一、矿热炉简介
矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉，亦称还原电炉或矿热电炉，电极一端埋入料层，在料层内形成电弧并利用料层自身的电阻发热加热物料；常用于冶炼铁合金（见铁合金电炉），熔炼冰镍、冰铜（见镍、铜），以及生产电石（碳化钙）等。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，使用自培石墨电极。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，陆续续加料，间歇式出铁渣，连续作业的一种工业电炉。同时电石炉、黄磷炉等由于使用状况和工作状态相同，也可以归结在矿热炉内，但是由于黄磷炉的。纯阻性负载情况，因此也有将黄磷炉归结到电阻炉的说法。
二、矿热炉主要类别、用途
注：电耗值随原料成分、制成品成分、电炉容量、操作工艺等的不同而有很大差异。这里是一个大概值。
三、结构特点
矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉。主要由炉壳，炉盖、炉衬、短网，水冷系统，排烟系统，除尘系统，电极壳，电极压放及升降系统，上下料系统，把持器，烧穿器，液压系统，矿热炉变压器及各种电器设备等组成。
根据矿热炉的结构特点以及工作特点，矿热炉的系统电抗的70％是由短网系统产生的，矿热炉系统损耗如下图所示
由上图可见，短网的损耗占据了系统自身损耗的70%以上，而短网是一个大电流工作的系统，最大电流可以达到上万安培，因此短网的性能在很大程度上决定了矿热炉的性能，由于短网的感抗占整个系统的 70%以上，不论是高烟罩开放式炉、矮烟罩半密闭式炉还是全密闭式炉的短网系统的感抗均较大，基于这个原因，矿热炉的自然功率因数很难达到0.85以上，绝大多数的炉子的自然功率因数都在0.7~0.8 之间，较低的功率因数不仅使变压器的效率下降，消耗大量的无用功，浪费大量电能，且被电力部分加收额外的电力罚款，同时由于电极的人工控制以及堆料的工艺，导致三相间的电力不平衡加大，最高不平衡度可以达到20％以上，这导致冶炼效率的低下，电费增高，因此提高短网的功率因数，降低电网不平衡就成了降低能耗，提高冶炼效率的有效手段。如果采取适当的手段，提高短网功率因数，改善电极不平衡度，那么将可以达到以下的效果：
A、降低生产电耗 3%～6％；
B、提高产品产量 5%～15％。
从而给企业带来良好的经济效益，而投入的改造费用可以在创造的综合效益中短期内收回。一般情况下为了解决矿热炉自然功率因数低下的问题，我国目前多采用在高压端进行无功补偿的方法来解决，高压补偿仅仅是提高了高压侧的功率因数，但是由于低压端短网系统的巨大的感抗所产生的无功功率依然在短网系统中流动，同时三相不平衡是由于短网的强相（短网较短故感抗较小、所以损耗较小，输出较大故名强相）和弱相造成的，因此高压补偿不能解决三相平衡的问题，也没有达到抵消短网系统无功、提高低压端功率因数的作用，由于短网的感抗占整个系统感抗的70％以上，所以不能降低低压端的损耗，也不能增加变压器的出力，但可以避免罚款，仅仅是对供电部门有意义。
相对高压补偿而言，低压补偿的优势除提高功率因数外,主要体现在以下几个方面：
1)、提高变压器、大电流线路利用率，增加冶炼有效输入功率。
针对电弧冶炼而言，无功的产生主要是由电弧电流引起的，将补偿点前移至短网，就地补偿短网的大量无功消耗，提高电源输入电压、提高变压器的出力、增加冶炼有效输入功率。料的熔化功率是与电极电压和料比电阻成函数关系的，可以简单表示为P=U2/Z料。由于提高了变压器的载荷能力，变压器向炉膛输入的功率增大,实现增产降耗。
2)、不平衡补偿，改善三相的强、弱相状况。
由于三相短网布置和炉体、炉料等总是不平衡的，三相不同的电压降、不同的功率，就导致了强、弱相现象的形成。采取单相并联的方式进行无功补偿，综合调节各相补偿容量，提高炉心功率密度和坩锅均匀度，使三相电极的有效工作电压一致、平衡电极电压、均衡三相吃料，改善三相的强、弱相状况，达到增产、降耗的目的。同时，改善三相不平衡现象，改善了炉膛工作环境，延长了炉子使用寿命。
3)、降低高次谐波，减少谐波对整个供电设备的危害，减小变压器及网络附加损耗。
4)、提高了电能质量，改善了系统电气参数，提高了产品质量。
下图反应了高压补偿和低压补偿时的无功功率的流动方向。从图中可以清晰的看出高压补偿不能降低损耗和增加变压器出力的原因：
因此目前也有部分单位采取了低压端进行无功补偿的措施，来解决以上的问题，在短网端进行补偿能够大幅提高短网端的功率因数，降低电耗，针对炉变低压侧短网的大量无功消耗和不平衡性，兼顾有效提高功率因数而实施无功就地补偿技术改造，从技术上来讲是可靠、成熟的，从经济上来讲，投入和产出是成正比的。在矿热炉低压侧针对短网无功消耗和其布置长度不一致导致的三相不平衡现象而实施的无功就地补偿，无论在提高功率因数、吸收谐波，还是在增产、降耗上，都有着高压补偿无法比拟的优势。但是由于传统的补偿投切技术（如采用交流接触器投切）投切开关数量多，成本较高，同时由于工作环境恶劣，因此寿命受到极大的影响，根据调查统计，目前已有的采用传统方式投切的低压补偿使用寿命很难超过一年，因此给企业带来很大的维护量，投资回收周期加长，由于后续维护费用高，综合效益不佳。
BWKN-3500型无功补偿控制器（矿热炉短网专用型），为适应矿热炉的工作特性专门开发和设计的用于矿热炉系统的无功补偿控制器（矿热炉短网专用型），该控制器具有改善电能质量的理想功能，主要具有提高矿热炉功率因数、节约能源、提供电压支撑、减少闪变等功能。
该控制器具有以下显著特点：
▲三相分别补偿，降低三相不平衡度，有效增产降耗。
▲极大改善电压跌落和闪变。
▲任何时刻实现自由投切。
▲具有高度的可靠性，可实现免维护以及无人值守。
▲多重保护设计，最大限度避免了电容器以及电子开关的损坏。（根据不同客户制订）▲显著提高供电系统利用率。
▲主要技术参数：
控制器主要依据：
设计规范：DL/T597-1996；
额定电压：220V；
基波频率：50Hz；
控制物理量：无功功率Q；功率因数 COSΦ；
无功补偿容量单路设定值：0---9999KVAR
工作制：连续工作；
环境温度： -5℃～+70℃；
相对湿度：日平均不大于95%，月平均不大于90%（户内），不凝露；
补偿方式：分相分级补偿。（可根据客户需求订制）
▲性能特点
可分相、分级、循环、电子开关投切；
可分相分级补偿。配置完善的保护功能；
自动控制投切，装置运行无须人工干预，安全高效。
四、矿热炉低压补偿技术特点
补偿方式
由于目前大多数的矿热炉变压器采用了开口三角多路输出方式，短网系统只有在电极上才连接成三角形，对于炉变来说，每相输出均为单相输出，电压低，电流大。对于短网来说，均采用单相交叉排列的方式输出，如下图所示（不论是三相变压器还是单相的方式相同）：
