电炉节电节能

1、 电弧炉节能可从以下三个方面着手：一是采用新技术减少热损失；二是降低电弧炉有关电气设备的电能损耗；三是加强生产管理，降低能耗。 1. 强化用氧制度电炉吹氧操作目的是吹氧助熔和吹氧脱碳，配合喷吹碳粉，造泡沫渣。以氧枪取代吹氧管操作，可以取得显著效果，氧枪利用廉价的碳粉、油、天然气等替代电能，对电弧炉冷区加热助熔，提高了生产效率，氧枪喷射气流集中，具有极强的穿透金属熔池的能力，加强对钢水的搅拌作用，加快吹氧脱碳、造泡沫渣速度，电弧炉炼钢强化氧气的使用，延长碳氧反应时间。2. 造泡沫渣技术人工吹氧生成泡沫渣，劳动强度大，效果不显著。采用碳氧枪向荣吃吹氧和喷吹碳粉，易在渣层中生成泡沫渣。通过控制炉渣碱

2、度、氧化性、流动性等冶金条件以符合工艺要求，在炉渣碱度2.02.5，渣中氧化铁含量15%20%时，生成泡沫渣的效果最好。熔池吹氧产生一氧化碳，使电炉渣发泡，实现埋弧操作，电弧热通过炉渣高效率传入钢液，超高功率变压器采用长弧高功率进行操作，实现高电压低电流，进一步提高电弧的传热效率。3. 超高功率供电技术电弧炉炼钢采用超高功率冶炼，提高熔池能量输入密度，加速炉料熔化，大幅度缩短冶炼时间，从而使电弧炉的热效率提高，单位电耗显著下降。超高功率电弧炉具有独特的供电制度，在整个冶炼过程中采用高功率供电，熔化期采用高电压、长电弧快速化料，熔化末期采用埋弧泡沫渣操作，促使熔池升温和搅拌，保证熔体成分和温度的

3、均匀化，同时减轻炉衬的热负荷，达到提高电弧炉炼钢生产率，降低电耗的目的。4. 余热利用技术降低电弧炉炼钢总能耗的根本措施在于减少能量总需求，其中最主要的是废气的余热再利用。（1） 化学余热再利用二次燃烧二次燃烧技术是通过二次燃烧装置喷射适量的辅助氧气来燃烧CO 和操作中产生的其他气体，放出大量的热量预热周围的废钢并返回熔池内部，从而缩短冶炼时间，取得节能降耗的效果。二次燃烧技术主要包括三项技术：水冷氧枪、氧气流量控制和气体分析系统。二次燃烧是新出现的技术，其目的是降低能源成本，增加电弧炉的生产率。这是泡沫渣技术的直接延续。电弧炉炉气的二次燃烧可以达到如下效果：减少电耗；提高生产强度；提高炉料的

4、配碳量；有利于废气处理。淮钢在应用二次燃烧技术时主要技术方案是：找到电弧炉内富CO 区及CO 在电弧炉炼钢过程中生成CO2的规律，在不改变超高功率电弧炉原配置的MORE 型超音速碳氧喷枪主体结构的前提下，对二次燃烧的枪结构进行开发研制，自行研制出具有独特功能的复合枪。通过复合枪将90% 94%纯度的氧气输入到炉内富CO区，与CO 充分混合燃烧放出大量化学能，直接传给废钢和钢液。该技术燃烧区域集中，传热效率高，以化学能代替电能，减少CO 向大气排放，节约能源。该复合枪结构新颖、功能先进，为国内首创。同时开发的二次燃烧冶炼工艺应用软件，操作简便，运行可靠，居国内领先水平。（2）物理余热利用废钢预热

5、电弧炉炼钢结合废钢余热的最新发展是Fuchs 公司开发的竖炉-电弧炉，即将传统的炉外废钢预热装置移到炉子上部，进行炉内废钢预热，充分进行二次燃烧化学能的转换和高温炉气的物理余热回收，兼顾过滤烟尘。在电弧熔化废钢前，使炉气的显热和化学热用于预热废钢，从而节省了炉内输入能量。废钢温度可上升200300，最高可上升600800，节约电能1540kWh/t。该工艺的生产率和加工成本因下列原因而改善：废钢熔化前得到余热，缩短了熔化时间；功率输入有所改善，提高了炉子的生产率；金属收得率有所提高；节省电极和耐火材料；减轻环境污染。预热炉式电弧炉 单料罐预热式电弧炉1电弧炉 2风门 3旋转罩 4冷却塔 1电弧

6、炉 2风门 3旋转罩 4冷却塔5料罐 6台车 7-预热炉 8燃烧室 5料罐 6燃烧室双料罐式电弧炉 1电弧炉 2风门 3旋转罩 4冷却塔 5容器 6料罐 7燃烧室5.变压器的保容改造 重新更换变压器能达到节能降耗的目的，但资金困难的企业难以实现。这时可采用保容改造的方法，既能达到节能降耗的目的，又能缓解资金困难。 保容改造主要是通过铁芯和线圈改造来降低变压器的内损耗，降低工作温升，提高工作电流，缩短熔炼期，从而达到节能降耗的目的。某3t电弧炉保容改造后，熔炼期缩短了 30min，吨钢节电28.58kW·h，一年半即可收回投资。 6.短网改造 短网是指电炉变压器低压端至电炉电极的一段导

