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1、矿热炉的设备及介绍班 级：冶金与材料工程 0903班设 计：郝立材料整理：连星宇材料收集：周云峰执 笔： 目录1. 矿热炉的介绍：2. 矿热炉的结构特点：3. 矿热炉主要类别、用途.：4. 方法及原理：5. 最新发展.：6. 未来方向.： 矿热炉的介绍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
2、业的一种工业电炉。1. 矿热炉的结构.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。2. 矿热炉的特点矿热炉共分三层第一层为炉壳、炉衬、出铁系统、烧穿器等组成。炉壳烧穿器第二层 炉盖。现代大型矿热炉大多数采用密闭式，具有密封炉盖。采用这样的结构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。电极夹持器。大多数矿热炉都由三相供电，按正三角形对称位置布置在炉膛中间。大型矿热炉一般
3、采用无烟煤，焦碳和沥青煤油拌合成的电极料，在电炉工作过程中自己焙烧成短网短网包括变压器补偿器、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。 水冷铜管、导电铜管均采用厚壁铜管，各相均采用同向逆并联，使短网往反电流双线制布置，互感补偿磁感抵消。中间用水冷电缆相连，冷却水直接从水冷铜管经水冷电缆导电铜管流入铜瓦；冷却铜瓦后经铜管、水冷电缆、水冷铜管流出炉外，使整个短网运行温度变低，电损小、作业率高。提高进入炉内有功功率，提高功率因数。同时采用铜管,水冷电缆重量轻、投资少、易安全、降低了投资成本。 铜瓦和导电铜管电极壳电极壳是自焙烧结电极组成部分之一，是薄钢板制成的圆筒，作为电极糊焙烧的
4、模子，其作用是赋形和保护电极不受氧化；作为导电元件，当电极未烧好时能承受大部分电流，并能提高电极的机械强度。为提高电极的机械强度和分组电极壳上可能承受更大的电流，在电极壳内等距离并连续焊接若干个筋片，每个筋片上还做成若干个切口，将各切口的小三角形舌片分别交错地向两侧折弯成约30一50，形成小三角形孔，也有的制作成圆形孔。制好的电极壳下料系统加料系统是把原料按冶炼要求加入炉内的整套设备，包括炉顶料仓、加料管、溜槽等。除尘系统一、正压反吹风除尘系统概述：由于采用矮烟罩硅铁电炉烟气出口温度较高，因此需采用U型空冷器对烟气进行降温。电炉排放的烟气通过风管、U型空冷器降温，同时，U型空冷器对粉尘起二沉降
5、分级作用。此时温度从450降至250左右，再进入予处理器，进一步对烟气中所含粉尘进行沉降分级及降低烟气温度。进入布袋除尘器的烟气最佳温度为180-230（稳定的工作环境是滤袋使用寿命的重要因素），烟气通过引风机进入正压过滤反吸清灰布袋除尘器，粉尘被滤袋内表面捕集下来，净化后的烟气从滤袋除尘器箱体上部的出风口排入大气。 当设备运行阻力或时间到达设定值时，清灰过程开始，反吸清灰下来的粉尘落到单元滤室的下部灰斗，由卸灰阀排出，通过螺旋输灰机至下灰口装袋。二、低压脉冲除尘系统 概述：负压过滤式除尘系统在硅粉予处理器前端与正压过滤式没有区别。区别在于除尘器设在主引风机前端（入口前），净化后的烟气是通过烟
6、囱排放的。与传统的负压过滤反吹清灰所不同的是此方案采用的是负压过滤脉冲清灰方式，所选除尘设备是：JDDM系列长袋低压脉冲布袋除尘器。 此项技术的成功应用改变了传统的负压过滤式除尘器投资大，设备体积大，清灰效果不够，设备运行阻力偏高等缺陷，脉冲清灰方式布袋除尘器应用在铁合金矿热炉上，确实是国内最新的除尘技术。水冷系统冷却水冷系统是对处于高温条件下工作的构件（包括短网、压力环、保护大套、炉壳、烟罩、烟囱）进行冷却的装置，它由分水器、集水箱、压力表、阀门、管道及胶管、接头等组成。 短网（包括水冷铜管、水冷电缆、铜瓦）压力环的水路专门设有放水装置用于检修、抢修时可快速排水。 水冷短网及压力环、保护套的
