Общий вид электропечи РКО-9 СМн.

Исследования проводились на электропечи РКО-9 для производства ферросиликомарганца. Основные параметры электропечи:

— номинальная мощность 9000 кВА;

— пределы вторичного напряжения 196 – 133,5 В;

— номинальный ток электрода 28 кА;

— три самоспекающихся электрода диаметром 900 мм:

— диаметр распада электродов 2475 мм;

— диаметр и высота ванны 5000 и 2000 мм;

— диаметр и высота кожуха ванны 7200 и 4100 мм.

Схема вторичного токоподвода электропечи

Вторичный токоподвод состоит из следующих участков:

— печной трансформатор;

— компенсаторы;

— шинные пакеты;

— гибкий токоподвод;

— трубошины;

— электроды (до поверхности колошника).

Схема соединения вторичного токоподвода электропечи – ״треугольник на электродах״.

Сектора кожуха печи и температуры на них

Тепловые измерения на кожухе электропечи выполнялись с целью оценки мощности потерь через боковую футеровку, а также распределения этих потерь по площади кожуха.

Тепловые потери по поясам кожуха печи

Показана эпюра распределения температур по окружности печи на разных уровнях кожуха. Видны места наибольших тепловых потерь.

Схема воздушного охлаждения подины

Обдув подины эффективен, если обеспечиваются условия:

— равномерность распределения воздушных потоков по каналам охлаждения;

— температуры на контрольных термопарах не превышают допустимых значений.

Конструкция охлаждения подины представляет собой центральный воздуховод с 20-ю каналами. Воздух со скоростью 20 – 25 м/с расходится по каналам и выходит с противоположной стороны подины.

Тепловые нагрузки по каналам воздушного охлаждения подины

Измерениями показана значительная неравномерность и неэффективность обдува подины.

Предлагаемая схема воздушного охлаждения подины

В предлагаемой схеме воздух из центрального воздуховода попадает в 1-й распределительный кожух, разделяющий поток по средним каналам. Воздух, выходя из этих каналов, попадает во 2-й распределительный кожух, где перенаправляется в крайние каналы, по которым движется и выходит в противоположную сторону.

Предлагаемая схема обдува более предпочтительна, так как в этом случае охлаждение подины более равномерное, и такая схема может быть рекомендована для печи РКО-9.

Экспериментальные зависимости изменения основных электрических параметров ванны по ходу плавки.

Изменение активного сопротивления ванны Rв по ходу плавки

Высокие технико-экономические показатели работы печи могут быть обеспечены только правильно подобранным энерготехнологическим режимом ее эксплуатации.  Каждую плавку можно разбить на три временных интервала: 30 минут после выпуска расплава – плавный набор мощности до максимального значения, 45-60 минут – стабильный режим,  30 минут – режим плавного снижения токовой нагрузки и мощности перед выпуском расплава.

Отобраны плавки с хорошими показателями и получены зависимости изменения основных электрических параметров ванны от времени по ходу плавки.

Изменение ctg φ по ходу плавки

Изменение cos φ по ходу плавки

Изменение полезной мощности Pа по ходу плавки

Изменение реактивной мощности Qр по ходу плавки

Изменение индуктивного сопротивления ванны Xв по ходу плавки

Расчётные значения электротехнологических параметров плавки

Режимная таблица электрических параметров ванны электропечи

Зависимость параметров и показателей плавки от кратности шлака

Показано, что параметры и технико-экономические показатели плавки в значительной степени определяются кратностью шлака Кшл.

Зависимость активного сопротивления ванны от Кшл.

Зависимость ctg φ от Кшл.

Зависимость Wуд от Кшл.

Зависимость часовой производительности печи Qч от Кшл.

Высокие технико-экономические показатели процесса выплавки могут быть достигнуты только с учетом электрических характеристик печи. При этом имеют значение характеристики как по ходу плавки, так и по ступеням напряжения печного трансформатора.

Электрические характеристики печи в пределах одной плавки

Для примера выбрана плавка №3920 от 03.09.2013 г.

Изменение ctg φ по ходу плавки.

Изменение активной мощности Pа по ходу плавки.

Изменение реактивной мощности Qр по ходу плавки.

Изменение тока в электроде Iэ по ходу плавки.

Электрические характеристики для плавки при постоянном значении индуктивного сопротивления печного контура хпк=const.

Электрические характеристики для плавки при переменном значении индуктивного сопротивления печного контура хпк=2,26∙Iэ-0,179.

Электрические характеристики по ступеням напряжения печного трансформатора при расчетных значениях Xпк и rтп.

Рассчитаны электрические характеристики печи для ступеней напряжения с 11-й по 17-ю с использованием активного сопротивления токоподвода и индуктивного сопротивления печного контура, полученных расчетом. На их основе
построены совмещенные по ступеням напряжения характеристики для активной мощности.

Максимумы активной мощности на ступенях напряжения 11-й, 13-й, 15-й и 17-й могут быть достигнуты при токах в электроде 50 кА,  48 кА, 46 кА и 44 кА  (соответственно 9300 кВт,  8500 кВт,  7800 кВт и  7200 кВт). Но эти возможности ограничены допустимым током печного трансформатора Iдоп = 28 кА.

Реальные значения максимальных  активных мощностей на этих ступенях напряжения составляют 6750 кВт, 6400 кВт, 6100 кВт и 5800 кВт.

Аналогично построены совмещенные по ступеням напряжения характеристики для полезной мощности.

Аналогичные выводы можно сделать относительно полезной мощности печи.

