3第三章矿热炉.ppt
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1、第三章 矿热炉 (Submerged Arc Electric Furnace),铁合金生产三要素 矿热炉主体设备组成 炉用变压器与短网设计要点 电极系统 不同冶炼模式的矿热炉,1,铁合金生产三要素,大酒店(饭店),铁合金厂,2,铁合金冶炼设备认识的几点误区,3,万能炉(适用于产品改炼) 单纯追求高功率因素(有效利用变压器,节电) 长期超负荷运行( 30%),4,(1)炉用变压器 (2)短网系统 (3)电极系统 (4)炉体部分 (5)水冷系统 (6)加料系统 (7)除尘系统,矿热炉主要设备组成,5,1-高压母线;2-油开关;3-电炉变压器;4-高压线圈;5-低压线圈;6-铁芯;7-铜排;8-软
2、电缆;9-导电铜管;10-铜瓦;11-电极;12-炉衬;13-熔池,矿热炉主体设备示意图,6,普通矿热炉设备示意图,7,1-炉衬;2-炉壳;3-炉盖; 4-旋转机构;5-把持器; 6-电极;7-加料系统; 8-电极升降压放装置。,封闭式旋转电炉断面图,8,1 高压母线 2 高压隔离开关 3 高压断路器 4 电流互感器 5 电压互感器 6 高压熔断器 7 电力电缆 8 炉用变压器,铁合金冶炼炉的供电系统,10,炉用变压器与短网设计要点,(1)矿热炉用变压器的特点 (2)短网布置与导电体界面积选取原则 (3)关于低压补偿技术简介,变压器原理,变压器的变比:,式中:N1高压线圈的匝数;N2低压线圈的
3、匝数,11,矿热炉炉变二次电压调压方式,矿热炉变压器在制造行业称作特种变压器,与电力变压器不同的特点是:电力变压器的二次电压恒定,一次电压随电网波动调整;矿热炉变压器是一次电压恒定,二次电压在一定范围内调整。,12,变压器感应电动势计算,式中:Am铁心截面积(cm2) Bm磁通密度(Gs) 交流电频率(Hz),(V),13,变压器铁心计算,有效铁心截面积:,式中:,k铁心磁导率系数,武钢冷扎硅钢片20.5 S单相变压器容量或1/3三相变压器容量(kVA),(cm2),14,炉变容量与变压器二次电压选择,前苏联A.C.米库林斯基的矿热炉变压器二次电压计算公式,式中:Ps视在功率kVA; Ku与铁
4、合金产品及变压器容量相关的系数,用炉口导纳计算变压器二次电压,式中:S”运行容量VA;RL炉口电阻;rw短网电阻,(V),(V),(西门子),15,电极周边电阻系数(安德列系数) 不同产品k因子不同,同一产品k因子是常数,电极功率密度,式中:P炉口有效功率kW,(kw/cm2),炉变容量与变压器二次电压选择,16,直流电源内阻与灯泡电阻,17,炉子电压圆图,18,短网三种接线方式,19,a 三相变压器Y-接线 b 三相变压器Y-接线 c 三相变压器-接线 d 三台单相变压器,Y,Y,短网基本计算公式,交流电阻公式: 集肤效应系数公式: 简化电感计算公式:,(H),20,式中:k0、k1、k2分
5、别为交流电阻系数、集肤效应系数、邻近效应系数; Rz直流电阻;导体电导率;0空气磁导率;Kr几何均距; 20导体20时电阻率;t温升;电阻温度系数;l导体长度; s导体截面积。,21,短网平面布置图,22,短网立面布置图,a-x,b-y,c-z,三相变压器短网设计改进,23,二次短网设计与经济运行的关系,(1)用安全运行电流密度选择导体截面积 (2)用经济运行电流密度选择导体截面积 (3)克服集肤效应影响选择几何形状,24,短网截面选择的原则:,焦耳-楞次定律: Q=0.239I2Rt,矿热炉节电的技术措施之一 短网布置与导电体截面积选取,注:上述数据是按着圆柱体的几何形状计算的。,25,工频
6、电流中的导体集肤效应,集肤效应深度,红色是电荷流过的截面,黄色是没有电荷流过的截面。,26,国内部分企业短网运行情况调查汇总表,27,化工部短网节能电流密度选择规范,理论计算水冷却铜导体的电流密度选择在2.02.5之间比较合理,28,电极系统,矿热炉电极的分类 电极把持器结构 电极压放控制系统,29,矿热炉电极的分类,石墨电极采用石油焦为主原料,沥青和焦油作粘结剂,挤 压成圆柱状电极坯后,装入专门的石墨化电阻炉 内制成的(生产周期达34个月); 自焙电极将专用电极糊(soderberg paste)加入特制的钢质 电极壳内,在冶炼过程中自动焙烧硬化而成; 碳素电极采用无烟煤和焦炭为主原料,沥青
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- 第三 章矿热炉
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