补偿连接方式
下图显示了目前补偿装置与矿热炉短网系统的连接方式（下图分别标示的是三相变压器和单相变压器的接法，可以看出接法是相同的）
红色方块位置为补偿装置的连接点（硬短网与软电缆连接处）
备注：如果炉体短网部分的软电缆部分采用水冷电缆，且上部空间较大，补偿装置安装在集电环处将可以取得更好的效果（一般不建议安装在集电环处因为安装工艺复杂，需要处理较多的绝缘等部位，因此需要客户根据实际情况自行确定。）
均衡投切模式
BWKN-3500型动态无功补偿控制器（矿热炉短网专用型）具有独特的均衡投切特性，配合电子开关可以有效降低电容器过电流并降低电容器温升，延长了电容器的使用寿命，可以在同时完成投入一组电容和切除另外一组电容，使得所有电容器按顺序投入运行，同时保证总补偿容量不变，从而降低了每一组电容器的平均电流，平均电流也更加均匀了。
快速精确的测量系统
BWKN-3500型动态无功补偿控制器（矿热炉短网专用型）采用瞬时无功算法，每个周期进行 16次计算，分析各相参数，功率信息，系统状态，分别检测三相相关电学参数，分相投切，能够有效提高功率因数，降低三相不平衡度。
理想的功率因数控制
利用高级自动的控制算法和快速的电子开关，在毫秒级的时间内完成全部操作，完全补偿无功电流分量，而无需分阶段完成补偿操作。通过先进的开闭环的控制和测量系统可以实现精确的功率因数控制。本控制器采集了包含各次谐波在内的3 相系统的全部信息，按照实时功率因数进行无功功率控制，做到任何时刻的功率因数最优控制。同时能够有效降低电网电压跌落以及闪变。
多重的保护技术（本功能需要订制）
以往的低压无功补偿系统，对于系统的保护一般比较完善，但对于各个支路的保护则非常简单，而BWKN-3500动态无功补偿控制器（矿热炉短网专用型）可以为每一个支路提供包括可控硅短路、超温、水压缺失等多重预防性保护，最大限度的避免各个支路发生破坏性故障，可大大提高设备的安全保护水平，延长设备使用寿命。
五、BWKN-3500型动态无功补偿控制器（矿热炉短网专用型）常见电能质量问题解决方案
常见问题
电能质量是指发生在电压、电流和频率上的所有异常状况。这些异常状况会导致电力设备故障，供电中断，供电系统失效等问题。这些异常通过谐波、功率因数、电压下跌/升高、电压闪变、瞬时电流等其他形式表现出来。BWKN-3500型动态无功补偿控制器（矿热炉短网专用型）安装在短网末端，为矿热炉无功补偿装置提供强大的技术支撑，下面对BWKN-3500型动态无功补偿控制器（矿热炉短网专用型）在解决矿热炉各种电能质量问题上的应用做一个介绍。
▲电压下降（电压跌落及电压偏低）
电压下降，无论是电压跌落还是电压偏低，通常是由负载侧剧烈的负载变化造成的，这种情况通常也伴随着低功率因数和较大的无功能量需求。BWKN-3500型动态无功补偿控制器（矿热炉短网专用型）的超快技术正是为这种适用特殊工况而设计的。它可以在毫秒级的时间内投入全部所需电容器，用以补偿无功需求。从而使得电压下跌降至最小化，甚至完全消除电压下跌。
▲功率因数
在很多场合，功率因数低带来的功率因数罚款以及有功消耗的增加，会导致用户用电费用的增加。同时功率因数低还会使得系统损耗增加，产生过热，增加维护成本与时间、降低设备利用率。BWKN-3500型动态无功补偿控制器（矿热炉短网专用型）的无功量计算投入是低功率因数最重要的解决方式，它可以有效防止用电量的增加，节约能源，降低维护成本并增加设备利用率。
▲瞬时冲击
瞬时冲击会对设备产生严重损坏，产生不可测的供电系统崩溃，甚至损毁电容器。BWKN-3500型动态无功补偿控制器（矿热炉短网专用型）的高速计算响应速度支撑了矿热炉低压动态补偿装置使用无冲击自由投切技术完全消除电容投切过程中产生的涌流，延长电容器使用寿命，降低维护成本，提高供电系统可靠性。
▲供电设备利用率
BWKN-3500型动态无功补偿控制器（矿热炉短网专用型）可以控制矿热炉低压动态补偿装置减小平均电流，平滑电流波形，从而最大限度的提高现有供电设备的利用率。通过安装矿热炉低压动态补偿装置，可以使现有供电设备的利用率提高到80%甚至更高。
六、小结
BWKN-3500型动态无功补偿控制器（矿热炉短网专用型）以高性能工业应用芯片为基础，内含LCD显示，模拟和数字线路，精确触发算法和准确的谐波检测，可选的通信功能。采用同步采集技术，高保真的保持了各模拟量之间的相位信息，使用瞬时无功算法，计算所需补偿容量仅需1ms，可以在一个周期内得到所有通道的各种信息。BWKN-3500型动态无功补偿控制器（矿热炉短网专用型）内置傅里叶变换算法，在含谐波的场合也可准确地计算出无功、有功等物理量，从而实现精确补偿。
矿热炉低压动态补偿装置是矿热炉电能质量问题的理想解决方案。BWKN-3500型动态无功补偿控制器（矿热炉短网专用型）能够实现近乎完美的无功+功率因数控制，能够增强供电网稳定性、较大幅度的提高产量和理想的节能效果。在很多场合，安装慢速响应的或准实时的无功补偿装置会降低电能质量甚至造成能源的浪费，安装像矿热炉低压动态补偿装置这样的真正的低压动态功率因数补偿装置设备是最科学的解决方案。
（1）电耗值随原料成分，制成品成分，电炉容量等的不同而有很大差异。这里是约值。 二结构特点 矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉。主要由炉壳，烟罩、炉衬、短网，水冷系统，排烟系统，除尘系统，电极壳，电极压放及升降系统，上下料系统，把持器，烧穿器，液压系统，矿热炉变压器及各种电器设备等组成。 矿热炉设备共分三层布置 第一层为炉体（包括炉底支撑、炉壳、炉衬），出铁系统（包括包或锅及包车等），烧穿器等组成。 第二层 （1）烟罩。矿热炉目前大多数采用密闭式、或半密闭式矮烟罩结构，具有环保和便于维修，改善操作环境的特点。采用密闭式结构还可把生产中产生的废气（主要成分是一氧化碳）收集起来综合利用，并可减少电路的热损失，降低电极上部的温度，改善操作条件。 （2）电极把持器。大多数矿热炉都由三相供电，电极按正三角形或倒三角形，对称位置布置在炉膛中间。大型矿热炉一般采用无烟煤，
四、矿热炉主要设备 1．主要设备：本设计选用矮烟罩半封闭固定式矿热炉，主要设备 选择如下： 1.1炉体 炉体是由炉壳、炉衬、炉底支撐等构成，炉壳采用14~18mm厚钢板焊接而成的圆筒体，外部焊接有加强筋，以保证炉体具有足够的强度。炉底采用18～20㎜厚钢板，炉体采用25～30#工字钢支撑，自然通风冷却炉底，炉壳设有1～2个出料口，炉衬采用高铝耐火砖和自焙碳砖无缝砌筑新工艺，炉墙厚度为460～690㎜，外敷20㎜厚硅酸铝纤维板。炉底碳砖厚度为800～1200㎜。炉口采用碳化硅刚玉砖，流料槽采用水冷结构。根据需要也可增加水冷炉门。 1.2矮烟罩 采用全水冷结构或水冷骨架和耐热混凝土的复合结构。其高度以满足设备维修的需要，全水冷结构采用水冷骨架、水冷盖板和水冷壁
