矿热炉综合节能方案
背景
     矿热炉通过200多年的发展取得了飞跃式的进步:主流容量从早期几百千瓦到今天几万千瓦;给料从传统人工给料开放炉到现在机械给料配料的内燃和全密闭炉;炉型从传统开放炉到内燃和全密闭炉;送电和下放电极由铜瓦抱闸到导电元件和组合把持器等等。
     随着社会进步和自动化以及计算机技术渗透结合和全球循环经济意识普及,冶炼密闭炉的装备水平在不断提高。总体单耗水平也有所降低,但就国内目前情况看,电石、硅铁、锰铁、硅锰、硅铬,铬铁等冶炼品种,相同的原料和产品,相同容量和装备水平,国内炉子差异很大,而符合准入政策的各种25000-33000KVA大型铁合金炉、电石炉虽装备水平很高,但是单耗普遍高于传统低装备水平的小炉子。
受人为因素和经验等因素长期影响,强调人为应对生产过程中所有外围发生的情况,将各种问题集中于炉膛解决,很多不可知论一直困扰着冶炼行业。矿热炉生产因其多个专业交叠(冶金、电化学、热力学、机械、液压、电气、自动化等),掌握不同知识水平和不同知识深度的专业人员因不同知识结构和经验,因而针对同一炉况和现象有各自不同的见解和处理方法,每种方法又兼有优缺点,又时常对错交叠变换,适度难定。
     单纯凭经验以炉子操作来节能是不可能的,必须配备有较高水平的装备和材料水平控制。包括电力补偿与自动控制,电极自动平衡等装备水平的提高以及原料配料精度,以及原料的品位稳定,烘干除尘,以及粒径配比和不同还原剂的配比及力度筛分等等。
解决方案
     针对矿热企业来讲其主要用能设备有:输变电设备、熔炼设备、除尘设备、循环水系统、动力设备。节能节电的主要措施:
 
  所有设备选型时要考虑设备之间和工作点的配套性。
  生产冶炼装置及工艺流程节能优化与数字化控制。
  生产原料品质、粒径指标同成本条件下的优化和选型。
  电气节能:改善电能质量功率因数、提高二次电压、调整三相不平衡度、用电优化控制和电气安全保护等。
  冶炼炉节能:炉体节能与优化、配料加料优化、电极控制优化等、粉料回用技术。
  异常炉况处理和各设备定期预检确保正常运行和实现计划检修。
 
电气节能策略
      大型变压器功率因数和效率降低,除了在设计之初对短网结构优化布置减少阻抗和优化电气设备外,还必须通过外围补偿来实现和改善。
      大型矿热炉的低压无功补偿是单一专业角度人士争执很大的,部分断章取义的低压补偿企业,装置简单不负责任,又简单的割裂了矿热炉的总体因素影响,使低补效率低下、寿命短、抗冲击能力差或根本无法投用,严重影响了该技术的推广。
      低压补偿要与操作方法和设计配套考虑,不能只是简单地并联电容器,瑞泰电力在了解多专业和长期矿热炉的实际运行分析中,针对不同冶炼炉型的研究,根据不同冶炼产品的品种、纯度,不同冶炼产品需要的时间,不同冶炼的常规单耗电水平,不同冶炼造渣量,混合原料导热性差异,电极特征,设计供电负荷,冶炼品种炉温等诸多连环的具体因素的计算分析,提供自动控制和数字化操作等综合整体解决方案。补偿自身设计科学严谨、保护齐全,不偷工减料,低压补偿的投用与矿热炉配套解决才是科学可行的唯一解决方法。
 
补偿设备比较与选型建议
序号
比较内容
高压无功补偿
中压无功补偿
短网无功补偿
综合补偿
1
补偿类型
固定或动态补偿
动态补偿
动态补偿
动态补偿
2
节能效果
不节能
1~2%
5%以上
5%以上
3
提高产量
不提高
2~8%
提高8%以上
提高8%以上
4
功率因数
可到0.9~0.95
可达0.9~0.95
0.95以上
0.95以上
5
提高电压
高压侧
变压器
短网侧
短网侧
6
补偿范围
高压侧
变压器
短网及以前
综合优化
7
炉况
不能稳定炉况
不能稳定炉况
改善炉况使其更稳定
改善炉况使其更稳定
8
三相衡度
不能
不能
调节能力好
调节能力好
9
产品质量
不可以改善
不可以改善
提高合格率和品位
提高合格率和品位
10
合闸涌流
较小
11
操作过电压
较高
12
使用寿命
10年以上
10年以上
10年
10年
13
维护工作量
较少
较少
14
投资
少、投资回收期长
较大、投资回收期较长
大、投资回收10个月左右
大、投资回收10个月左右
     综上所述,矿热炉无功补偿方案有六种:高压集中补偿、中压集中补偿、低压集中补偿、短网补偿(低压分散补偿)、高压与短网综合补偿、中压与短网综合补偿。
     从矿热炉的电气阻抗分配特点和冶炼要求出发,我们建议:25500kVA及以下的炉子采用短网补偿技术;30000kVA到40000kVA炉子可以采用短网补偿技术,也可以采用中压与短网综合补偿技术;40000kVA以上的炉子采用中压与短网综合补偿技术。
可提供的服务
1. 矿热炉综合节电整体解决方案,可实现同原料、同产品和同装置水平的较低单耗水平。
2. 供电系统与用电优化设计与优化控制产品
3. 矿热炉自控无法投用以及投用后电极上抬的技术解决方案。
4. 研究项目
⑴ 等电阻冶炼控制系统;
⑵ 矿热炉综合控制自动化系统;
⑶ 密闭炉与部分合金冶炼开放炉的粉料回用技术,包括各种还原碳材的粉料,矿石粉料,电极糊与废旧电机,除尘粉料回用技术;
⑷ 不同原料、不同冶炼种类的电极糊的科学选型方法和不同炉况下电极糊的使用和选择技术;
⑸ 冶炼炉型设计与整体节能技术研究。
适用产品
成功案例