Максимумы полезной мощности на ступенях напряжения 11-й, 13-й, 15-й и 17-й   соответствуют токам в электродах  47 кА,  45 кА, 43 кА и 41 кА  (соответственно 8200 кВт,  7500 кВт,  6950 кВт и  6400 кВт). Допустимый ток печного трансформатора Iдоп = 28 кА ограничивает реальные значения максимальных  полезных мощностей на этих ступенях напряжения до 6750 кВт, 6400 кВт, 6100 кВт и 5800 кВт.

Зависимость Xпк = f (Iэ)

Зависимость индуктивного сопротивления печного контура для данной конкретной печи выведена на основе измерений.

Использование этой зависимости при расчете электрических характеристик печи дает более точные результаты.

Электрические характеристики по ступеням напряжения печного трансформатора при измеренных значениях Xпк и rтп.

     Рассчитаны электрические характеристики печи для ступеней напряжения с 11-й по 17-ю с использованием активного сопротивления токоподвода и индуктивного сопротивления печного контура, полученных измерениями на печи.. На их основе построены совмещенные по ступеням напряжения характеристики для активной мощности.

Максимумы активной мощности на ступенях напряжения 11-й, 13-й, 15-й и 17-й могут быть достигнуты при токах в электроде 59 кА,  56,5 кА, 54 кА и 51 кА  (соответственно 10520 кВт,  9510 кВт,  8720 кВт и  7920 кВт). Но эти возможности ограничены допустимым током печного трансформатора Iдоп = 28 кА, поэтому реальные значения максимальных  активных мощностей на этих ступенях напряжения составляют 6750 кВт, 6390 кВт, 6090 кВт и 5770 кВт.

Аналогично построены совмещенные по ступеням напряжения характеристики для полезной мощности.

Максимумы полезной мощности на ступенях напряжения 11-й, 13-й, 15-й и 17-й   соответствуют токам в электродах  52 кА,  49 кА, 46,5 кА и 43,5 кА  (соответственно 8330 кВт,  7550 кВт,  6930 кВт и  6310 кВт). Допустимый ток печного трансформатора Iдоп = 28 кА ограничивает реальные значения максимальных  полезных мощностей на этих ступенях напряжения до 6200 кВт, 5840 кВт, 5540 кВт и 5220 кВт.

Футеровка электропечи мощностью 9 МВА

Увеличение диаметра кожуха ванны на данном этапе не рассматривается. Поэтому резерв увеличения мощности печи состоит в возможности расширения ванны за счет уменьшения толщины боковой футеровки. Но это может быть сделано лишь при условии сохранения стойкости футеровки и соблюдения допустимых температур для каждого ее слоя. Тепловой расчет футеровки показал, что внутренний диаметр ванны может быть увеличен с 5000 мм до 5500 мм без увеличения диаметра кожуха.  При  этом  мощность  печи  может быть  увеличена  с 9,0 МВА до 10,5 МВА с выходом на параметры нового печного трансформатора.

Краткие выводы:

  • Рассчитаны на основе чертежей и измерены на действующей печи РКО-9  электрические параметры печного контура с получением достаточно близких результатов.
  • Теплограммы  участков токоподвода  показывают его перегрев сверх допустимых температур на 70 – 110˚С, что приводит к увеличению потерь в токоподводе на 150 кВт.
  • Суммарная мощность тепловых потерь с боковой поверхности кожуха (через боковую футеровку) составляет 160 – 170 кВт, через подину – 220 кВт. Предложена схема обдува с более равномерным охлаждением подины.
  • Показаны методика и приборное оснащение для формирования массива технологических и электрических параметров на входе в печь и на выходе из нее для решения многофакторной задачи оптимизации процесса с целью повышения технико-экономических показателей работы печи.
  • Рассчитаны и построены электрические характеристики печи по ступеням напряжения печного трансформатора. Показаны максимально достижимые мощности в условиях имеющегося печного контура и ограничение этих мощностей в связи с допустимым током печного трансформатора (28 кА).
  • Ведение технологического процесса в режиме рациональных токов в электродах на основе непрерывного расчета электрических характеристик по ходу плавки позволит увеличить активную мощность  на 17 – 18 %. Реализация такого режима требует замены имеющегося печного трансформатора с допустимым током  28 кА на печной трансформатор с допустимым током до 48 кА.
  • Получено оптимальное сочетание входных параметров, при котором следует ожидать наилучших результатов работы печи (максимальная часовая производительность Qчас = 2,1 т/час и минимальный удельный расход электроэнергии Wуд = 3700 кВт-ч/т).
  • После экспериментальной проверки на печи программа оптимизации энерготехнологического режима может быть интегрирована в систему АСУ с дополнительным приборным оснащением.
  • —Выполнены расчеты электрических и геометрических параметров печи №3  мощностью 9 МВА для силикомарганца (г. Новокузнецк) на основе печей-аналогов с целью определения режима рациональной эксплуатации печи в нынешнем исполнении и  возможных вариантов ее реконструкции.
  • Тепловой расчет футеровки показывает, что внутренний диаметр ванны может быть увеличен с 5000 мм до 5500 мм без увеличения диаметра кожуха и с сохранением допустимых температур на всех слоях футеровки. При этом мощность печи может быть увеличена с 9,0 МВА до 10,5 МВА при условии увеличения диаметра электродов с 900 до 1000 мм и глубины ванны с 2000 до 2600 мм.
  • Необходимые по расчету электрические параметры (диапазон рабочих напряжений  U2 = (1,1 – 0,7) 150 = (165 – 105) В  и  ток в электроде  Iэ = 40,4 кА) обеспечиваются новым печным трансформатором.
Руководители работы:
к.т.н., Рабинович В. Л.
к.т.н., Кондрашов В. П.
Ответственный исполнитель:
к.т.н., Лыков А.Г.
В работе принимали участие:
Дабагян Д. Е.
Чигринова И. А.
Сальманова Э. Ф.
Бодарев А. И.
Прохоров А. Н.

Вам также может быть интересно