工业硅冶炼能源节约技术的研究 5.1概述 能源安全已构成我国整体战略安全的一个极大隐患，成为经济社会发展的瓶颈。我国人均煤炭、石油、天然气资源量仅为世界平均水平的60％、10％和5％。目前，我国已成为世界第二大能源消费国和第二大石油消费国，能源供应紧张局面日趋严重[81]。 与此同时，我国也存在严重能源利用效率低的问题。近年来的快速增长在很大程度上是靠消耗大量物质资源实现的。我国单位产出的能耗和资源消耗水平明显高于国际先进水平，如火电供煤消耗高达22.5％，吨钢可比能耗高21％，水泥综合能耗高达45％。据测算，我国每创造一美元GDP所消耗的能源是美国的4.3倍，是日本的11.5倍。能源利用率仅为美国的26.9％，日本的11.5％[82]。因此，提高能源使用效率是在能源总量不变条件成为中国发展中的刻不容缓的任务。 工业硅生产是高能耗行业，平均每吨工业硅需要消耗13000KWh电以上，全国年产100万吨工业硅需要13亿KWh以上。而国外先进水平吨硅消耗量为11000KWh，我国工业硅电耗比国外先进水平高10—20%，能源节约潜力仍很大（预计年节约0.2亿KWh，相当0.1亿元）。另外，国外先进水平也不是最理想的能耗水平，我国如能在国外先进水平基础上再配以精工细作，吨硅消耗量应该在10000—11000KWh间。 我国工业硅生产能源消耗高主要是因为设计上不合理、控制水平与管理水平不高。设计上不合理体现在我国普遍使用的是6300KV A左右的小炉型（散热大、产量低）、炉型设计上为隔热措施不严密、电路设计不合理、极心圆尺寸大小不合理等许多细节方面。控制水平不高体现在人工操作范围大、炉况稳定性差、造成因调整炉况波动费时较长而使得非生产性能耗损失大。管理水平不高体现在管理上不严、制度不健全、操作细节缺乏，造成物资或能源上的消耗浪费。 目前工业硅生产中能源节约途径主要有：1）炉型的大型化方向；2）炉型的密闭化方向；3）余热利用化方向；4）提高炉子电效率措施如改进短网结构设计、改善变压器性能、改善电参数、采用低频电源等；5）提高炉子热效率；6）
毕业设计（论文）任务书 题目25000kVA矿热炉用三相低频控制电路设计学生姓名学号专业班级 设计内容及基本要求 矿热炉是硅铁、镍铁、铬铁、锰铁、电石、铬锰、硅锰等领域生产使用的必备设备，属使用量大面广，耗能巨大的工业门类，当前的工频矿热炉是耗能大户，污染大户，电能的成本占到全部成本的一半以上，因此人们一直在寻求节能的良方，采用低频技术可以节能已被行业证实，针对本毕业设计题目，要求完成下列毕业设计内容： 1.通过查阅大量有关资料，掌握低频变换原理及常用主电路的国内外发展现状，完成开题报告； 2.通过查阅大量有关资料，掌握低频电源常用控制电路的结构； 3.针对一输入三相交流10kV，输出交流170V/50Hz、容量25000kVA、降压变压器二次为8组三相结构的矿热炉系统，设计输出频率为0.01～0.05Hz/170V的三相低频控制电路，并画出原理图； 4.合理安排毕业设计工作的时间进度，提出进度表； 5.完成最终毕业设计论文的撰写工作； 6.翻译不少于15000个印刷字符的与电力电子变流设备密切相关的英文资料为中文。 设计（论文）起止时间2016年1月12日至2016年6 月13日设计（论文）地点自动化教研室 指导教师签名年月日教研室（系）主任签名年月日学生签名年月日 25000kVA矿热炉用三相低频控制电路设计
摘要：采用低频技术可以节能已被行业证实。本文设计了低频电源控制电路，作为理论参考。随着时间的推移，技术的发展，很多旧的技术被新的技术将要所取代，这是发展的必然。本文提出了TC787三相脉冲触发技术，电极升降控制系统的综合设计，以及报警系统、检测电路、保护电路的技术的综合设计。这在低频电源的实现上有利于展开，同时提出了理论依据的整合，为以后的工程实践做下良好的理论参考。本文通过低频电源介绍，和控制系统的具体设计，主要有六大控制模块，脉冲触发，电极升降，报警电路，检测电路，过流保护电路，熔断保护电路。同时根据经典的功率平衡问题，介绍了解耦电路的原理。TC787实现了三相脉冲触发的精准控制，所得到我们期望的波形。PID模糊控制的精准控制能够有效的实现电极的高效率控制运行。单片机报警系统，实现了快速反应，准确反应报警信号。高精度的电流检测电路恰能够实现报警系统的快速反应。过载保护，熔断自动保护，保障了系统的正常运行。对于工程实践具有一定的指导意义。 关键词：矿热炉；低频电源；控制电路 Design of three phase low frequency control circuit for 25000kV A mine
宜兴市中宇电冶设备有限公司 33000KVA半封闭式工业硅矿热炉 技术方案 1电炉设备
1.2 电炉设备设计 1.2.1矿热炉设备设计要求 矿热电炉采用半封闭型式，采用铜瓦压力环式电极把持器，电炉炉底通风冷却，炉体采用旋转炉体，炉体测温，变压器长期具备20%的长期超负荷能力。 短网系统、铜瓦、进线电缆都长期具备20%以上的超负荷能力。 烟道与炉盖之间设置了可靠绝缘。 液压系统采用组合阀，并设置储能器。 电极升降油缸上、下两端均设绝缘加以保护。高压油管两端全部带绝缘。 为防止电极偏斜，设计时在炉盖、平台及电极导向装置，电极导向装置设绝缘。 所有管道均设管道沟，便于检修。闸阀采用不锈钢丝杆，以增加其使用寿命。 每组分水器设3路备用水路，分水器阀门采用不锈钢或铜球阀，分水器给、回水路布局合理。 炉盖采用框架式水冷结构，中心区采用不导磁材料制作。 电炉烟道在二、三楼之间设水冷段，以降低烟气温度。 1.2.2工艺设计要求 电炉厂房柱子跨距按6m、7.5m布置。 电炉车间分设四个跨区，分别是变压器跨（偏跨）7.5m、电炉跨18m、浇注跨24m、成品跨18m。 电炉跨初定为五层平台分别为： a)+0.0m出渣铁轨道平台 包括铁道、出铁车和铁包、出渣车和渣包等。 其中+2.4m平台为局部出铁操作平台：该平台正对出铁口，包括烧穿器、出铁挡板等出炉工具等。 b)+7.0m电炉炉口操作平台
电炉控制室计算机室布置在此平台上，冷却水系统的分水器和回水槽布置在该平台上、炉口操作工具等。 C)+11.8变压器放置平台 电炉设有三台单相变压器，放置在此平台上成三角形布置，为方便变压器安装、检修、更换设有变压器吊装孔。 d)+18.3m电极升降机构平台 平台空间内安装有电极升降、压放装置及电炉料管插板阀。液压站也布置在此平台上。 e)+24.8m电炉电极支承及接长电极壳、加入电极糊及加料平台 炉顶料仓座在此平台上。环形加料机及布料皮带均布置在该平台上，此层平台布置有可储存5～8批混合料的中间过度料仓。 1.3 矿热炉结构 1.3.1矿热炉炉体 组成：炉体旋转机构、炉底、炉壳、出铁口等。 炉体旋转机构严格按图纸要求施工，炉底设计、制作、安装时其平面度误差＋10mm。工字钢板下部用钢板连接并焊制一起。炉壳内径9200mm，高度5000mm，炉壳采用焊接形式。侧壁采用20mm钢板焊接，底部采用22mm钢板制作。 炉体设有5个出炉口，出铁口夹角72o 炉壳分瓣制作，组装后炉壳的直径极限偏差为+18mm。 1.3.2铁口出铁排烟系统 组成：由烟罩、烟气管道、电动翻板阀、烟罩及烟道吊挂等组成。在出炉时，用于对出炉口烟气进行收集、输送。排烟罩上喷涂耐火材料及打结需要的锚钩，防止烟气温度高使之变形。 1.3.4 矿热炉电极把持器 组成：组合式把持器由上、下两部分组成。电极把持器上部主要包括：电极升降装置、电极抱紧压放装置，上部把持器桶及导向系统、液压机管路等。电极把持器下部主要包括：下部把持筒、防磁不锈钢水冷保护屏、炉内导电铜管、铜瓦、压力环及绝缘系统等部件。每相电极把持器设10片铜瓦，一个压力环、4