7、线。它主要由矩形铜母线排、补偿器、挠性电缆、水冷铜管、电极夹头和石墨电极等部件组成。其中挠性电缆一般采用铜芯电缆，容量大的电炉可用水冷电缆。由于短网结构复杂、通过电流大等原因，电能损耗较大，一般约占传输总电量的913。因此，进行短网改造，降低短网损耗是节电的一个有效途径。 （1） 降低短网电阻 短网电阻主要由有效电阻、接触电阻和附加电阻三部分组成。短网有效电阻与短网长度和截面有关。有效电阻可通过合理选择导线截面和根数等措施来降低。在选择导线截面时，主要应考虑减少集肤效应的影响，当导线截面超过600mm2 时，应选用两根以上的导体。另据有关资料介绍：5t电弧炉在10kA运行时，短网减短1m，可减

8、少功率20kW，每吨钢可节电15kW·h左右。缩短短网的具体措施有：移动电炉变压器使其尽量靠近电炉；在变压器下加支持底座，使各段短网处于同一水平面上；在保证电弧炉正常工作的前提下，减少电缆长度。为了避免因变压器靠近电炉而引起辐射热增加，可在炉上加循环水冷却炉或在变压器和电炉之间设置防护罩。电弧炉短网的接头较多，而通过短网的电流很大，如果接头连接不良，就会使接触电阻增大，不但会增大短网的功率损耗，而且还可能烧毁接头。因此，应尽量减少接头，对不拆卸的接头应采用焊接的方法或增大接触面积，接触面应保持清洁平整，使之有足够的接触压力。近年来，随着电接触导电膏的问世，在接头处涂抹导电膏又成为降低

9、接触电阻的新方法。 导电膏是一种含导电填料和胶粘剂的具有流动性的糊状导电涂料。使用导电膏不仅可以降低接头的接触电阻值，而且还可以降低温升。据资料介绍：使用导电膏后，可使接头的接触电阻下降2575，温升下降2575。附加电阻的产生与短网附近的铁磁构件在电磁感应作用下产生的涡流和磁滞损耗有关。这些构件的损失约占总电阻损失的1520。降低附加电阻的办法是：在短网周围尽量避免使用铁磁材料；钢质物体应离短网远些；在闭合的钢性物体中建立空气隙和加绝缘垫。 （2）减少短网电抗和三相阻抗的不平衡 短网在接线时，应尽量采用双线布置方式。这种布线方式可实现磁通补偿，降低短网电抗，增加三相阻抗平衡系数。三相短网在空

10、间布局时，应将中间相抬高，使其呈正三角形布置。这样也有助于三相电抗平衡系数的改善。某厂在采取双线布置后，功率因数从0.76提至0.84左右，取得了较好的节电效果。 （3）采用新型水冷导电横臂改造短网 横臂是构成电弧炉短网与电极升降机构的一个重要部件。它的主要作用之一是支撑导电钢管；另一个作用是与立柱、电极夹头相连，组成电极升降机构，实现电极的上、下移动。普通短网横臂的导电和支撑电极两个功能是分开的，存在故障率高、电能损失大等问题。近年来，随着电弧炉的大型化与高功率化，整个短网部分的电阻与电抗值不断加大，恶化了电弧炉主回路的电效率和功率因数；另一方面，随着电弧炉工作电流的不断加大，也给短网的导电

11、铜管段带来了许多麻烦问题。新型的电极横臂水冷导电横臂把原来水冷铜管的导电功能和横臂的支撑功能合而为一，并配有大截面水冷电缆，其短网阻抗较低，有着较好的节能效益。中小型电弧炉的短网软缆多数为空冷裸缆，造成接触电阻大、使用寿命短、维修工作量大、增加热停工时间和三相电抗不平衡等缺点。大截面水冷电缆吸收了国外先进技术，导线绞缆成股，各股线与铜连接采用一次压接工艺，电缆两端为平面接头，减少接触电阻；各股缆线用软绝缘材料隔开，避免相互摩擦，电缆寿命可延长23倍。它可充分发挥变压器能力，提高变压器输出功率10%。采用大截面水冷电缆可节电2%5%。水冷导电横臂如图14所示，它取消了传统的导电铜管及其支撑结构，

12、全部装置均安装在整体的箱形横臂之内。短网电阻随着温度升高会增大，使短网的功率损耗增加。如在10kA运行下的短网，温度每升高1，每米母线约增加36W损耗，因此，降低短网的温度也可减少电能损耗。 某厂采用新型水冷导电横臂改造电弧炉，熔化率提高了13.3，冶炼电耗下降了l2.7。水冷导电横臂1-导电横臂 2电极夹头 3-电极 4立柱 5-水冷电缆中铁宝桥股份有限公司铸钢车间采用新型水冷导电横臂改造6 t电弧炉，取得如下的效果：改造后平均每炉钢水(10 t钢水)比改造前冶炼时间缩短 18 min左右。 吨钢耗电量降低 31 kW·h左右。以6 t电炉钢产量7500 ta计算，可节电232.5

