矿热炉

矿热炉

矿热炉变压器的负载连续、平稳，阻抗电压低，调压级数较多，级差较小过载能力强。可分为有载、无励磁调压两种。一般前几级恒容量愉出，后几级恒电流输出。

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，连续作业的一种工业电炉。

矿热炉主要类别、用途

电耗类别主要原料制成品反映温度0℃

KW*h/t

铁合金炉

硅铁炉（45%）硅铁硅铁、废铁、焦碳硅铁1550-1770 2100-5500 （75%）硅铁8000-11000 锰铁炉锰矿石、废铁、焦碳、石灰锰铁1500-1400 2400-4000 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、焦碳硅锰合金1350-1400 3500-4000 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 1900-3000 碳化硼炉氧化硼、焦碳碳化硼1800-2500 -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。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，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%～10%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。

编辑本段方法原理

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3～7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。

编辑本段矿热炉现状及未来

最新发展

俄国已研制成世界上最大的（63MV A）密闭式矩形高锰合金炉；并试制成功变压器容量超过100MV A的矩形矿热炉，以及开发出熔炼硅锰合金的2MV A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条件，即：G=常数；ΔG/Δμ=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，Δμ为电极位移增量，ΔG/Δμ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（Pyromet）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。

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