CN201952469U - 节能型硅铁冶炼设备 - Google Patents

Abstract

一种节能型硅铁冶炼设备，包括冶炼电极、工作短网、补偿短网、低压补偿装置、变压器及高压补偿装置。变压器的一次侧与高压补偿装置电性连接，变压器的二次侧通过工作短网与冶炼电极电性连接。冶炼电极还通过补偿短网与低压补偿装置电性连接，以将冶炼电极上的电压提高，进而增加冶炼电极的有功功率。

Description

节能型硅铁冶炼设备

技术领域：

本实用新型涉及金属冶炼技术领域，特别涉及一种节能型硅铁冶炼设备。

背景技术：

矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉。它主要用于还原冶炼矿石，碳质还原剂及溶剂等原料。主要生产硅铁，锰铁，铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金，是冶金工业中重要工业原料及电石等化工原料。其工作特点是采用碳质或镁质耐火材料作炉衬，使用自培电极，电极上部有压力环，利用液压提起或放下电极，也可控制电极插入原料的深度.电极插入炉料进行埋弧操作，利用电弧的能量及电流通过炉料的、因炉料的电阻而产生能量来熔炼金属，陆续加料，间歇式出铁渣，连续作业的一种工业电炉。

然而，电弧电炉由于受到短网、操作电流电压、炉料和冶炼方法等诸多因素的影响，运行自然功率因数普遍较低。另外，由于短网长度不等，将引起短网末端电压不平衡，导致三相电极不能平衡作功，炉内功率中心、热力中心和炉膛中心不能重合，熔池的理论形状较难保证。这就像普通的三角形，它的内心、重心、垂心不在一起，没有重合，这些因素将使炉况不能保持长周期稳定，最终导致电弧电炉综合热效率低，能耗上升，经济效益得不到充分发挥。

为了获得一个理想的冶炼炉况，通常在设备上采取短网同相逆并及缩短短网的方法，尽可能的减少短网及电极上的阻抗压降，通过提高自然功率因数来提高入炉有功功率，达到改善冶炼炉况的目的；在冶炼工艺上采用调整炉料配比及强压电极(让电炉变过载运行)等方法来提高炉内有功功率，达到改善冶炼炉况的目的。

上述方法在改善炉况方面虽有一定效果，但也造成了一定负面后果。如强压电极，让电炉变过载运行(有些厂家电炉变过载50％)将会加速变压器内部绝缘老化，大大降低变压器的使用寿命；由于强压电极会引起变压器电流增加，导致自然功率因数更低，系统无功损耗加大，能耗上升；前移变压器缩短短网(有些厂家甚至将电炉变几乎推至冶炼炉罩上)，由于变压器越靠近炉体吸收的辐射热也越多，必然影响变压器出力及使用寿命。因此，上述方法即不科学又不经济，但为了满足生产需要也只能如此。

多年以来，电弧电炉的建设及运行技术基本停留在建国初期的技术水平上，虽然在容量上已逐步变大，但在节能及冶炼工艺技术方面没有大的创新和发展。电弧电炉系列，早在90年代国内就已经开始研究在电炉变低压侧，对电弧电炉进行低压无功功率补偿技术。由于当时国内生产制造低电压电力电容器技术不成熟，低压无功功率补偿是通过在电炉变低压侧增设升压变压器，将低压升高后再利用高压电力电容器进行补偿。另一办法是，在电炉变中增设中压补偿绕组，将高压电力电容器接至中压绕组对电石炉系统进行补偿。这些方法虽有一定的补偿效果，但由于设备投资过大，一般企业很难承受，使低压无功功率补偿技术研究受阻较大，发展速度缓慢。近几年以来，随着国内生产制造低电压电力电容器技术的成熟。国内个别公司开始加紧研发电弧电炉低压无功补偿技术，并在从变压器二次侧提高网端功率因数方面取得了较明显的效果，使电炉变的负载率明细降低，但在提高入炉功率及改善炉况降低能耗方面尚没有突破性进展。

发明内容：

有鉴于此，有必要提供一种提高入炉功率及确保炉况长期稳定工作的节能型硅铁冶炼设备。

一种节能型硅铁冶炼设备，包括冶炼电极、工作短网、补偿短网、低压补偿装置、变压器及高压补偿装置。变压器的一次侧与高压补偿装置电性连接，变压器的二次侧通过工作短网与冶炼电极电性连接。冶炼电极还通过补偿短网与低压补偿装置电性连接，以将冶炼电极上的电压提高，进而增加冶炼电极的有功功率。

