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环保理念下矿热炉节能设计策略分析摘要最近几年，我国的能源短缺问题越来越严重，我国政府制定了多项节能降耗的制度方针，为优化能源结构、提升能源使用效率提供了重要的方向指引。
矿热炉作为能源消耗量大的机械工业设施，必须进行节能降耗设计，为机械生产、工业冶炼做出更大的贡献。
基于这一目标，对矿热炉的概念、结构进行简单地阐述分析，详细探讨矿热炉节能降耗的方法举措，并提出一系列切实可行的节能设计方案，有助于减少矿热炉的能源损耗，产生更大的经济效益和环境效益。
关键词：环保理念；矿热炉；节能设计一、矿热炉的概念及结构冶金矿热炉是机械生产、金属冶炼中不可或缺的一部分，在还原冶炼矿石、碳质还原剂、硅铁生产等作业中发挥着重要的职能作用。
矿热炉通常由炉壳、炉衬、炉盖、水冷系统、除尘系统、把持器、上下料、烧穿器等几部分组成。
一般情况下，矿热炉的能源使用效率维持在0.5-0.8之间，如果能源使用效率低于这个区间，也就意味着矿热炉的能量损耗过于庞大，所产生的经济效益也会大打折扣。
矿热炉在使用过程中，往往会受到环境温度、人为操作、炉体结构等多种因素的影响，导致能量使用效率降低，这与我国政府提倡的节能环保、可持续发展不相符，因此基于环保理念，对矿热炉的节能设计展开全面细致地分析研究，具有重要的实践价值。
二、矿热炉的节能降耗措施（一）提高能源循环利用效率矿热炉在运行过程中，内部循环水通常在45摄氏度左右，在循环过程中损失的热量是不容忽视的，如果将这些热量损失充分利用起来，能够有效提升矿热炉的节能效果。
相关人员可以在保证矿热炉正常运行的情况下，利用高温循环水来补充设备内部的软化水和低温凝结水，从而提升矿热炉的产气量，矿热炉的整体余热利用率也能再上一个台阶。
在节能环保理念下，人们可以对传统的矿热炉进行结构优化，利用水冷梁制作炉罩，并铺设一些耐火材料，在炉罩的内外环梁、支撑钢梁、斜梁、直梁等位置都加装冷却通水装置，此外在矿热炉的铜瓦、集电环、导电铜管、保护环等位置加装水冷却设计，使得所有的冷却水装置都能发挥出最大效用，充分利用循环水提升矿热炉的能量使用效率。
该系统实现热能的按需转化，提高热能利用率，实现节能节电目的。
可选配子系统：电极升降控制、无功补偿及谐波治理、配料控制、除尘控制等。
影响矿热炉电耗的主要因素：三相电功率不平衡、炉料混合不均匀等。
因短网结构不科学引起的阻抗不平衡和人工控制的不确定性是产生三相功率不平衡的主要原因，不平衡度低者15%左右，甚者不平衡度高达30%，此因素导致产品的电单耗高出10%以上。
因炉料混合不均匀，不均匀度在15%左右，导致电单耗增高8%左右。
影响控制设备及通用设备不稳定主要因素：电压质量不高、谐波程度高等。
直接后果是现场设备损坏频率高，工艺设备及通用设备无法正常工作，系统功率因数严重超标，系统损耗高，严重影响生产效率及生产效益。
响应国家节能减排的号召，工业企业对生产及控制设备的工艺性、可靠性、准确性、节能性、环保性不断提出更高的要求。
我公司开发的矿热炉专家节电系统功能如下：电极压放节能智能控制子系统：实现电功率到热能的按需转化，提高热能的有效利用，最终实现节能节电目的。
有效解决三相不平衡，使变压器处于对称运行状态，减少变压器的负载损耗，杜绝变压器烧毁事故。
控制稳定性高，减少人工操作的频繁程度。
无功补偿与谐波治理、变压器智能检测与控制子系统：提高功率因数，改善电压质量，降低系统损耗，提高生产效率及效益。
生产配料自动控制子系统：灵活的多次投料方式，独创的落差自动修正功能，补秤、扣秤功能，物料卷扬及物料含水量控制，确保配料精度、提高均匀程度、减少含水量等。
环保除尘自动控制子系统：减少粉尘排放，达到环保大气指标；减少工作环境及设备运行环境中导电离子、有危害气体，提高工作环境、避免工艺及通用设备损坏。