钛渣的冶炼原理 1．钛渣冶炼的原理及工艺流程 电炉熔炼钛渣的实质是钛铁矿与固体还原剂无烟煤(或石油焦或叫焦炭)等混合加入电炉中进行还原熔炼，矿中铁的氧化物被选择性地还原为金属铁，钛的氧化物被富集在炉渣中，经渣铁分离后，获得钛渣和副产品金属铁。钛精矿的主要组成是TiO2和FeO，其余为SiO2、CaO、MgO、Al2O3和V2O5 等，钛渣冶炼就是在高温强还原性条件下，使铁氧化物与碳组分反应，在熔融状态下形成钛渣和金属铁，由于比重和熔点差异实现钛渣与金属铁的有效分离。期间可能发生的化学反应如下： Fe2O3+C=2FeO+CO （1） FeO+C=Fe+CO （2） 以钛精矿为原料，敞口电炉冶炼钛渣的工艺流程如图1所示。 钛渣 图1、工艺流程图 2. 电炉冶炼的主要特征
钛渣是一种高熔点的炉渣，钛渣熔体具有强的腐蚀性、高导电性和其粘度在接近熔点温度时而剧增的特性，而且这些性能在熔炼过程中随其组成的变化而发生剧烈的变化。 2.1钛渣的高电导率和熔炼钛渣的开弧熔炼特征 2.1.1钛渣的高电导率 钛铁矿在熔化状态具有较大的电导率，在1500℃时为2.0～2.5ks/m,在1800℃为5.5～6.0ks/m，随着还原熔炼钛铁矿过程的进行，熔体组成发生变化，FeO含量减少，而TiO2和低价钛氧化物的含量增加，因此其电导率迅速上升，如加拿大索雷尔钛渣在1750℃电导率为15～20ks/m，而一般的炉渣在1750℃电导率为100s/m，可见钛渣的电导率比普通冶金炉渣的电导率高数十倍甚至几百倍，比普通离子型电解质（如Nacl液体在900℃时的电导率约为400s/m）的电导率都高很多，且温度变化对钛渣电导率影响不大,这些都说明钛渣具有电子型导电体的特征。 2.1.2熔炼钛渣电炉的开弧熔炼特征 钛渣的高电导率决定了熔炼钛渣电炉的开弧熔炼特征，即熔炼钛渣的热量来源主要依靠电极末端至熔池表面间的电弧热，这就是所谓的“开弧冶炼”,而在高电阻炉渣的情况下，电极埋入炉渣,熔炼过程的热量来源主要是渣阻热，即所谓的“埋弧熔炼”。在敞口电炉熔炼钛渣的初期具有短期的矿热炉埋弧冶炼的特征，随着熔炼过程的深入进行，开弧冶炼的电弧特征越来越明显。熔炼过程超过1小时后，电弧热所占比例可达90%，熔炼过程的后期电弧热所占比例可达97%。 2.2.钛渣熔点和粘度特性对熔炼过程的影响 2.2.1钛渣熔点对熔炼过程的影响 钛氧化物中的钛－氧键很牢固，它们的熔点很高。钛渣主要是由钛的氧化物组成，因此它的熔点很高，按其组成其熔点在1580～1700℃之间，钛渣的熔点随其中TiO2含量的增加而升高，熔炼钛渣要在高温下进行，这就要求热量必须高度集中在还原熔炼区。 2.2.2钛渣粘度对熔炼过程的影响 钛渣具有短渣的特性，在温度高于熔点处于完全熔化的钛渣熔体具有很低的粘度，但当渣温接近其熔点时，其粘点急剧增加。这是因为钛渣的结晶温度范围很窄，温度接近熔点时少量结晶固体析出悬浮在熔体中，使熔体变得十分粘稠，造成渣流动性变坏，出炉时困难。 2.3钛渣熔体的高化学活性对电炉的影响 钛渣的主要成分是TiO2 ，但还含相当数量的低价钛氧化物，因而具有极高的化学活性，几乎能与所有的金属和非金属材料发生作用。事实上钛渣熔体能很快的腐蚀普通的耐火材料，所以钛渣的还原熔炼是在炉衬上
一、矿热炉简介 矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉，亦称还原电炉或矿热电炉，电极一端埋入料层，在料层内形成电弧并利用料层自身的电阻发热加热物料；常用于冶炼铁合金（见铁合金电炉），熔炼冰镍、冰铜（见镍、铜），以及生产电石（碳化钙）等。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，使用自培石墨电极。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，陆续续加料，间歇式出铁渣，连续作业的一种工业电炉。同时电石炉、黄磷炉等由于使用状况和工作状态相同，也可以归结在矿热炉内，但是由于黄磷炉的。纯阻性负载情况，因此也有将黄磷炉归结到电阻炉的说法。 二、矿热炉主要类别、用途 注：电耗值随原料成分、制成品成分、电炉容量、操作工艺等的不同而有很大差异。这里是一个大概值。 三、结构特点
矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉。主要由炉壳，炉盖、炉衬、短网，水冷系统，排烟系统，除尘系统，电极壳，电极压放及升降系统，上下料系统，把持器，烧穿器，液压系统，矿热炉变压器及各种电器设备等组成。 根据矿热炉的结构特点以及工作特点，矿热炉的系统电抗的70％是由短网系统产生的，矿热炉系统损耗如下图所示 由上图可见，短网的损耗占据了系统自身损耗的70%以上，而短网是一个大电流工作的系统，最大电流可以达到上万安培，因此短网的性能在很大程度上决定了矿热炉的性能，由于短网的感抗占整个系统的 70%以上，不论是高烟罩开放式炉、矮烟罩半密闭式炉还是全密闭式炉的短网系统的感抗均较大，基于这个原因，矿热炉的自然功率因数很难达到0.85以上，绝大多数的炉子的自然功率因数都在0.7~0.8 之间，较低的功率因数不仅使变压器的效率下降，消耗大量的无用功，浪费大量电能，且被电力部分加收额外的电力罚款，同时由于电极的人工控制以及堆料的工艺，导致三相间的电力不平衡加大，最高不平衡度可以达到20％以上，这导致冶炼效率的低下，电费增高，因此提高短网的功率因数，降低电网不平衡就成了降低能耗，提高冶炼效率的有效手段。如果采取适当的手段，提高短网功率因数，改善电极不平衡度，那么将可以达到以下的效果： A、降低生产电耗 3%～6％； B、提高产品产量 5%～15％。 从而给企业带来良好的经济效益，而投入的改造费用可以在创造的综合效益中短期内收回。一般情况下为了解决矿热炉自然功率因数低下的问题，我国目前多采用在高压端进行无功补偿的方法来解决，高压补偿仅仅是提高了高压侧的功率因数，但是由于低压端短网系统的巨大的感抗所产生的无功功率依然在短网系统中流动，同时三相不平衡是由于短网的强相（短网较短故感抗较小、所以损耗较小，输出较大故名强相）和弱相造成的，因此高压补偿不能解决三相平衡的问题，也没有达到抵消短网系统无功、提高低压端功率因数的作用，由于短网的感抗占整个系统感抗的70％以上，所以不能降低低压端的损耗，也不能增加变压器的出力，但可以避免罚款，仅仅是对供电部门有意义。 相对高压补偿而言，低压补偿的优势除提高功率因数外,主要体现在以下几个方面： 1)、提高变压器、大电流线路利用率，增加冶炼有效输入功率。 针对电弧冶炼而言，无功的产生主要是由电弧电流引起的，将补偿点前移至短网，就地补偿短网的大量无功消耗，提高电源输入电压、提高变压器的出力、增加冶炼有效输入功率。料的熔化功率是与电极电压和料比电阻成函数关系的，可以简单表示为P=U2/Z料。由于提高了变压器的载荷能力，变压器向炉膛输入的功率增大,实现增产降耗。 2)、不平衡补偿，改善三相的强、弱相状况。