7、冷却水要求：软水，进水温度30，出水温度50。矿热炉变压器电炉变压器采用节能型壳式变压器、侧出线方式，其特点是过载能力大，内部线圈阻抗小，空载损耗小，可大大降低变压器的损耗。变压器具有长期超负荷能力，有助于炉况的调整。侧出线可采用水冷电缆补偿器，直接与管式短网相联接。第三层液压系统液压气动系统设在三层平台。液压系统包括油泵、电机、调压阀、单向阀、过滤器、油箱及相关液压件，控制调压回路、电极升降回路、压放油缸。蓄能器是能平稳系统液压压力，减少各回路相互切换时产生的液压冲击，可减少电机、泵、阀的工作时间，延长使用寿命电极压放装置电极的压放采用液压油缸与气囊抱闸组成。每根电极上设有单独电极自动压放装
8、置，由气囊抱闸和二个压放油缸及上下限位开关组成。气囊抱闸是用来抱紧电极的,进气,气囊抱紧电极、放气,气囊松开电极,冶炼时下气囊始终抱紧电极，只在压放电极时才与上气囊配合交替、松开、夹紧电极完成压放动作。 电极升降系统 电极升降采用了悬挂式的液压电极升降装置，电极和升降平稳、自然垂直、灵活可靠。其他附属设施：上料系统，配料系统等。3. 矿热炉主要类别、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。4. 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
9、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
10、无法比拟的优势。但是由于成本较高，同时由于工作环境恶劣，因此寿命受到极大的影响，同时短网低压端无功补偿也带来了谐波增加，因此又必须采取措施来抑制37次谐波，从而使投入加大，投资回收周期加长，同时后续维护费用高，综合效益不佳。一般仅适用于新建炉子。5. 矿热炉的最新发展俄国已 研制成世界上最大的（63MVA）密闭式矩形高锰合金炉；并试制成功变压器容量超过100MVA的矩形矿热炉，以及开发出熔炼硅锰合金的2MVA等离子竖式炉。在大型炉子的设计中，全部利用计算机的最佳数学模型来计算确定大型矿热炉的最佳参数和最佳工作状态。 俄国先进的电极升降自动调节系统：工作原理，矿热炉的电极自动调节遵守下述最佳工艺
11、条件，即： G=常数；G/=常数，其中G=I/U 式中：G为熔体（炉料）电导率，I为电极电流，U为电极到炉底之间的电压将，为电极位移增量， G/为电导率对于电极位移之间的梯度。在规定任务条件下，最佳系统是保证熔炼的最佳电力规范，即在规定的金属消耗和低电能消耗的条件下，要保证炉子的电导率恒定（设定值），稳定电功率，控制熔池面高度，自动升降电极。 南非国和国派乐美特工业技术公司的矿热炉新型调节系统 调节器的控制对象（工作设定点）是炉料（熔池）的电阻，即该调节器的工作原理是采用电阻控制来移动电极，而且该电阻同炉料电阻率呈正比，也就是控制炉料电阻率为恒定值。 调节器的标准输入信号有：3个电极电流；3个
12、相电压；3个变压器档位信号；3个电极位置信号。 调节器地标准输入信号有：3个电极上升输出；3个电极下降输出；3个变压器档位升输出；3个变压器档位降输出，以及报警输出，功率控制是靠改变变压器抽头来实现的。 操作手可以随时改变的设定值有：1炉子工作点（炉子电阻值）的设定；2炉子功率设定（依靠改变变压器抽头）；3调节器不灵敏区（死区）的设定；4最大允许电流的设定等。6. 未来方向1 矿热炉向高功率、大型化方向发展，为了提高热效率，提高生产率和满足功率集中冶炼的工艺要求； 2 采用低频（0.3-3HZ）冶炼，可节省和提高产品质量。 3 设置有排烟除尘及能源回收装置。 4 开发空心电极系统，较小颗粒精细料可从空心电极加入，节省能源，节省电极消耗，稳定熔池。 5 采用炉体旋转结构。 6 研制开发适合各种矿热炉工艺要求得计算机工艺软件系统，指导冶炼，使冶炼达到最佳状态。从而提高产品质量，降低能耗及提高产量。1
