我国节能电弧炉技术的发展

我国节能电弧炉技术的发展

田辉宋华德

摘要介绍了国际上节能电弧炉技术发展概况及国内的建设情况，提出了加速发展我国节能电弧炉技术的建议。

关键词节能电弧炉发展

Development of Energy-Saving EAF Technology in China

Tian Hui and Song Huade

(Beijing Central Iron and Steel Design Institute, Beijing 100053) Abstract The main technical development of energy-saving EAF in world

and the present construction situation in China are briefly introduced. The proposals for speeding developing the energy-saving EAF technology in China are offered in this paper.

Material Index Energy-Saving, EAF, Development

1 超高功率电炉技术发展方向

继70年代交流超高功率电弧炉技术的完善和80年代直流超高功率电弧炉的工业应用之后，80年代末期，一种以降低电耗与总能耗为目的的节能电弧炉技术迅猛发展，成为当前超高功率电炉技术发展的主要趋势。电弧炉采用节能技术，使电能单耗从420～460 kWh/t降至300～350 kWh/t。

表1为当前国际上各种节能电弧炉开发应用情况。其中开发最早的为德国Fuchs公司在竖井内预热废钢的竖炉，Fuchs的竖炉国际上已投产20余座，尚有5座正在建设。在首座竖炉显示其节能与高生产率的特点后，各国主要电炉制造商纷纷开发具有各自特点的节能电弧炉。目前工业上应用最多的有竖炉、Consteel炉、双壳电弧炉、Danarc和Danarc Plus-2000炉与Korfarc炉几种，其特点见表2。

表1 各种节能电弧炉开发应用情况

Table 1 Development of various energy-saving EAF technology

表2 几种主要节能电弧炉的特点

Table 2 Features of main energy-saving EAF

节能电弧炉技术的主要内涵：

(1) 以价格低廉的(见图1)油、天然气、炭(煤、焦炭)等一次能源代替电能，Danarc炉的主要特点就是大量采用一次能源与氧。

图1 用氧电弧炉能源费用的比较

Fig.1 Energy cost analysis of EAF using oxygen

(2) 增加用氧量，采用炉气中CO后燃烧技术，提高能量供给中的化学能比例，电炉用氧量从15～20 m3/t，普遍提高到35～45 m3/t,同时后燃烧的控制技术日臻完善。

(3) 回收利用废气中约45%的热量预热废钢(见图2)，摒弃60～70年代污染生产环境的老的分离式废钢预热系统，开发出预热温度达600～750 ℃，与电炉联合的新型废钢预热装置，如竖炉、Consteel炉、Plus-2000等，也有的设法在炉内熔化过程中实现后燃烧并预热废钢，如Korfarc炉与Comelt炉。

图2 废钢预热器的热平衡

Fig.2 Energy balance of scrap preheating device

其它节能途径：如双壳电弧炉，两个炉壳轮换工作，公用一套供电系统，通过消除停电的辅助作业时间，缩短每炉钢冶炼时间，减少热损失而节能；交流超高功率电炉在变压器一侧串联高阻抗电抗器，改善电弧特性，提高热效率，缩短冶炼时间而节能；具有铁水供应条件的厂，采用电炉铁水热装技术，热装比一般在30%～50%，节电能约150～250

kWh/t。

节能电弧炉是在常规交流或直流超高功率电弧炉技术基础上发展起来的，有关机械设备与控制系统的关键技术见表3。

表3 主要节能电弧炉关键技术

Table 3 Key technologies of major energy-saving EAF

2 我国节能电弧炉概况

我国是能源紧缺的国家，尤其是电能，许多电炉钢厂，因电费所占的高成本而缺少市场竞争优势，降低电耗成为电炉钢厂提高经济活力的重要课题。80年代后期国际上开始兴起的节能电弧炉技术很快受到我国许多企业的重视。张家港润忠钢铁公司引进我国首台带废钢预热的竖炉，于1995年9月投产后，很快达到每炉钢冶炼时间60 min，电耗330 kWh/t 的先进指标，此后拟建的超高功率电弧炉普遍选用节能型电弧炉。表4列出了我国已建节能电弧炉及其车间概况。

表4 我国已建与在建节能电弧炉及车间概况

Table 4 Outline of energy-saving EAF and melting shop in China

注：①手指阀单竖炉；②预计投产时间。

表中节能型超高功率电弧炉，总生产能力约540万t/a，炉容量为60～150 t，有4座竖炉，2座Consteel炉，双壳炉、Plus-2000、Korfarc 炉各1座。目前国际上已成熟地应用于工业生产的各种节能电弧炉(除Plus-2000尚无生产实践外)国内都已在建设，大多数采用分交方式引进，即外商供给三电设备、液压设备与表3中所列的关键机械部件与技术，其余均由国内制造。

3 加速发展我国节能电弧炉技术

与常规超高功率电炉比较，节能电弧炉无疑有着极大的优越性。我国在建或已建的节能电弧炉全部为引进技术，因而，如何加速发展我国自己的节能电弧炉技术，为大量小型电炉钢厂的改造提供先进的技术支持，实为最紧迫的课题。以下建议可供参考。

(1) 实事求是、科学、准确、全面地认识各种节能电弧炉的特点，依据具体条件选择炉型。

概念上应弄清，节电不完全等同于节能，我国目前电费价格高，降低电耗对于降低电炉钢生产成本十分重要，但我国是一个能源紧缺的国家，节能技术应该着重降低总能耗，有的节能电弧炉，电耗指标很先进，但同时必需提供较多的油或燃气等其它能源，综合能耗并不先进。

电炉热装铁水能显著降低冶炼能耗与炼钢本身的总能耗，但是，铁水炼钢是一个从矿石到冶炼的长流程工艺，其总能耗比用废钢为原料的短流程工艺约高1倍，因此，电炉铁水热装只适于具有多余铁水的企业。

带有废钢预热的节能电弧炉，对预热废钢过程中产生的Dioxin(二恶英)，Furan(呋喃)等致癌有毒气体造成环境污染的问题必须予以足够重视。避免形成有毒气体的根本办法，是使预热后的废气完全燃烧，然后在高于800 ℃的温度下使其急速冷到300 ℃以下。但据我们了解，目前只有Consteel炉具有这一切实措施，其它形式的带废钢预热的节能电