12500KVA工业硅矿热炉的设计
第五章工业硅冶炼能源节约技术的研究 5.1概述 能源安全已构成我国整体战略安全的一个极大隐患，成为经济社会发展的瓶颈。我国人均煤炭、石油、天然气资源量仅为世界平均水平的60％、10％和5％。目前，我国已成为世界第二大能源消费国和第二大石油消费国，能源供应紧张局面日趋严重[81]。 与此同时，我国也存在严重能源利用效率低的问题。近年来的快速增长在很大程度上是靠消耗大量物质资源实现的。我国单位产出的能耗和资源消耗水平明显高于国际先进水平，如火电供煤消耗高达22.5％，吨钢可比能耗高21％，水泥综合能耗高达45％。据测算，我国每创造一美元GDP所消耗的能源是美国的4.3倍，是日本的11.5倍。能源利用率仅为美国的26.9％，日本的11.5％[82]。因此，提高能源使用效率是在能源总量不变条件成为中国发展中的刻不容缓的任务。 工业硅生产是高能耗行业，平均每吨工业硅需要消耗13000KWh电以上，全国年产100万吨工业硅需要13亿KWh以上。而国外先进水平吨硅消耗量为11000KWh，我国工业硅电耗比国外先进水平高10—20%，能源节约潜力仍很大（预计年节约0.2亿KWh，相当0.1亿元）。另外，国外先进水平也不是最理想的能耗水平，我国如能在国外先进水平基础上再配以精工细作，吨硅消耗量应该在10000—11000KWh间。 我国工业硅生产能源消耗高主要是因为设计上不合理、控制水平与管理水平不高。设计上不合理体现在我国普遍使用的是6300KV A左右的小炉型（散热大、产量低）、炉型设计上为隔热措施不严密、电路设计不合理、极心圆尺寸大小不合理等许多细节方面。控制水平不高体现在人工操作范围大、炉况稳定性差、造成因调整炉况波动费时较长而使得非生产性能耗损失大。管理水平不高体现在管理上不严、制度不健全、操作细节缺乏，造成物资或能源上的消耗浪费。
看懂矿热炉炉型原理，没有你做不成的耐火材料生意！果断 收藏 矿热炉主要用于还原冶炼矿石，碳质还原剂及溶剂等原料。又称为电弧电炉或者电阻电炉。主要生产硅铁，锰铁，铬铁、钨铁、硅锰合金等冶金工业中重要工业原料及电石等化工原料。其工作特点是采用耐火材料作炉衬，使用自培电极。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。1.2 矿热炉的冶金原理 矿热炉生产的基本任务就是把金属等有用元素从矿石或氧 化物中提取出来。矿热炉生产过程中的化学反应主要是氧化物的还原反应，同时也有元素的氧化反应。矿热炉生产的基本原理是基于选择性氧化还原反应热力学，其本质是所需元素的氧化物与还原剂反应生成所需元素和还原剂中主要元 素的氧化物。1.3 矿热炉工艺矿热炉通过加料装置间断加料入炉，捣炉机维护料面，配备开堵眼机或电弧烧穿器等开口设备开铁口，液体合金流入铁水包等容器中，然后运输至模具处进行浇注，冷却后，产品入成品库。铁渣则通过出渣口间歇式排出。 1.4 矿热炉分类和用途电耗值随原料成分，制成品成分，电
炉容量等的不同而有很大差异。这里是约值。 2 矿热炉主要零部件2.1 主体构造主要由炉体，炉盖、短网，水冷系统，排烟系统，除尘系统，余热处理系统，电极壳，电极压放及升降系统，上下料系统，把持器，烧穿器，液压系统，矿热炉变压器及各种电器设备等组成。2.2 主要零部件及作用 炉体电炉炉体由炉壳和耐火炉衬组成。 炉壳由炉底板、炉墙板、箍圈和筋板组成，炉壳采用圆形结构，炉壳侧板采用厚钢板，支座为架在混凝土上的槽钢。电炉炉衬的内衬使用高铝质和镁土质、碳质耐火材料;出炉口附近使用一级镁砖及镁质料，结合碳质硅砖等耐火材料砌筑而成。炉壳对炉壳的要求是：强度应能满足炉衬受热而产生的剧烈膨胀，适应炉衬热涨冷宿的要求而且力争节省材料和便于制造。 炉壳上面集成着出铁口。炉盖密封炉的炉盖以水冷钢梁作为骨架砌以耐火砖及耐火材料，炉盖顶部的三个电极孔主要是让三相电极把持器贯通炉内，并用绝缘材料使电极把持器与炉盖绝缘。炉盖上设有9个温度计插孔，用保护管插入耐火砖内。将温度计插入保护管内，可测量炉盖内炉汽温度。烟罩烟罩的作用是封闭炉口，遮挡辐射热，收集冶炼反应过程中产出的烟气，改善操作环境。烟罩由盖板、侧壁、炉门、烟罩骨架等组成。烟罩是由钢板和型材焊接成形的，呈六边
一、12500kVA矿热炉主要技术规格和技术参数序号名称单位参数备注 1 变压器额定容量kVA 12500 2 变压器一次电压kV 35 3 变压器二次额定电压V 138 4 变压器二次额定电流A 52300 5 电极直径（碳素电极）mm Φ1020 6 炉膛直径mm Φ6000 7 炉膛深度mm 2300 8 炉壳直径mm Φ7800 9 炉壳高度mm 4600 10 电极极心圆直径mm Φ2600±100 11 出铁口数量/夹角2/140° 12 矮烟罩直径/高度mm/mm Φ8400/2000 13 电极行程mm 1200 14 电极升降速度M/min 0.5 15 自然功率因素COSΦ ≥0.85 16 电极铜瓦数量块/根8 17 冷却水用量t/h 250 18 冷却水压力MPa 0.3 19 液压系统压力MPa 8 二、成套设备及投资概算： 1、主体电气部分 1.高压柜3台 2.低压（PLC）控制柜1套 3.电缆及炉内管线（炉内低压侧）1套 4.变压器（5500KVA）3台 2、主体机械部分
1.炉壳（包括炉底工字钢）1套 2.炉衬1套 3.炉罩（包括内壁耐火材料）1套 4.烟囱 5.炉口排烟系统（含排烟风机）1套 6.短网 水冷铜管1套 水冷补偿器1套 水冷电缆1套 锻造铜瓦1套 铜排等附件1套 7.把持器 压力环3个 保护套（1Cr18Ni9Ti）3套 把持筒（部分1Cr18Ni9Ti）3套 导向装置1套 辅助材料3套 绝缘材料3套 8.液压块式抱闸 9.液压系统（油缸、油箱、阀体等） 10.冷却水系统（主车间内） 11.钢平台 12.电极糊平台 13.密封装置 3、辅助设备 1.出铁系统 穿烧器2套 硅水包车2台 硅水包4个
