的关系,矿热炉参数研究内容,二次侧电压选择,电极直径,极心圆大小,产品种类入炉功率密度,矿热炉径深比(D/H)的意义(三“大”的适用性),锰铁炉中的CO预还原,硅铁炉中的弧长确定,大型矿热炉的自动控制问题,大电流的检测技术,电极埋深的指标,功率平衡,二次侧补偿作为运行电气参数的调节方式,结语,矿热炉二次侧补偿是能够改善矿热炉的熔炼特性的技术措施之一。该技术的采用应