我国能电弧炉技术的发展Word文档格式.docx

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Conarc电弧炉（直流）

Arcon电弧炉（直流）

设计阶段

ABB

Contiarc电弧炉（直流）

表2　几种主要节能电弧炉的特点

Table2　Featuresofmainenergy-savingEAF

序号

项目

竖炉

Consteel炉

Danarc炉

Danarc

Plus-2000炉

Korfarc炉

双壳电弧炉

1

1998年投产20座，在建5座（指Fuchs）

1998年投产6座，在建4座

1995年13座

1998年在建3座

1998年投产5座，在建1座

1996年14座

2

设备特点

炉盖上带一可升降与移动的竖井，总体结构庞大，设备总重大

炉壁上开孔与废钢传送带相接，总体结构庞大，总重大

高阻抗，炉底设碳氧风口，炉壁设氧燃烧嘴与氧枪

在Danarc基础上增加回转式废钢预热装置，结构庞大

炉壁上带3～4个自进式氧燃烧嘴和多个吹氧风口

两个炉壳公用1套电极机构，各自1套炉下车辆

3

冶炼工艺特点

竖井内预热废钢，冶炼同常规电炉

传送带内预热废钢，废钢连续在熔池内熔化，电弧稳定，电流小

大量使用燃料与氧气代替电能，操作同常规电弧炉

与Danarc炉相同

大量用氧与燃料，操作控制复杂

两个炉壳轮换冶炼，消除了停电时间，操作同常规

4

后燃烧技术

使用

竖井内后燃烧

在废钢传送带前段后燃烧

炉内部分后燃烧

在废钢预热系统内后燃烧

炉内后燃烧

无

5

设置电炉密闭罩难易程度

难度大

不需密闭罩

一般

不能设置密闭罩

6

冶炼时间/min

45～60

45～50

48～60

60～75

40～50

7

生产率/t.h-1

75～150

80～120

70～110

60～100

100～200

8

消耗：

（废钢法）

电/kWh.t-1

燃料/kg.t-1

炭/kg.t-1

氧气/m3.t-1

电极/kg.t-1

330～370

6～8

16

27～30

～2

340～370

15～20

35～38

～1.7

300～360

40～48

1.4～1.6

300～350

5～10

30～38

1.5～1.7

350～380

5～6

10～15

38～43

1.7～2

宝钢150t电炉30%铁水290

35

1.3

9

其它

要求厂房高大

平面布置有特殊要求，功率补偿小

炉壁与炉底开孔多，操作控制复杂

尚无生产实践经验

氧燃烧嘴结构与材料特殊

设备总重大，布置特殊

　　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　EnergycostanalysisofEAFusingoxygen

（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15～20m3/t，普遍提高到35～45m3/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　Energybalanceofscrappreheatingdevice

　　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150～250kWh/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

Table3　Keytechnologiesofmajorenergy-savingEAF

炉型

　　　　　　　关键技术

（1）竖井及其运动机械

（2）手指阀

（3）氧燃烧嘴

（4）竖井内后燃烧及其检测控制系统

（1）废钢传送带传动机械

（2）废钢预热段后燃烧及检测控制系统

（3）电炉倾动机械

（4）废气完全燃烧与急冷技术

（1）氧燃烧嘴

（2）煤氧风口和炉底风口

（3）各烧嘴和风口控制系统

（4）高阻抗技术

（1）水冷预热料篮预热室

（2）预热装置运动机械

（3）后燃烧及其检测控制系统

（1）自进式氧燃烧嘴及其特种材料

（2）吹氧风口

　双炉壳公用电极机械与短网系统

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60min，电耗330kWh/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