发布时间：2011-4-27 10:04:46 浏览量：40【字体：大中小］ 矿热炉的基本原理、构造及部分参数 矿热炉的基本原理、构造及部分参数 （1 ）电耗值随原料成分，制成品成分，电炉容量等的不同而有很大差异。这里是约值。 （二）: 结构特点 矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉。主要由炉壳，炉盖、炉衬、短网，水冷系统，排烟系统，除尘系统，电极壳，电极压放及升降系统，上下料系统，把持器，烧穿器，液压系统，矿热炉变压器及各种电器设备等组成。 根据矿热炉的结构特点以及工作特点，矿热炉的系统电抗的 70%是由短网系统产生的，而短网是一个大电流工作的系统，最大电流可以达到上万安培，因此短网的性能决定了矿热炉的性能，正是由于这个原因，因此矿热炉的自然功率因数很难达到以上，绝大多数的炉子的自然功率因数都在?之间，较低的功率因数不仅使变压器的效率下降，消耗大量的无用功，且被电力部分加收额外的电力罚款，同时由于电极的人工控制以及堆料的工艺，导致三相间的电力不平衡加大，最高不平衡度可以达到20% 以上，这导致冶炼效率的低下，电费增高，因此提高短网的功率
因数，降低电网不平衡就成了降低能耗，提高冶炼效率的有效手段。如果采取适当的手段，提高短网功率因数，可以达到以下的效果： (1)降低电耗5?20% (2)提高产量5%?1%以上。 从而给企业带来良好的经济效益，而投入的改造费用将可以在节约的电费中短期内收回。 三：方法及原理 一般情况下为了解决矿热炉功率因数低下的问题，我国目前一般采用电容补偿的方式来解决，通常是在高压端进行无功补偿，但 是由于高压端补偿不能解决三相平衡的问题，而且由于短网的感抗占整个系统感抗的70%以上，因此高压端补偿并没有达到降低短网系统感抗，提高短网功率因数。增加变压器出力的目的，仅仅是对供电部门有意义。 因此目前也有部分单位在新建炉子上采取了高低压同时进行无功补偿的措施，来解决以上的问题，在短网端进行补偿能够大幅
一、矿热炉 高碳铬铁的生产方法有电炉法、竖炉（高炉）法、等离子法和熔融还原法。竖炉法现在只生产低铬合金（Cr<30％），较高铬含量（例如 Cr>60％）的竖炉法生产工艺尚处在研究阶段；后两种方法是正在探索中的新兴工艺；因此，绝大多数的商品高碳铬铁和再制铬铁均采用电炉（矿热炉）法生产。电炉冶炼具有以下特点： （1）电炉使用电这种最清洁的能源。其他能源如煤、焦炭、原油、天然气等都不可避免地将伴生的杂质元素带入冶金过程。只有采用电炉才能生产最清洁的合金。 （2）电是唯一能获得任意高温条件的能源。 （3）电炉容易实现还原、精炼、氮化等各种冶金反应要求的氧分压、氮分压等热力学条件。 主要技术参数 根据生产的品种和年产量，首先确定炉用变压器的额定容量，选择变压器的类型（三相或三台单相）、工作电压和工作电流。然后确定电炉的几何参数，包括电极直径，电极极心圆直径（或电极中心距），炉膛直径，炉膛深度，护壳直径，炉完高度等。所有这些参数，通常采用经验公式计算，并参照国内外生产实践进行选定。部分冶炼高碳铬铁的还原电炉主要技术参数列于表1。 表1 部分还原电炉主要技术参数 变压器容量/KVA 使用电压/V 电极直径 /mm 极心圆直径 /mm 炉膛直径 /mm 炉膛深度 /mm 2700500115028001700 8000138870225065002700 90009002300-250045002100 1250015810002300-250049002100 12500120-168? 19 级 10202600±5060002300 250002201300330077002500 组成结构 埋弧式还原电炉由炉体、供电系统、电极系统、烟罩（或炉盖）、加料系统、检测和控制系统、水冷却系统等组成。 二、工艺流程 原料的选取 冶炼高碳烙铁的原料有铬矿、焦炭和硅石。其中焦炭以及硅石作为还原剂。 （1）铬矿 世界铬铁矿矿床主要分布在东非大裂谷矿带、欧亚界山乌拉尔矿带、阿尔卑斯—喜马拉雅矿带和环太平洋矿带。近南北向褶皱带中的铬铁矿资源量，占世界总量的90％以上。其中南非、哈萨克斯坦和津巴布韦占世界已探明铬铁矿总储量的85％以上，占储量基础的90％以上，仅南非就占去了约3/4的储量基础。 ①选矿原则：由于铬是用途最多的金属，而且在“战略金属”中列第一位。当今世界拥有铬矿资源的国家或资源缺乏的国家，都在加紧铬矿石选矿的研究，其选别方法有：
2000KV A矿热炉除尘脱硫系统 技术参数及分项报价表一、2000KV A矿热矿技术参数 炉窑名称：矮罩电弧矿热炉 型号：2000KV A（实际2400KV A） 烟囱出口烟温400℃ 设计罩门口负压150Pa 扬尘点：矮罩、出铁口（间段） 二、设备技术参数 1.冷却器 名称：多管冷却器 型号S580-I型 冷却面积：580m2 进口温度：360℃ 出口温度：≦250℃ 2.布袋除尘器 名称：脉冲袋式除尘器 型号：PPS96--8型 处理风量：38200m3/h 过滤面积：936m2 过滤风速：0.8m/min 布袋型号：￠130X3000mm
布袋数量：768条 脉冲阀数量：8只 脉冲阀型号：DM-F-60型、DC24V 排放浓度：≦30mg/m3 安装地点：室外 3.风机 名称：离心式引风机 型号：Y4-73№10D 流量：3800-4200m3/h 全压：3800Pa 电机功率：55KW 控制方式：降压（或新三角）启动 4.土建：需方提供地质资料、供方设计、需方施工。
三、设备分项报价表 1.冷却器 名称型号数量单价 (万元) 总价 （万元） 备注 冷却器主体S580-I型1套、16.8t 0.7 11.76 含支架、灰箱、冷却管应急水冷系统业主将水源供至设备1米处1套0.5 0.5 含水管、阀门、水箱卸灰、输灰系统输灰泵、风管、阀门2套0.45 0.9 灰阀、输灰泵非常阀￠400 1套0.25 0.25 含温控器 控制箱卸灰及温控1套0.15 0.15 机旁控制 土建供方设计业主施工运输及保险0.35 0.35 业主工地 安装、调试费 1.5 1.5 冷却器全套检测费 税含在总价中 合计：壹拾伍万肆仟壹佰元整￥154100元 2.非标管 名称型号数量单价 （万元) 总价 （万元） 备注 管道￠70045000mm 0.0476 2.142 非标直管 出铁口组合件2套0.9 1.8 含、罩、管、阀管道支架型钢、网架8套0.1 0.5 间距6m、高6m 烟囱￠1000X8000 1只0.86 0.86 含基础法兰 土建供方设计业主施工运输及保险0.3 管道部分安装、调试费0.55 全套管道及烟囱检测费 6.152 业主负责税含在总价中 合计：陆万壹仟伍佰贰拾元整￥61520元 3.除尘器 名称型号数量单价 (万元) 总价 （万元） 备注 袋式除尘主体SSP96-8型1台15.08 15.08 含主壳体、支架、扶梯、栏杆布袋￠130X3030 768条0.009 6.912 耐温250℃以上 骨架￠125X3000 768根0.003 2.304 ￠3.75、8根筋均布脉冲阀 2.5寸8只0.058 0.464 DC24V、直角式提升阀￠100X400气缸8套0.1 0.8 DC24V 卸灰阀H300X300 4台0.3 1.2 功率1.1KW