13、 MW·h。按 0.40元(kW·h)计算，可节约电费 9.3万元/a。 电极消耗可降低 0.9 kg/t左右，可节约电极约7650 kg/a。故障率低，减少了维修人员的劳动强度和维修量，也节省了各种备件的费用。 （4） 采用性能好的电极升降系统 输入电弧炉内的功率与电弧长短有关。冶炼时，要求在最佳输入功率曲线下维持规定的电弧长度。但由于种种原因，炼钢时电弧长度会发生变化，电弧功率偏离最佳输入曲线，致使电能损耗加大。这就要求电极能及时调整位置，维持规定电弧长度。微机控制变频式电极调节器具有良好的快速性、准确性及可靠性。它能迅速、准确、平稳地自动控制电极升降，调整电弧长度，达

14、到自动控制电弧功率的目的；而且系统控制精度高，电流稳定，故障率低，热停时间少，缩短了冶炼时间，降低了电极消耗，并减少对电网负荷冲击。某厂使用这种调节器后，每炉冶炼时间缩短 34min左右，吨钢节电30 kW·h左右，节省电极 0.88kg/t。此外，有的厂家用小惯性电极驱动装置改造原有系统，也取得较好的节能效益。如某厂改用晶闸管小惯量电机驱动装置后，吨钢电耗下降了2530 kW·h。 据国内20余家企业的应用实践证明：微机控制变频式电极调节器平均可缩短冶炼周期约20min，节省电耗约50kW·h/t，节约电极0.51kg/t，一年左右就能回收技术改造费用，节能效果

15、显著。据报道：日本大同钢管公司采用ARMS-MARK-11计算机控制系统控制电极调节器，对电耗在500kW·h/t以上的电弧炉，电耗可降低10%；对电耗在450500kW·h/t的电弧炉，电耗则可降低5%左右。 7.Consteel工艺：出钢时大量留钢形成熔池，经过预热的废钢连续不断地从运输料道进入炉内的熔池熔化，变压器开始工作，电极送电，同时炉前自动水冷碳氧枪将碳粉和氧气喷入炉内，造泡沫渣，并进行埋弧操作。Consteel工艺废钢预热、连续加料，全程埋弧造泡沫渣操作等工作特点，大大优越于传统工艺，这使它显著地提高了冶炼效率，并同时降低了电能与化学能的消耗，综合能耗指标非常

16、先进。100%废钢原料的电耗一般为每吨钢340380kW·h，若用氧量达每吨钢35m³时，电耗更可降到每吨钢340kW·h。consteel工艺最具创造性的核心是：从冷启动后，每次出钢时大量留钢，使炉内始终保持有大量钢液形成的熔池，固体炉料不再是直接被电弧加热熔化，而是被液态钢水熔化。由于有液态熔池的存在，炉内物质、能量的传输是以液态分子的扩散迁移为基础进行的，大大改善了固体炉料熔化的动力学条件。由于这种化钢方式，炉料可以连续均匀地加入熔池中熔化、冶炼，熔池的温度、化学成分等更加均匀和谐，冶炼效果更好。该工艺特点是实施如喷碳、吹氧造高效泡沫渣，埋弧操作，废钢预热等

17、，是实现高效冶炼的前提。该特点从以下两方面直接对节能降耗做出了贡献：（1）由于连续加料操作，无需频繁停炉和开启炉盖，减少了热量向空气中的耗散损失。沿密闭输料道被预热后的废钢，由连接小车从电弧炉炉壁孔加入熔池，加料时无需开启炉盖。同时，炉内始终有熔池存在，加料熔化、冶炼的过程可持续进行，不必频繁停炉。因而这种工艺中没有传统工艺经敞开的加料口及停炉时炉子砌体向周围的辐射热损失。根据数学模型计算，传统顶装料时这部分热损失可达1.43%。而consteel工艺则可避免。(2)连续加料使熔池温度恒定、电弧平稳、电路中负载稳定而减少电能损失。consteel工艺大量留钢，使造高效泡沫渣、埋弧操作从冶炼一开

18、始就实现。这种操作有效地减少了电弧对耐火材料的损坏，因而consteel电弧炉的变压器在整个冶炼周期内始终运行在最大弧功率范围内。并且，这种最大弧功率是通过高电压，低电流和较高的功率因数实现的。由于电流小，相应的短网尺寸及软电缆、汇流排尺寸、电极直径都可以减少，变压器的容量可以比同等生产能力的传统电弧炉小2540%。经对美国和欧洲consteel电弧炉的研究表明，可以节约电耗的10%以上。另一方面，连续均匀地加入炉内的固体炉料熔化、冶炼所需的能量与电能收入保持平衡，熔池温度始终稳定在最适宜化学反应进行的范围内。这种平熔池状态，无顶装料时的塌料现象与电极的机械折断，无电弧波动。由于留钢和以钢化钢的工艺特点，使consteel工艺中电弧不