Table4　Outlineofenergy-savingEAFandmeltingshopinChina

项　目

张家港润忠

钢铁公司

安阳钢铁

公司　　

抚顺特殊

钢公司

张家港沙景

贵阳钢厂

涟源钢厂

宝钢

三炼钢

南京钢铁厂

八一钢厂

电炉

公称容量/t

90

100

60

80

70

150

AC，SSF

单竖炉

AC，FSF①

AC

Consteel

DC

双壳

Plus-2000

Korfarc

炉壳直径/mm

5900/6100

6300/6400

5500/5600

6000

5200/5400

6200

7300

5900

5800

变压器容量/MVA

65

72

35+20%

36

45

99

60+20%

冶炼周期/min

58

59

55

50

50,45

50（不锈除外）

75

年产量/万t.a-1

67.5

≈70

47

69

31.6

52.6

63

36.8

二次精炼

型式

LF（VD）

LF，VD

LF2台

LF，VD/VOD

LF：

100VD：

84

VOD：

73

LF变压器/MVA

13.5

18

10+20%

10

22+20%

13

12

连铸机

机型

弧形

多点矫直

立弯式

渐近矫直

（原有）

（圆，方）

铸机半径/m

R0=8

9/16

台×

流数

1×

2×

铸坯断面/mm

130×

130

150-250×

950-1500

200×

200

240×

240

280×

320

150×

140×

140

153方

178方

160方

120方

130方

150方

180方

产品

生产钢种

碳钢低

合金钢

碳结，桥梁

低合金

碳钢，合结

弹簧，轴承

不锈钢

碳结，合结

弹簧

（预留轴承）

弹簧，油、

气管钢

油井管

压力管

锅炉管

弹簧，冷镦

不锈

弹簧，低合金

最终成品

线材

板材

棒材

棒，线

无缝管

棒线

型，带，中空，线

建设情况

投产时间

1995.9

1999②

2000②

1996

设备设计

及供货　

EAF，LF：

Fuchs

CCM:

Concast

FSF：

LF,VD:

Ceris设计

CCM：

EAF：

Techint

西炉所

国产

二手设备

Clecim

LF，VD，

Demag

其余：

设计单位

Ceris

重庆院

上海院

包头院

备　　注

VD北京院设计

40%铁水

30%生铁

25%铁水

30%铁水

41%铁水

20%铁水

　　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60～150t，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使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弧炉尚无实际措施。

　　国际已有的各种节能电弧炉型式与设备差别较大（见表2），在评价建设费用与经济效益时，除考虑节能电弧炉本身的费用外，还需要考虑相关投资，如竖炉，要求高大的厂房，配套建设的电炉密闭罩也比其它的炉型复杂庞大，冷却水的用量也高得多，对建设费用影响较大。

　　防止只见一点（如只讲电耗）不及其余的片面观点，以求选取合理炉型，取得最佳综合效益。

　　表5为60t不同形式节能电弧炉的主要参数与指标，其中许多数据有待国内实践验证。

表5　60t节能电弧炉主要参数与指标

Table5　Maintechnicalparametersofa60tenergy-savingEAF

项目　　　

公　　司

A

B

C

D

采集数据时间

1998

AC，Korfarc

AC,Plus-2000

AC，Consteel

54

61

66.7

65.5

设备总重/t

其中废钢预热系统/t

263.43

787.9

270.2

849.3

431.9

703②

370

钢铁料收得率/%

91

94

92

主要消耗：

（30%生铁）

（1）钢铁料/kg.t-1

1111

1098

1064

1087

（2）电能/kWh.t-1

355

335

325

310

（3）氧气/m3.t-1

43

39

37

38

（4）轻油/kg.t-1

（5）电极/kg.t-1

1.7

（6）炭/kg.t-1

（7）耐材/kg.t-1

生产成本③/RMB.t-1

1759.6

1783.3

1698.8

1784.3

11

总能耗/kg标煤.t-1

177.38

174.14

165.85

166.44

①FSF为手指阀单竖炉；

②D中电气部分重量不全；

③成本计入冷却水、设备维修等费用

（2）对引进节能电弧炉的设备性能、生产操作技术进行全面测试与分析，进一步了解与掌握其技术特点与设计制造技术。

弄清节能电弧炉的技术要领，提高自己的设计与制造技术。

　　（3）表3所列各项关键技术是研制节能电弧炉的难点，可分为机械设备与电气自动控制两部分。

应组织科研、设计、院校、制造与生产厂家的各相关专业的技术力量，选定项目，通过与外商合作设计、合作制造尽快消化吸收节能电弧炉的关键技术，同时购买必要的专利和软件技术。

　　（4）炼钢技术装备发展的另一个重要趋势是将电炉与转炉的特点结合与融合。

如MDH已在进行工业性建设的Conarc炉，两个炉子轮换通电熔化与吹氧精炼，故叫转弧炉，生产效率高，可以适应各种原料，电耗与总能耗大幅度降低，但设备庞大，若在一个炉子中将两者的特性结合起来，取各所长，将更适合我国大量中、小型电炉与转炉技术改造的需要。

作者简介：

田　辉，女，32岁，工程师。

1993年东北大学钢铁冶金系硕士毕业，从事电炉、精炼炉设计。

作者单位：

北京钢铁设计研究总院，北京100053