优选的，补偿短网包括铜管，铜管通过水冷电缆分别与冶炼电极、低压补偿装置电性连接。

优选的，低压补偿装置包括低压电容器组，低压电容器组回路中加装有避雷器或过电压保护器等电气设备。

优选的，低压补偿装置经过防灰尘处理。

优选的，低压电容器组控制回路中设置有断路器，用以提高电容器投退时的可靠性和安全性。

利用上述节能型硅铁冶炼设备及短网低压无功功率补偿方法进行生产，由于将低压补偿装置补偿到冶炼电极的最末端，这样最高限度的提高冶炼电极的电压，把最需要的无功送给最需要冶炼电极上，如此在通过提高自然功率因数使网端功率因数得到提高的同时，使变压器的有功利用率大幅度提高，进而有效避免变压器过载运行所造成的设备老化损失，且能保证在变压器不过载的情况下满足节能型硅铁冶炼设备生产需求的入炉功率，从而增加了冶炼产量。

附图说明：

附图1是一较佳实施方式的节能型硅铁冶炼设备的结构原理示意图。

图中：节能型硅铁冶炼设备10、冶炼电极11、工作短网12、补偿短网13、低压补偿装置14、变压器15、高压补偿装置16、炉体17

具体实施方式：

如图1所示，节能型硅铁冶炼设备10包括冶炼电极11、工作短网12、补偿短网13、低压补偿装置14、变压器15、高压补偿装置16及炉体17。

变压器15的一次侧与高压补偿装置16电性连接，变压器15的二次侧通过工作短网12与冶炼电极11电性连接。冶炼电极11还通过补偿短网13与低压补偿装置14电性连接，以将冶炼电极11上的电压提高，进而增加冶炼电极的有功功率。其中：

补偿短网13包括铜管，铜管通过水冷电缆分别与冶炼电极11、低压补偿装置14电性连接，如此通过水冷却方式解决冶炼电极11温度高、冶炼电极11上下移动等问题。

低压补偿装置14包括低压电容器组以及保护电容器所需要的熔断器、空开等，低压电容器组回路中加装有避雷器或过电压保护器等电气设备，防止因过电压而对低压补偿装置14造成其它损坏；进一步的，低压电容器组控制回路中设置有断路器，用以提高电容器投退时的可靠性和安全性；提高灭弧能力。另外，低压补偿装置14经过防灰尘处理，例如利用密闭性好的柜子收容低压补偿装置14，以防止因灰尘进入电气元件触点，影响电气原件的导电能力，以及在大电流通过时可能会引起触点发热，导致触点烧毁等事故的发生。另外，可以通过计算机来监控低压补偿装置14，计算机根据电压、功率因数、有功功率等来跟踪调节无功容量，以达到最佳补偿效果；进一步的也可以通过人工控制投切低压补偿装置14。

在利用节能型硅铁冶炼设备10进行生产时，需要注意的是：在保证节能型硅铁冶炼设备10的炉况完全正常情况下，再将低压补偿装置14中的低压电容器组手动依次投入，低压电容器组投入后一直运行，不随冶炼变负荷变化而变化，取消自动投切功能。如此，防止因低压电容器组频繁投退而引起操作过电压和谐波过电压，而损坏接触器、保险等电器元件。

利用上述节能型硅铁冶炼设备10及短网低压无功功率补偿方法进行生产，由于将低压补偿装置14补偿到冶炼电极11的最末端，这样最高限度的提高冶炼电极11的电压，把最需要的无功送给最需要冶炼电极11上，如此在通过提高自然功率因数使网端功率因数得到提高的同时，使变压器15的有功利用率大幅度提高，进而有效避免变压器15过载运行所造成的设备老化损失，且能保证在变压器15不过载的情况下满足节能型硅铁冶炼设备10生产需求的入炉功率，从而增加了冶炼产量。进一步的，可以解决三相短网长度不等所引起的冶炼电极三相作功不平衡问题，使炉内功率中心、热力中心和炉膛中心实现重合，就像正三角形一样，它的垂心、重心、内心完全重合，熔池达到理论形状，为使冶炼操作创造良好的辅助作用。

Claims (5)

1.一种节能型硅铁冶炼设备，包括冶炼电极、工作短网、变压器及高压补偿装置，其特征在于：该节能型硅铁冶炼设备还包括补偿短网、低压补偿装置；变压器的一次侧与高压补偿装置电性连接，变压器的二次侧通过工作短网与冶炼电极电性连接；冶炼电极还通过补偿短网与低压补偿装置电性连接，以将冶炼电极上的电压提高，进而增加冶炼电极的有功功率。

2.根据权利要求1所述的节能型硅铁冶炼设备，其特征在于：补偿短网包括铜管，铜管通过水冷电缆分别与冶炼电极、低压补偿装置电性连接。

3.根据权利要求1所述的节能型硅铁冶炼设备，其特征在于：低压补偿装置包括低压电容器组，低压电容器组回路中加装有避雷器或过电压保护器等电气设备。

4.根据权利要求3所述的节能型硅铁冶炼设备，其特征在于：低压补偿装置经过防灰尘处理。

5.根据权利要求3所述的节能型硅铁冶炼设备，其特征在于：低压电容器组控制回路中设置有断路器，用以提高电容器投退时的可靠性和安全性。

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