各子系统简介：电极压放节能智能控制子系统现代检测技术与自动化装置控制工艺流程工业计算机信息集成与自动控制系统预测控制、模糊控制、鲁棒控制动态计量技术与过程控制技术电力无功补偿谐波治理技术三相耦合分析技术GB/T 16656.34-2002 工业自动化系统与集成GB/T 2887-2000电子计算机场地通用规范GB 9361-88计算站场地安全要求GB/T 18778.1-2002 滤波和一般测量条件GB/T15543-1995 电能质量三相电压允许不平衡度GB 50058-1992 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GBJ42—81 工业企业通讯设计规范GBJ 65-83工业与民用电力装置的接地设计规范电极上、下方向变换反应时间小于0．2秒；电极最大运动大于1.2米，定位精度2毫米；熔料速度和还原速度的匹配度高于0.95；三相电弧功率的不平衡度小于2%；采样精确度0.01%，分辨率12位；子系统目标节能率：10%无功补偿与谐波治理子系统功率因数提升到0.85以上，子系统目标节能率10%生产配料自动控制子系统物料均匀程度95%以上，含水量10%以下，子系统目标节能率8% 用途：矿热炉如黄磷炉、电石炉、工业硅铁炉等节能控制。
矿热炉能源利用与节能途径锰铁矿热炉是矿热炉中的一种。
炉子由专用的三相变压器供电，电极埋入料层中，在端部形成电弧，除电弧热外，尚有部份电流由一个电极经料层流到另一电极，并在料层中产生电阻热。
正常生产时电弧热和电阻同时存在，通常以电弧热为主。
铁合金产品电耗较高，这主要是由于原料质量不佳、操作制度不合理、管理水平低等因素造成的。
矿热炉能源利用与节能途径：一、将出炉温度控制在1400℃左右锰铁生产的特点不同于炼钢，它不要求有足够高的温度以保证炉后浇注顺利进行,而只要求锰铁和渣能正常出炉即可。
但根据热力学知识，用碳量和冶炼温度不同，可以得到不同的产品。
对于冶炼高碳锰铁，要求炉内温度不能低于1400℃。
从氧化物熔融还原过程动力学来看，由于锰铁冶炼过程各类多相反应都是在高温条件下进行，一般来说高温下各种化学反应速度都是比较快的，显然,多数情况下化学反应速度不会成为限制环节，而传质过程往往成为限制环节，对此应合理控制电极的位置，加强炉内的流动以提高传质的速度所以，对于冶炼高碳锰铁的电弧炉，合金与渣的出炉温度应控制在1400℃左右为宜。
二、设法减少渣量渣量一般由入炉原料条件决定，锰矿品位越高，炉渣生成量就减少。
从节能角度出发，锰铁矿热炉应尽可能选用高品位矿石。
三、减少冷却水带走的热损失在保证设备充分冷却的前提下，应尽量避免冷却水带走过多的热量，将出水温度控制在40～50℃的范围内，既可以节约用水又可以达到水冷设备的要求，减少冷却水带走的热损失，从而提高炉子的热效率。
四、降低炉口辐射散热，加强烟气余热回收矿热炉炉口温度较高，辐射热损失较大。
在有条件的厂矿，应尽可能使炉口封闭。
因为封炉口不仅可以减少或避免炉口辐射热损失，而且可以防止炉口吸入大量冷空气，从而保证有较高的烟气温度，以提高烟气的余热回收价值。
不仅如此，烟气温度的提高还有利于烟囱顺利排烟，改善车间工作环境。
五、降低短网的损失矿热炉短网损失较大，这主要是由于短网较长、电极夹积灰、接触电阻增大等引起的。
矿热炉节电技术措施的研究与探讨[摘要]本文针对该供电辖区已投入运行生产的数台35KV—110KV电压等级的6300、9300、12500KVA高能耗矿热炉损耗较大的实际情况，进行了原因分析，认为电力部门只有从矿热炉设计、安装、运行上协助冶炼企业采取有效节能技术措施，才能达到电力节能降损的目的。
[关键词]矿热炉节电降耗措施0.引言：随着国民经济的快速发展和国家产业政策的调整，电炉变压器单台容量在6300 KVA以下的被彻底淘汰，而6300—12500KVA，电压等级在35KV—110KV电弧炉的用电负荷在工业用电中所占的比例越来越大，就我局而言，近几年来，年供电量达22.5亿千瓦时，矿热炉炉负荷所占比例在75% 左右，对矿热炉设计、安装、运行生产过程进行节能技术的深入了解和研究，最大限度地利用有限的电力能源和资源，更好地服务地方经济发展，是我局长期关注并积极研究探索的课题。
笔者就矿热炉节电技术措施作粗浅探讨，供同行参考并祈请指正。
1.矿热炉炉变压器具有的工作特性：1.1 变压器输出电压较低，一般为几十伏，最多几百伏，而输出电流则很大，往往达几万安培；1.2 安全可靠，瞬时过载能力较大,能经受长期最大负荷或短时间超负荷；1.3 变压器二次输出电压有较宽的调节范围；1.4 变压器线圈采用特殊绕制方式，结构牢固，机械性能好，一般设计为开口三角形，并能承受短时短路时电动力的冲击。
2.矿热炉(电石炉、铁合金炉)的生产特点：矿热炉运行中主要靠电弧产生巨大的热量来熔化矿料。
