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概述：煉鋼電弧爐裝置電耗
煉鋼電弧爐節(jié)能工作，不僅要著眼于減少冶煉電耗及其他能源的消耗，同時還應(yīng)關(guān)注各種載能物質(zhì)的消耗。能耗除了冶煉電耗外，還包括氧槍、氧-燃燒嘴、廢鋼爐料預(yù)熱等的能量消耗，其能耗所占總能耗比例大約為：廢鋼預(yù)熱占9.5%、冶煉電耗戰(zhàn)57.1%、氧燃燒嘴9.5%、吹氧占9.5%、鋼包精煉占9.5%，其他占4.8%。
近年來，隨著煉鋼電弧爐煉鋼技術(shù)的不斷發(fā)展，電弧爐節(jié)能技術(shù)取得了顯著的進(jìn)步。世界各國對煉鋼電弧爐在減少熱損失、提高熱效率、縮短熔化周期、降低電力單耗與石墨電極單耗方面不斷進(jìn)行探究。同時，通過采用吹氧、氧-燃噴嘴、噴吹碳粉等化學(xué)能源助熔手段，盡可能地提高電能與輔助能源的綜合有效供熱效率，減少裝料次數(shù)，縮短裝料時間和運(yùn)行中的停電時間，極大地降低了煉鋼電弧爐的冶煉電耗。目前，世界上煉鋼電弧爐全廢鋼冶煉電耗隨著電爐技術(shù)的不斷發(fā)展在不斷降低，平均電耗為300 kW•h/t，最低電耗已降到200 kW•h/t。我國重點(diǎn)企業(yè)全廢鋼冶煉，平均冶煉電耗為435 kW•h/t。我國50 t以上的大型電弧爐煉鋼基本都采用熱兌鐵水的生產(chǎn)工藝，冶煉電耗顯著降低，在熱兌鐵水的情況下，部分電爐煉鋼廠的冶煉電耗可以達(dá)到250 kW•h/t，最低可以達(dá)到100 kW•h/t，其電耗指標(biāo)接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平。當(dāng)然，我國煉鋼電弧爐的全廢鋼冶煉電耗與世界先進(jìn)水平相比還是有一定差距的。
本文對煉鋼電爐的節(jié)能技術(shù)作簡單介紹，以資參考。
一、煉鋼電弧爐的節(jié)能措施
1、 交流電弧爐
?。?） 電弧爐技術(shù)的發(fā)展
在電弧爐煉鋼誕生起至今的約100多年的時間里，從開始時的小型電弧爐專門冶煉合金鋼種，到后來發(fā)展為大型電弧爐兼煉合金鋼和普碳鋼，直至近年來的超高功率大型化。隨著廢鋼過剩的問題日益突出，因此就要求電弧爐在冶煉合金鋼的同時，還要擔(dān)負(fù)起一部分冶煉普通鋼種的任務(wù)。這樣就對電弧爐提出了如何大幅度提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本的發(fā)展方向。1964年，美國碳化物公司的施瓦伯和西北鋼線材公司的羅賓遜共同提出了電弧爐超高功率的概念。不久世界各國推廣UHP操作，使冶煉時間大大縮短，從3-4小時減少到2小時。從七十年代開始，為了最大限度地利用變壓器的工作效率，圍繞著如何進(jìn)一步提高功率利用率和時間利用率，各國相繼發(fā)展了一系列的相關(guān)技術(shù)，例如爐壁、爐蓋水冷化，長弧泡沫渣操作、偏心爐底出鋼、爐底吹氣等，因此，變壓器的功率水平達(dá)到800～1100 kVA/t，冶煉時間進(jìn)一步降低至1小時以下，電耗降至400 kW•h/t以下，并逐步在鋼廠推廣運(yùn)行“電弧爐—爐外精煉—連鑄—熱送軋制或連軋”的工藝模式，把電弧爐演變成了單純的廢鋼快速熔化設(shè)備。
?。?） 交流電弧爐的節(jié)能技術(shù)
1） 超高功率技術(shù)的采用
1971年，美國西北鋼線材公司投產(chǎn)了400 t超高功率電弧爐，生產(chǎn)率提高了100%，電耗可達(dá)460 kW•h/t，電極消耗為5 kg/t，效果顯著。通常，變壓器的功率水平用變壓器的額定功率（kVA）與爐子額定容量（t）之比表示，1981年，國際鋼鐵協(xié)會（IISI）提議按電弧爐變壓器的功率水平分類，對于50 t以上的電弧爐，規(guī)定：
普通功率電弧爐 300～500 kVA/t
高功率電弧爐 500～800 kVA/t
超高功率電弧爐 ＞800 kVA/t
超高功率電弧爐的主要技術(shù)特征：
