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高钛渣电炉温度控制系统的节能途径有哪些

 

    我国高钛渣电炉温度控制系统普遍存在耗电高,单炉容量小,工艺设备落后,效率低,生产成本偏高等问题。通过改进设备,选择合理参数(例如改变短网布置,缩短其长度,调整极心圆,减少电抗,使电流密度适当等),适当提高设备水平和机械化、自动化控制程度,进一步对生产过程和设备实行监控,就能保证生产稳定,提高生产效率。
 
 
    为了挖掘设备节能潜力,以某厂12.5MW高钛渣矮烟罩电炉温度控制系统为例,绘制出该电炉能源分布图,如图1,从图中可以看出,从电网输入的能量为12.5MW,经高压断路器、电炉变压器、短网至电极输入电炉内,是电热法冶炼过程的主要能源,其输入过程中已损耗2.5MW。入炉料中还原矿石中氧化物的碳质材料潜热为12MW。电炉内原料还原过程中消耗能量为5.5MW,占输入炉膛内总能量(22MW)的25%,此能量与散热损失的1MW是正常生产必然消耗,是无法回收的。但随着科学技术进步,其他的损耗如电力损耗可通过一些有效措施降低;750℃的烟气潜热、循环冷却水、产品中钛生铁潜热可通过余热回收技术来利用。
 
1电炉温度控制系统降低电力损耗的措施
1.1选择超载型电炉变压器
 
    多年以来生产实践表明使用HSSPZ一12500/110型高钛渣电炉控制变压器可以解决钛渣电炉二次电流波动大的特点。该变压器要求低压绕组都由多个线圈几路并联,首尾相间的水冷铜管侧部引出箱外,既降低了引线中的附加涡流损耗又便于安装和散热。此外,电炉变压器需具有较低阻抗、良好的绝缘强度和机械强度以及有载电动动态调压,以适应每炉不同期工作电压。增大变压器通磁铁芯和线组铜线截面,确保钛渣炉过载能力达30%~40%,既保证了安全,又降低了变压器铜损,提高了电炉温度控制系统的电效率。虽然增加了变压器的制造成本,但其长期效益显著。
 
    从技术经济角度看,12.5MW钛渣电炉选用单台三相变压器控制更经济;从节能角度考虑,******电炉变一次侧进线为110kV,这样可省去110kV变10kV、35kV的电力变损和10kV、35kV电缆断路器等建设投资和这段线路的电力损耗。110kV较10kV、35kV可节电能约1%~2%,且可享受110kV电网电价优惠0.03元/kW·h。两项合并每台电炉每年可节省电费300万元左右。3年就可收回投资费用,并可以长期受益。
 
1.2电炉控制系统改进短网结构
 
    电炉的短网是指电炉变压器低压侧至电炉的大电流的全部传导装置。短网的主要作用是传输大电流,故必须具备足够断面及载流能力,应该有一定的短期过载能力和良好的机械强度,因为导体内功率损耗与其电流的平方及其电阻乘积成正比,所以短网电阻值必须很小,又因为导体内无功电压是电流与感抗的乘积,所以短网感抗值必须足够小。常规的短网结构,功率因数一般为0.75~0.85,如图2。改进型短网优化结构,功率因数可达0.90~0.93。
 

     在短网结构改进前后两个方案中,电炉控制变压器安装的位置有所差别。图3的电炉变压器必须布置在比炉台加料层平面高3m的靠近矮烟罩上侧方专设的电炉炉变室内,这样可将变压器尽量靠近三相电极,实现电炉短网最短化,使其长度之和仅为图2常规配置的1/2左右,且图3中的A、C相完全对称布置。由于短网最短,所以可直接用5m长的水冷电缆连接炉变和电极导电夹铜管,中间再无其他接头的接触电阻。B相经c相电缆上方跨越安装;B相、c相由于跨越交叉产生互感效应,相位角互不相同而抵消各自的感抗数值,有利于功率因数进一步提高。正因为图3较图2短网短,又有互补作用,因而功率因数可达0.93。而常规设计的短网结构线路较长,电抗数值较大,造成功率因数下降。电抗增加消耗有用功,浪费大量电能,导致冶炼电耗增高,且会被电力部门加收额外电力罚款。