它的电极埋在炉料中，炉料受电弧和炉料自身通过电流而产生的电阻热量的联合加热。
2.1矿热炉的组成：由炉体、电源、控制设备及冷却系统、电极升降系统、液压系统、上下料系统、把持器等附属设备所组成。
炉体包括炉壳、炉盖、炉衬、电极、电极升降机构等。
炉衬按其部位（如炉盖、炉墙、炉底和出料槽）和其工作条件的不同，选用不同的耐火材料。
常用的耐火材料有硅砖、镁砖、白云石、高铝砖、耐火混凝土等。
基于SVG矿热炉（电弧炉）无功补偿与电能质量改善措施及方法一、总则对于矿热炉来说，电能质量直接影响电力的安全性和稳定性。
一般测量矿热炉电能质量的基本指标包括电压和频率两种类型，还有其他相关指标，如谐波、三相电压对称性等。
一旦这些显示器异常，它将直接导致矿热炉电容器和电缆线路的故障和损坏、保护装置的故障，以及增加变压器谐振。
在研究矿热炉运行的同时，不仅要考虑负荷的分布，还要考虑无功功率和有功功率的最佳分布以及矿热炉电能质量的相关指标。
检查改变电能质量指标的原因，采取各种措施解决根据各种情况，确保矿热炉运行的安全性和稳定性，确保持续供电。
二、基于SVG无功补偿概述1.1 电无功补偿概念：在矿热炉中，电气设备一方面消耗有功功率，另一方面消耗无功功率。
设备的电磁部件在建立磁场时消耗的电能。
在供电期间，电容器消耗一定量的电能以建立电场，该电场也在无功功率范围内。
电气元件的结构特性的差异决定了电流是超前还是滞后。
当电流在电容元件上工作时，电流滞后，并且当电流作用于电感元件时，电流流动并且电容电流与电感器电流的方向相反。
如果电容器和电感元件存在于同一电路系统中，则电路中的无功功率将被抵消。
因此，偏移特性可用于在电路的同步补偿器中产生负无功功率，或者可设计合理的电容与电感比，由整个电路产生的无功功率和由电抗产生的电流功率相互抵消。
无功功率补偿进一步改善了矿热炉的当前电能质量。
1.2 电无功补偿的作用：电能无功补偿具有降低矿热炉电能损耗，降低电压损耗，降低传输电流，保证电热炉稳定一致的电能的作用。
最大限度地降低电力传输中的无功功率，增加电网中的有功功率，补偿无功功率，提高性能功率因数。
此外，无功功率的补偿还可以降低电力生产成本并节省矿热炉的容量。
随着功率因数的增加，网络中有功功率的比例增加，线损减小，从而提高了矿热炉的性能质量。
因此，矿热炉中无功功率的补偿不仅可以提高电能质量，还可以提高经济性。
1.3 电能无功补偿原理：（1）改善自然功率因数。
引言根据国务院《关于加强节能工作的决定》（国发[2006]28号）、国家发展改革委员会《关于加强固定资产投资项目节能评估和审查工作的通知》的要求，特编制某某矿业有限公司2×450m3高炉及2×25000kVA矿热炉项目节能专篇。
我国人口众多，能源资源相对不足，人均拥有量远低于世界平均水平。
由于我国正处在工业化和城镇化加快发展阶段，能源消耗强度较高，消费规模不断扩大，特别是高投入、高消耗、高污染的粗放型经济增长方式，加剧了能源供求矛盾和环境污染状况。
能源问题已经成为制约经济和社会发展的重要因素，要从战略和全局的高度，充分认识做好能源工作的重要性，高度重视能源安全，实现能源的可持续发展。
解决我国能源问题，根本出路是坚持开发与节约并举、节约优先的方针，大力推进节能降耗，提高能源利用效率。
节能是缓解能源约束，减轻环境压力，保障经济安全，实现全面建设小康社会目标和可持续发展的必然选择，体现了科学发展观的本质要求，是一项长期的战略任务，必须摆在更加突出的战略位置。
我国节能主要目标：到“十一五”期末，万元国内生产总值（按2005年价格计算）能耗下降到0.98吨标准煤，比“十五”期末降低20%左右，平均年节能率为4.4%。
重点行业主要产品单位能耗总体达到或接近本世纪初国际先进水平。
初步建立起与社会主义市场经济体制相适应的比较完善的节能法规和标准体系、政策保障体系、技术支撑体系、监督管理体系，形成市场主体自觉节能的机制。
《中华人民共和国清洁生产促进法》指出：国家鼓励和促进清洁生产。
即不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。
某某矿业有限公司2×450m3高炉及2×25000kVA矿热炉项目能源购入总量：409545817 kgce/a，外供能源量：5840208 kgce/a(煤气发电)，实际购入能源总量为403705609 kgce/a。