*.電弧爐變壓器的功率利用率和時間利用率較高；
*.較高的電效率和熱效率，平均熱效率應(yīng)不小于0.9，平均電效率應(yīng)不小于0.92。
2） 高阻抗供電技術(shù)
*.高阻抗電弧爐操作特性
采用高阻抗電弧爐技術(shù)，主要是通過在電弧爐變壓器的一次側(cè)安裝附加的串聯(lián)電抗器等方法，來改善電弧爐的動態(tài)行為減少電流波動，從而穩(wěn)定電壓、減少短路電流，減少二次電路中電損失，降低電弧爐對電網(wǎng)的干擾。安裝串聯(lián)電抗器可減少供電線路電流波動約20～25%。典型操作指標(biāo)見下表。
*.高阻抗電弧爐的優(yōu)點(diǎn)
高阻抗電弧爐設(shè)計的特點(diǎn)主要是功率輸入高，此特性歸因于由高阻抗和高起弧電壓的動態(tài)特性所獲得的穩(wěn)定起弧條件。通過在變壓器一次側(cè)和電網(wǎng)之間串聯(lián)電抗器或非飽和電抗器減少了電弧爐對電網(wǎng)閃爍的影響，降低了短路電流，從而降低了電極消耗及二次電路中的電損失。工藝上采用長弧泡沫冶煉技術(shù)，不僅提高了電爐的生產(chǎn)效率，降低了電極消耗和電能損失，縮短了冶煉周期。
高阻抗電弧爐的主要優(yōu)點(diǎn)如下：
?、?高電壓、低電流操作，電極消耗約降低15～20%；
?、?電極電流波動降低，減輕了電弧爐對電網(wǎng)的電壓閃爍和諧波干擾，閃爍降低約30%；
?、?由于電感的動態(tài)特性和高起弧電壓，實(shí)現(xiàn)了高的電弧穩(wěn)定性，所以輸入功率高，電能損失??；
3）長弧泡沫渣冶煉技術(shù)
電爐采用泡沫渣冶煉可以起到有效的節(jié)電降耗的作用，因此其應(yīng)用受到廣泛的重視和迅速的普及。
在不增加渣量的情況下，增加爐渣的厚度，實(shí)現(xiàn)埋弧操作。與傳統(tǒng)的冶煉工藝相比,該技術(shù)具有冶煉時間短、爐襯使用壽命長及電耗低等優(yōu)點(diǎn)。在電弧爐冶煉的氧化期向爐內(nèi)吹氧的同時噴入碳粉，并控制好爐渣的堿度和溫度，使之形成泡沫渣埋弧冶煉。泡沫渣工藝允許電弧爐的供電采用高電壓長電弧作業(yè)模式，從而提高供電的功率因數(shù)，功率因數(shù)從0.65提高到0.85，減少電弧光對爐壁和爐蓋的熱輻射，提高使用壽命，提高熱效率，有效降低冶煉電耗。
4）偏心爐底出鋼技術(shù)
為了水冷爐壁面積的擴(kuò)大，必須減少出鋼時的傾動角度，同時為了適應(yīng)氧化性出鋼的鋼渣分離，開發(fā)了偏心爐底出鋼，實(shí)現(xiàn)無渣出鋼和留鋼留渣操作。
EBT（Eccentric Bottom Tapping）方式的主要優(yōu)點(diǎn)：
*.減少出鋼過程溫度降。以100 t爐EBT出鋼方式與槽出鋼方式比較，出鋼時間從5 min降低至2 min；出鋼溫降從40 ℃降低至35 ℃。
*.提高生產(chǎn)率。爐子最大傾動角為20°，短網(wǎng)長度縮短，無功功率降低，功率因素提高，輸入功率增加，熔化時間減少，電耗降低，因此生產(chǎn)率提高。
5）電弧爐底吹技術(shù)
因?yàn)殡娀t熔池內(nèi)部及鋼渣界面攪拌作用差，致使傳質(zhì)、傳熱速率低，從而帶來熔化速度慢，氧化反應(yīng)速度慢，脫P(yáng)、S速度低，鋼液成分和溫度不均勻，工業(yè)勞動強(qiáng)度大，能耗高，冶煉時間長等弊端。為此，1933年，瑞典ASEA公司提出在電弧爐底安裝電磁攪拌裝置攪拌熔池的技術(shù)，得到不少電弧爐鋼廠的重視和應(yīng)用。到80年代中后期，鋼鐵發(fā)達(dá)國家就開始紛紛開發(fā)和推廣電弧爐底吹煉鋼技術(shù)。底吹氣體后可大大改善爐內(nèi)的攪拌狀況，加速合金熔化和混勻；脫硫率高；廢鋼熔化速度提高：采用留鋼留渣操作，并底吹氣體，熔化期可縮短約10 min；從而達(dá)到節(jié)能降耗和提高生產(chǎn)率的目的。
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