矿热炉设计方案 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
（1）电耗值随原料成分，制成品成分，电炉容量等的不同而有很大差异。这里是约值。 二结构特点
矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉。主要由炉壳，烟罩、炉衬、短网，水冷系统，排烟系统，除尘系统，电极壳，电极压放及升降系统，上下料系统，把持器，烧穿器，液压系统，矿热炉变压器及各种电器设备等组成。 矿热炉设备共分三层布置 第一层为炉体（包括炉底支撑、炉壳、炉衬），出铁系统（包括包或锅及包车等），烧穿器等组成。 第二层 （1）烟罩。矿热炉目前大多数采用密闭式、或半密闭式矮烟罩结构，具有环保和便于维修，改善操作环境的特点。采用密闭式结构还可把生产中产生的废气（主要成分是一氧化碳）收集起来综合利用，并可减少电路的热损失，降低电极上部的温度，改善操作条件。 （2）电极把持器。大多数矿热炉都由三相供电，电极按正三角形或倒三角形，对称位置布置在炉膛中间。大型矿热炉一般采用无烟煤，焦碳和煤沥青拌合成的电极料，在电炉冶炼过程中自己培烧成的电极。 （3）短网 （4）铜瓦 （5）电极壳 （6）下料系统 （7）倒炉机
四、矿热炉主要设备 1．主要设备：本设计选用矮烟罩半封闭固定式矿热炉，主要设备选择如下：
炉体 炉体是由炉壳、炉衬、炉底支撐等构成，炉壳采用14~18mm厚钢板焊接而成的圆筒体，外部焊接有加强筋，以保证炉体具有足够的强度。炉底采用18～20㎜厚钢板，炉体采用25～30#工字钢支撑，自然通风冷却炉底，炉壳设有1～2个出料口，炉衬采用高铝耐火砖和自焙碳砖无缝砌筑新工艺，炉墙厚度为460～690㎜，外敷20㎜厚硅酸铝纤维板。炉底碳砖厚度为800～1200㎜。炉口采用碳化硅刚玉砖，流料槽采用水冷结构。根据需要也可增加水冷炉门。矮烟罩 采用全水冷结构或水冷骨架和耐热混凝土的复合结构。其高度以满足设备维修的需要，全水冷结构采用水冷骨架、水冷盖板和水冷壁及水冷围板。水冷骨架采用16～20#槽钢制成，三相电极周围内盖板采用无磁不锈钢板制成，外盖板及围板采用Q-235钢板制作，并设有极心圆调整装置和三相电极水冷保护套和绝缘密封装置。水冷骨架和耐热混凝土复合结构采用烟罩侧壁由金属构件立柱支撑并通水冷却，四周用耐火砖砌筑而成，侧壁上设有三个操作门，在炉内大面上，开启方向是横向旋转式，上部有二个排烟口，与其相联的是二个立冷弯管烟道，直通烟囱或除尘装置。 短网 短网包括变压器端的水冷补偿器、水冷铜管、水冷电缆、导电铜管、铜瓦及其吊挂、固定联接等装置。其布置型式可分为正三角
电弧炉原理 电炉熔 “电弧炉工作原理” 为了了解电弧炉对电能质量和电能效率影响的产生原因，需要对电弧炉设 备的特殊性做一下简单介绍。 电弧炉分类和工作原理电弧炉是利用电弧能来冶炼金属的一种电炉。工业上应用的电弧炉 可分为三类： 第一类是直接加热式，电弧发生在专用电极棒和被熔炼的炉料之间，炉料直接受到电弧热。主要用于炼钢，其次也用于熔炼铁、铜、耐火材料、精炼钢液等。 第二类是间接加热式，电弧发生在两根专用电极棒之间，炉料受到电弧的辐射热，用于熔炼铜、铜合金等。这种炉子噪声大，熔炼质量差，已逐渐被其它炉类所取代。 第三类称为矿热炉，是以高电阻率的矿石为原料，在工作过程中电极的下部一般是埋在炉料里面的。其加热原理是：既利用电流通过炉料时炉料电阻产生的热量，同时也利用了电极和炉料间的电弧产生的热量。所以又称为电弧电阻炉。 1.2电弧炉的组成设备 炉用变压器 电弧炼钢用变压器应能按冶炼要求单独进行电压电流的调节，并能承受工作短路电流的冲击。 电炉变压器额定电压的选择要考虑许多因素。若一次侧电压取高些，则系统电抗小，短路容量大，可减少闪变，但须增加配电装置费用。若二次电压高些，则功率因素较高，电效率较高，但电弧长，炉墙损耗快，综合效率变低。 一般电炉变压器二次侧均为低电压（几十至几百伏），大电流（几千至几万安）。为保证各个熔炼阶段对电功率的不同需要，变压器二次电压要能在50%~70%勺范围内调整，因此都 设计成多级可调形式。调整方法有变换、有载调压分接开关等。变压器容量小于10MVA者， 可进行无载切换；容量在10MVA以上者，一般应是有载调压方式。也有三相分别设置分接头装置，各相分别进行调整，可以保障炉内三相热能平衡。 与普通电力变压器相比，电炉专用变压器有以下特点：a.有较大的过负荷能力；b.有较高的机械强度；c.有较大的短路阻抗；d.有几个二次电压等级；e.有较大的变压比；f.二次电压低而电流大。电炉变压器和电弧炉的容量比一般为0.4~1.2MVA/t。电弧炉的电流控制，是由电弧炉变压器 高压侧绕组分接头的切换和电极的升降来达到的。 电抗器为了稳定电弧和限制短路电流，需要约等于变压器容量35%的电抗容量，串入变 压器主回路中。大型电弧炉变压器，本身具有满足需要的电抗值，不需外加电抗器；而小于10MVA
引用矿热炉的基本原理、构造及部分参数 引用 ycmsol 的矿热炉的基本原理、构造及部分参数 摘要: 本文就矿热炉短网实施无功就地补偿的增产及降耗从理论上作出了阐述,指出了实施短网无功就地补偿应注意的相关技术问题，阐明了中国冶金设备总公司矿热 炉短网无功就地补偿设备的特点。 关键词: 矿热炉短网无功就地补偿 一原理用途 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，连续作用的一种工业电炉。 矿热炉主要类别、用途
工业余热是指钢铁、石化、建材、有色金属的工业生产线中产生的大量余热。而余热发电技术就是指利用企业的高品位热量进行回收，并集中转化为电力供企业自用的技术。我国一直将利用余热发电作为节能降耗、实现循环发展的重要措施之一，给予了大力支持，目前我国的余热发电技术应用领域不断扩大，但在铁合金、电石里领域中，烟气余热以及其他余热综合回收发电技术仍比较欠缺。 日前，矿热炉余热回收利用发电技术方案研讨会在京召开，来自国家能源办、钢铁研究总院、国家发改委以及各行业协会的领导和专家共同讨论了由西安瑞驰能源工程技术有限公司开发，针对铁合金、电石等领域的余热发电技术。铁合金、电石等领域的余热回收发电由于量大面广，一直不为大家重视，该技术填补了这一空缺，提高了余热回收率，降低了成本。 当前，节能减排已成为我国的基本国策，而铁合金行业又正是典型的高能耗行业，在这一行业里推广余热回收发电技术有利于降低企业能耗，提高能源利用效率。不久前国家三部委发文取消了高耗能企业的优惠电价，对铁合金行业的电价优惠，自2007年10月20日起全部取消。在用电成本增加的情况下，铁合金企业余热回收发电项目的投资回收期将进一步缩短，该项技术将会有更好的发展前景。
