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矿热电炉降耗增产的把控基准及关键环节面的优化、高碳锰铁把控

电能是国民经济中必不可少的一种能源,无论在工业、农业,交通运输以及人民日常生活中,高碳锰铁都运用得非常广泛。因此节约电能,对发展国民经济有着很重要的意义。铁合金电炉的耗电量十分可观,一台大型铁合金电炉的用电量,即可满足一个中型城市生活照明的需要。为此,铁合金电炉的节电更是一项非常重要的事情。节约下来的电能,对本单位来说,由于不少铁合金产品,其产品单位成本的用竟占一半以上,减少单位电耗,也是降低产品成本的关键。节电的途径是很多的,主要从以下三个方面简要叙述一般常用的方法及努力的方向:良好的设备、精良的炉料、精心的操作。前两方面重点主要在客观条件上,而操作方面则重点在主观努力上,两相结合,必可发挥出巨大的作用。

一、良好的设备,“工欲善其事,必先利其器。”古人用简单的手工工具,从事生产活动,就已认识到设备的重要性了。现在用矿热电炉设备生产铁合金,其复杂程度更是不可比拟。因此,首先应考虑到设备的良好。值得首先说明的是:设备的良好,是指设备的性能良好,适合产品的需要,能高效率地进行连续稳定生产,而并不意味着设备必须高度机械化及高度自动化。当然,在条件允许下,后面的两者也是应当努力以求的。良好的电炉设备,一般应该具备:

1、良好的电气制度:在额定功率下运行时,有恰当的操作电阻值,适合当时当地炉料的具体情况,及操作者的工艺水平。

2、变压器、短网的阻抗比较低:阻抗低,则电炉的功率因数及电效率都高。为了降低设备的阻抗,特别是降低其感抗,许多电炉工作者,都在尽力进行研究。不少短网的申请,即其证明。日本人米持曾谈到一台19000千伏安电炉,其短网的感抗,原为每相0.505毫欧,他认为可以很容易地改变其设计,使之降为每相0.205毫欧。可见,短网的设计,是值得很好研究改进的。

3、电极直径与炉体尺寸的恰当,这有关尺度应适应有效功率的需要,其中特别是电极的间距,因为,电极的心极距倍数,也是影响产品电阻常数的因素之一。

4、良好的炉体绝缘能力,其中炉底的绝缘能力更应特别注意,以便能提高其炉料配热系数,进提高其产品电阻常数。

良好的设备,除设计、安装的正确外,还在于操作者与管理者对设备的精心作与维护。这里值得提出的是:

1、搞好好正常的定期修,电炉热停炉次数的多少与时间的长短,对电炉生产指标,特别是电耗指关系极大,要想避免热停炉,除运行中注意设备的爱护外,重要的是执行好设备定期检修制度,不要让电炉没备“带病”运行,时停时开。

2、电炉备品备件的质量及供应及时。

3、注意电极的焙烧:电极的焙烧,必须合乎制度要求,务使每次松放电极及时,钢瓦所夹持的电极部位,具有一定的可塑性,以保证铜瓦与电极接触的良好。一定要避免电极过早烧结,与铜瓦接触不良而造成打弧,损坏设备,造成热停炉。

4、保持电极水循环系统畅通,电极水系统由于水垢造成堵塞,过去也是热停炉的主要原因之一。

此外,对于设备的改进,也应注意研究。有的单位采用竖容或旋容,对锰矿进行预热、预还原措施,产品单位电耗大大降低。其办法是,将密封炉的炉气经过净化后送入窑内,以预热容内的锰矿,并对之进行气相还原,使锰的高价氧化物在较低温度下逐次还原成为低价氧化物,后在热状态下进入电炉,只在电炉高温下,与固体炭粒作用,完成其后一步反应,因此所需电能甚少,高碳锰铁价格产品单位电耗极大降低。

二、精良的炉料,从事冶金工作的人都知道,要想降低能源消耗,就应“精料入炉”。只是,电炉的炉料,不仅应从化学成份方面要求它精,还应从物理性能方面要求它精,而特别要考虑到它的比电阻的大小。原料粒度的大小,既决定炉料的透气性,也影响其比电阻,因此是应该考虑的。要想电炉功率因数及电效率都高,提高操作电阻的运行值,是一举两得的事。而要想操作电阻运行于较高值,并且不影响电极的正常插深及合理的热分配,必须发挥主观能动性,把所谓“常数”的“产品电阻常数”加以提高,才能把电极合理插深及高的功率因数及电效率三者,合理而正常的统一起来。通过分析得知,“产品电阻常数”主要是“炉料配热系数、极心圆、及“炉料比电阻”三者所构成。前面的两个因素,以往发文已经提及,其中炉料比电阻是三者中的主要矛盾,如何提高炉料比电阻可以从下面几方面入手:

1、尽量选用本身比电阻较高的还原剂。同样是焦炭;来源不同,也有差异,尽可能选用高比电阻还原剂入炉。

2、注意还原剂粒度大小。焦炭粒度减小一半,比电阻提高50%,故应特别注意之。为了保证炉料的良好透气性,电极插深大时,炉料粒度应较大,有效功率大时,粒度应大。

3、也要注意矿石粒度大小。混合料的比电阻随矿石粒度的增大而直线下降。从经验初选矿石粒度,常取电极直径的十分之一左右为其平均值。即:A=(0.1~0.05)D±30% A—矿石平均粒度(厘米)D—电极直径(厘米)

4、尽可能避免配料中炭比过高。炭量减少十分之二,比电阻即上升20%。

5、电炉运行中,尽量保持电极的稳定性。—但电极不易下插,必须立即设法使之下降,如用高比电阻的炭料作调和料等,以避免高温区上移因温度升高而降低整体炉料比电阻值。

三、精心的操作,在设备及原料既定的情况下,如何充分发挥主观能动性,降低电能消耗,那就是依靠电操作者了。他们应该精心观察电炉运行情况、电极动态,以及电气仪表参数,加强原始记录,养成严格的数据观点。这些数据,不但供技术管理人员综合分析,作为寻找电炉规律的重要资料,也是操作者自己分析找规律的可贵资料。(单凭脑力记忆是不够的)。从电的角度来分析,首先要注意操作电阻值的变化情况。操作电阻的合理把控实际上上已间接控制了电压、电流的比值、热分配、有效功率、及电极深插四项。电极的一定插深,除主要由操作电阻运行值控制外,也可由下列现象了解控制作为辅助:电弧声响的大小,大多浅,小多是深。电极周围塌料次数:次数多则浅,次数少则深。炉面火焰区大小,区小则浅,区大则深。火焰长短:焰长则浅,焰短则深。炉面软硬:硬多浅,软散多深。

热能分配情况,除主要由操作电阻值控制外,也可由下列现象间接了解控制:出炉难易,难则熔池功率小,易则熔池功率大。铁水颜色及温度,色红温低则熔池功率小,色白耀眼温高则熔池功率大。炉渣出否,出渣顺畅则熔池功率大,不顺畅则熔池功率小。

此外还在日常操作中还应做到几个保持及调节:需要保持,一定的操作电阻值。电极压放及时:少放则减少电极工作长度,改变热能分配,更会造成铜瓦之上的电极过早烧结,造成打弧,损坏设备,以致热停炉。多放则增大有损工作段长度,不但增加损耗,而且电极未及得到充分合理的焙烧,不能担负全负荷,以致造成电极软断。发现电极插入过深及热能分配有所变化不当,应即时调节,切勿拖延。小调节:适当小量选择性加料,甚或调整配比,改变粒度等。如果短时间用高比电阻炭配料,以作调节,也是可行的。一般情况下,尽量小调节。大调节:比如升、降电压等级或其他等。大调节应尽量避免,必要时也需慎重研究决定。

以上仅从电的角度,分析电炉的“共性”,对电炉操作,虽有一定的普遍意义。但电炉矛盾复杂,故必须根据物理化学、冶金原理、产品“个性”以及当时的具体情况等结合应用,才能取得较好的效果。铁合金的电炼,是电、热、化学三者的综合学科,要想真正掌握它需对三者都有一定的认识才可。同时在电炉用电方面一定要统筹兼顾,以稳产为目的进行合理用电,超负荷运行后,炉况与原来相比虽有明显好转,但其他因素都顺之恶化,何况设备一旦发生事故,势必会极大影响产量。正确的途径,还是应在炉料及操作工艺上狠下功夫。这样电极合理深插、(高热效率)高功率因数、高电效率三者才可统一起来,各项指标才能不断优化。正确的挖掘设备的潜力,是在既定的条件下,充分发挥主观能动性,动脑筋、想办法、苦干加巧干,改进炉料及操作工艺,对设备进行一些改进。至于让配电工下降电极增大负荷,那是谁都办得到的,又有什么贡献、技术水平可言呢?在不损坏设备的原则下,让设备在一定范围内超载运行,那是可行的。改进设备,增大其载流导体及其本身能力。至于对设备不加任何措施,盲目超载运行,那就是“拼设备”,而决不是“挖据设备力”,这是必须分辨清楚的。因为它的结果,高碳锰铁很有可能造成设备损坏,生产停顿,至少也是降低设备寿命,造成事故频繁,那就要得到与原先希望的相反的结果了。

高碳锰铁