矿热炉知识

矿热炉也叫电弧炉或电阻炉。主要用于冶炼矿石、碳质还原剂、溶剂等原料的还原。主要生产硅铁、锰铁、铬铁、钨铁、硅铁等铁合金，是冶金行业重要的工业原料和电石等化工原料。其工作特点是用碳或镁耐火材料作炉衬，并使用自培养电极。将电极插入炉料中进行埋弧操作，利用电弧的能量和电流通过炉料，利用炉料的电阻产生的能量来熔炼金属，先后加料，间歇出渣，为连续操作的工业电炉。

(1):矿热炉的主要种类和用途

种类

主要原材料

成品

反射温度

0℃

功率消耗

千瓦*小时/吨

铁合金炉

硅铁炉

(45%)硅铁合金

硅铁、废铁、焦炭

硅钢

1550-1770

2100-5500

(75%)硅铁合金

8000-11000

锰铁炉

锰矿石、废铁、焦炭、石灰

锰铁

1500-1400

2400-4000

铬铁炉

铬矿、硅石、焦炭

铬铁合金

1600-1750

3200-6000

钨铁炉

钨晶体矿石、焦炭

钨铁

2400-2900

3000-5000

硅铬炉

铬铁、硅石、焦炭

硅铬合金

1600-1750

3500-6500

硅锰炉

锰矿，硅石，废铁，焦炭

硅锰合金

1350-1400

3500-4000

炼钢电炉

铁矿石、焦炭

铸铁件

1500-1600

1800-2500

电石炉

石灰石，焦炭

电石

1900-2000

1900-3000

碳化硼炉

氧化硼、焦炭

碳化硼

1800-2500

-20000

(1)电耗随原料成分、成品成分和电炉容量而变化很大。这里是近似值。

(B):结构特征

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、电极外壳、电极压紧升降系统、充放电系统、控制器、燃烧器、液压系统、矿热炉变压器及各种电气设备组成。

根据矿热炉的结构特点和工作特点，矿热炉70%的系统电抗是由短网系统产生的，而短网是一个大电流的系统，最大电流可达数万安培，所以短网的性能决定了矿热炉的性能。正是因为这个原因，矿热炉的自然功率因数很难达到0.85以上，大多数炉的自然功率因数在0.7-0.8之间。低功率因数不仅降低了变压器的效率，消耗了大量的无用功，而且对功率部分施加了额外的功率损失。同时，由于人工控制电极和堆叠过程，三相之间的功率不平衡增加，最高不平衡可达20%以上，导致冶炼效率低，电费高。因此，提高短网功率因数，减少电网不平衡，成为降低能耗、提高冶炼效率的有效手段。如果采取适当的措施来改善短网功率因数，可以达到以下效果:

(1)降低功耗5 ~ 20%

(2)增产5% ~ 10%以上。

从而给企业带来良好的经济效益，改造费用的投资将在中短期内收回。

三:方法和原则

一般来说，为了解决矿热炉功率因数低的问题，目前国内一般采用电容补偿，通常在高压端进行无功补偿。但由于高压端的补偿不能解决三相平衡的问题，又由于短网感抗占整个系统的70%以上，高压端的补偿并没有达到降低短网系统感抗，提高短网功率因数的目的。增加变压器出力的目的，只对供电部门有意义。

因此，目前已有部分机组对新建的炉膛采取了高低压同时无功补偿的措施来解决上述问题。在短网端进行补偿可以大大提高短网端的功率因数，降低功耗。针对炉变低压侧无功耗量大、短网不平衡的情况，进行就地无功补偿的技术改造，兼顾功率因数的有效提高，技术上是可靠的、成熟的，经济上讲，投入与产出成正比。在矿热炉低压侧，对短网无功消耗与其布局长度不一致造成的三相不平衡进行无功就地补偿，在提高功率因数、吸收谐波、增产降耗等方面具有无可比拟的优势。但由于成本高，工作环境恶劣，使用寿命受到很大影响，同时短网低压端的无功补偿也带来了谐波的增加。因此必须采取措施抑制3 ~ 7次谐波，从而增加投资，延长投资回收期，同时后续维护费用高，综合效益不好。一般只适用于新炉。