矿热炉简介 一原理用途 矿热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。 矿热炉主要类别、用途 反映温度电耗类别主要原料制成品 0℃KW*h/t （45%）硅 2100-5500 铁 硅铁炉硅铁、废铁、焦碳硅铁1550-1770 （75%）硅 铁8000-11000 铁 合 锰铁炉锰矿石、废铁、焦碳、石 锰铁1500-1400 2400-4000 灰 金 炉铬铁炉铬矿石、硅石、焦碳铬铁1600-1750 3200-6000 钨铁炉钨晶矿石、焦碳钨铁2400-2900 3000-5000 硅铬炉铬铁、硅石、焦碳硅铬合金 1600-1750 3500-6500 硅锰炉锰矿石、硅石、废铁、焦硅锰合金 1350-1400 3500-4000
碳 炼钢电炉铁矿石、焦碳生铁1500-1600 1800-2500 电石炉石灰石、焦碳电石1900-2000 2900-3200 碳化硼炉氧化硼、焦碳碳化硼1800-2500 约 20000 （1）电耗值随原料成分，制成品成分，电炉容量等的不同而有很 大差异。这里是约值。 二结构特点 矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉。主要由炉壳，烟罩、 炉衬、短网，水冷系统，排烟系统，除尘系统，电极壳，电极压放及 升降系统，上下料系统，把持器，烧穿器，液压系统，矿热炉变压器 及各种电器设备等组成。 矿热炉设备共分三层布置 第一层为炉体（包括炉底支撑、炉壳、炉衬），出铁系统（包括包或 锅及包车等），烧穿器等组成。 第二层 （1）烟罩。矿热炉目前大多数采用密闭式、或半密闭式矮烟罩结构， 具有环保和便于维修，改善操作环境的特点。采用密闭式结构还可把 生产中产生的废气（主要成分是一氧化碳）收集起来综合利用，并可减 少电路的热损失，降低电极上部的温度，改善操作条件。 （2）电极把持器。大多数矿热炉都由三相供电，电极按正三角形或倒 三角形，对称位置布置在炉膛中间。大型矿热炉一般采用无烟煤，
2×36000KV A矿热炉设计工艺说明 一、平均每昼夜吃矿量计算： 按每吨矿耗电（热料温度为50度计）每吨矿耗电50度计算、作业率按95%计算、功率因数为0. 5计；（随着操作技术的熟练和设备的完善作业率可提高到98%以上） 2×300×0.905/450×24=35.6吨，平均每小时每台炉子吃料（焙砂）量为72吨计。 二、电极直径和二次电压的选择 常用二次电压为40V-470V，要求电流密度大于2.8-3.0，便于电极的烧结。根据电流密度电极直径可选用1.35米。极心圆功率可考虑2000-2500左右可满足冶炼工艺要求。根据不同炉料的比电阻，设计时可考虑电极极心圆可调，范围在每项电极150mm左右。极心圆中位取4.6米，可调范围在4.55米到5米之间。实际安装时可考虑极心圆在4.7米。 三、炉壳高度和炉壳直径 炉壳高度取6米到6.5米即可满足冶炼工艺的要求，为了便于假炉墙的形成，炉膛功率取200-250左右即可，炉壳直径选用17.5 米左右为宜。 四、出铁、渣工艺 渣、铁口各为2个，其中南面两个铁口，北面两个渣口，渣口和铁口之间夹角为45度，铁口比渣口低30cm。炉渣经开眼机打开后直接入水碎池水碎，铁口打开后经中间包后直接浇铸成产品。
每昼夜出渣12炉次，每出完2炉渣后马上出铁，这样可保持在出铁过程中尽可能少的带入炉渣，减少块渣的产生和降低工人的劳动强度，减少中间包的周转量。 如按每昼夜出6炉计：每次出铁35-40吨，每天产量为210-240吨/台。 五、水碎 炉渣的水碎采用炉前直接水碎，每台炉子每次（2小时左右）处理炉渣的量为120吨左右，处理过程为15-25分钟。水碎炉渣的水泵可考虑较高的水压，确保水碎的安全性。（选用水泵时要考虑水温的因素） 六、原料 1．氧化镍矿。本工艺均采用印度尼西亚OBI岛的氧化镍矿为原料，其主要成分为： H2O 35%左右，Ni ≥1.8% SiO230-40% CaO1-5% MgO16-35% Fe 10-22% Ai2O3 ≤3.5% P≤0.010% 。 2.焦炭：固定碳≥80% 灰分≤15% 挥发份≤1.7% P≤0.020% S ≤0.6%。 3.无烟煤：从中国进口； 4.褐煤：见设计任务书； 5.回转窑出来的焙砂用料罐提升到炉顶还是采用高架回转窑直接到矿热炉炉顶，请设计院进行投资和运行利弊分析比较。
密闭电石矿热炉电工参数 及几何参数的计算方法 短网结构形式的改进 在以往的电石炉短网设计中，变压器二次侧输电长度较长，其中包括补偿器、短网铜管及通水电缆。短网过长，二次侧电压下降，压差变大，无形中增加了功率的损失。 因此在短网设计中，尽量缩短短网长度，在满足运行和维修的条件下，使变压器尽量靠近炉子，将变压器抬高，使变压器出线标高和短网母线标高一致，以减小母线不必要的垂直部分，缩短短网长度。 结合三台单相变压器出线端子布置，通过对电石炉主体框架结构进行调整，使变压器出线端更加接近电极，短网、母线补偿器取消，仅剩通水电缆，这样就有效地缩短了短网长度，减少了功率无功损耗，变压器平台布置见图1。
图1 变压器平台布置图 以25500kVA 密闭电石炉为例，原变压器二次侧输电短网长度为11.6m(包括补偿器、短网铜管、通水电缆)，土建结构调整后，短网铜管、补偿器取消，长度减少，仅为 5.7m 的通水电缆。 根据多年来经验数据和仪表测量，短网每增加延长1m，二次电压下降0.5V，则?V=(11.6-5.7)×0.5V=2.95V，减少电压下降损耗：
则三台单相变压器每小时损失电能198*3=594kW·h，年损失电能594*24*330=4704480kW·h。 从以上计算结果估算40500kVA密闭电石炉每小时纸约节电943kW·h，年节约电能943*24*330=748560kW·h，折标煤7468560*0.35*0.001=2614tce。 工艺操作制度的控制改进 在电石生产中，电石炉的电参数设定为电石炉最基本的工艺参数，需要根据原材料的不同情况进行调整，采用碳材和采用碳材分别作为原料，则两种原料的配比方案及电炉工艺参数也不尽相同。 工艺条件决定了电炉如何进行操作，自动化装置为电炉生产创造了很好的控制条件，解决了人为的不确定因素。合理的使用工艺电气参数是电石炉高效运行最基本的先决条件。 电石炉的设计先确定年产量，再确定负荷即变压器容量，然后确定电极直径、极心圆、炉膛等几何参数，因各家条件不一，设备参数选择也略有不同[27]。如何合理使用工艺电气参数，首先应定量的分析生产数据，确保电气仪表、数字声光显示准确无误，密闭炉相对于内燃式电炉而言不能够直观看到炉内的实际情况，所以炉况的判断是依据电气仪表的数据分析得出的，对操作人员来说，仪表就是他们的眼