矿热炉补偿问题的探讨精选文档

1、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一,3,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,4,高压补偿,矿热炉变,动力变,110kV,10kV,CT,某企业变电所主结线图,5,中压补偿,110/10kV,补偿,35/6kV,补偿,110kV,6kV,35kV,10kV,中压补偿的基本模式结线图,6,低压补偿,变压器出口补偿,

2、短网末端补偿,变压器出口、短网末端同时补偿,35kV,35kV,35kV,在低压侧补偿的几种结线方式,升压补偿的主结线图,3000kvar,1800kvar,110kV,20MV,A,5MV,A,矿热炉,10kV,B,bc,8,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,R,L,C,i,L,i,i,c,i,r,1,Ic,I,1,I,V,9,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,cos,1,1,1,cos,V,P,I,cos,cos,V,P,I,但负载电流不变，因为所加的电压和负载参数没有改变,10,

3、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,9,0,cos,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,11,CT,PT,炉膛,供电网络,110KV,变电站,变压器,110/35,电,炉,供电网,35KV,电炉变压器,一次侧,35KV,二次侧,100,200V,电炉冶炼,短网系统,低电压,大电流,水冷,电缆,电极,系统,Cos,Cos,矿热炉低压补偿冶炼系统电气图,12,需要讨论的几个问题,搞补偿节电了吗,二次补偿

4、比一次补偿好吗,如何利用好就地补偿技术,13,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,90,0,cos,14,矿热炉电热冶金的基本原理,MO,x,xC = M + xCO,G,H,S,T,G 0,反应自发进行,要求炉内达到一定的反应温度,T,开,H,焓变（矿热炉内,H,0,吸热反应,维持炉内反应温度，需要提供电能,kwh,15,矿热炉内生成硅、锰金属的温度和能耗,0,G,268990,183.5T (J/mol,689860,361.38T (J,mol,

5、SiO,2,2C,Si,2CO,2,0,G,MnO,C,Mn + CO (1,T,1192,H,4890,kJ/kg,Mn,T,1637,H,24637,kJ/kg,Si,16,不同种类铁合金产品的理论电耗,1700,2200,2700,3200,3700,4200,4700,5200,5700,6200,6700,7200,7700,FeMn75C7.6,Mn65Si17,Mn60Si30,FeAl25Si30,FeAl50Si20,FeSi45,FeSi75,不同牌号的铁合金,理,论,电,耗,K,w,h,t,17,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，

6、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,18,典型的无渣法与有渣法冶炼基本反应,硅铁合金（无渣法,SiO,2,2C,Si(Fe) + 2CO,锰硅合金（有渣法,MnO,2,SiO,2,6C,MnSi + 6CO,还原剂,焦炭、兰炭、木炭,能,量,电能,19,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,C M+CO,有焦炭层,无渣法冶炼,Si,系,电弧加热为主,MO+C M+CO,无焦炭层,20,冶炼温度和入炉功率,冶炼温度,电弧热,电阻热,热等离子体,3,

7、10,3,4,10,3,K,属低温等离子体；核聚变、激光聚,变，属高温等离子体,10,6,10,8,K,焦炭层、熔体,3,10,3,K,功率密度,维持反应温度的电能输入要求,21,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,22,高碳锰铁、高碳铬铁,硅锰合金矿热炉炉膛结构示意图,A,型,1,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

8、,出渣口,13,出铁口,23,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,24,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,25,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,26,有渣法冶炼矿热炉内配热系数的重要性,炉料配热系数,Q,R,C,Q,R,R,料,池,总,池,料,操作电阻,R,R,R,R,R,池,料,池,料,R,CR,料,R,与,C,之间的关系,27,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

9、/cm,焦炭电阻率,mS/cm,焦炭层厚度,mm,焦炭粒度,mm,I,I,b,t,L,C,C,H,C,D,1,5,2,0,1,9,C,L,C,C,4,3,6,H,I,I,D,b,t,与配热系数有相关的炉内,电流分配的冷态模拟,28,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,3.5,4.0,0.15,0.20,0.25,0.30,0.35,I,b,I,t,熔融层操作电阻,溶液电导率,电极插入深度,有渣法冶炼电流分配的冷态模拟结果,通过调整电,极插入深度,通过调,整溶液,电导率,29,有渣法冶炼中炉料中,Al,2,O,3,含量对生产的影响,中信锦州铁合金厂的工作结果,30,炼钢电弧炉,h,r,1,x

10、,1,r,2,x,2,R,Rh,0,X,cont,U,2,矿热炉,运行电气参数的调节方式,r,1,x,1,r,2,x,2,X,X,0,R,料,cont,U,2,h,31,32,短网形式不同的电感变化,33,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,34,SiO,2,还原示意图,1000K,料面,SiO,2,2C 2SiO,O,2,2SiO,2,2SiO Si+SiO,2,1800K SiC,和,Si,的生成,3SiO,CO 2SiO,2,SiC,SiO,的分解,区,SiO,2C CO,SiC,SiO,2,3C SiC,2CO,2100

11、K,SiC,的分解,3SiO,2,2SiC 4SiO,2CO,Si,SiO,及,Si,生成,区,35,硅铁冶炼,SiC,的生成与破坏平衡过程,炉料层,SiC,的生成,SiO,2(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,T 2078.79K,2SiC,s,3SiO,2(l,4SiO,g,2CO,g,Si,l,SiC,s,SiO,2(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,36,硅铁炉运行时的反应区,37,

12、电弧加热模式对补偿的要求,38,交流电弧稳定条件,电弧电流,I,波形图连续条件,U,h,U,hm,U,m,U,h,2U,hm,m,h,m,h,U,U,U,U,Cos,Sin,2,2,2,1,1,可求得电弧稳定燃烧的条件,84,0,2,m,h,U,U,Cos,二次补偿的范围,Sin,U,m,Cos,39,电弧的形态,40,电弧弧长,长弧，短弧,h,U,V,h,U,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,41,与硅铁炉设备参数相关的因素,电弧发热量,P=U,h,I,n,U,h,是与弧长,有关，电弧柱的电位梯度与电流,大小无关。

13、电弧电流,I,n,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,42,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,43,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,44,矿热炉参数,设备参数,熔炼特性参数,电气参数,炉型参数,电气特性,操作制度,变压器容量,电极电流,二次侧电压,炉膛直径,炉膛深度,电极直径,极心圆大小,功率因素,相平衡,操作电阻,电极插入深度,化料速度,炉料透气性,45,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,