Электродуговые агрегаты постоянного тока и их автоматизация, страница 2

*) без учета технологического периода

Прямоугольная открытая печь  выпрямленного тока мощностью 6,4 МВт была разработана фирмой «Арктерм», пущена в мае 1977 года в промышленную эксплуатацию на ОАО «Запорожский алюминиевый комбинат» [4] и работает по настоящее время. При проектировании за основу была принята печь с двумя графитированными электродами диаметром 610 мм, которая обладает наивысшими технико-экономическими показателями из ряда РТП, выплавляющих технический кремний.

Перевод печи на выпрямленный ток позволил улучшить эти показатели, обеспечив:

экономию графитированных электродов до 40 %;

снижение расхода электроэнергии на 5 %;

отмечаемое потребителями стабильное повышение чистоты кремния, за счет чего коэффициент использования кремния в кремнийорганическом синтезе возрос на 10 %;

повысилась устойчивость технологического процесса к отклонениям в режиме печи и в составе используемой шихы, печь менее чувствительна к низкосортным видам восстановителя;

срок службы футеровки увеличился примерно вдвое;

устранена несимметрия нагрузки питающей сети и снижено на 35-40% потребление реактивной мощности.

Основная причина улучшения работы печи заключается в том, что на выпрямленном токе мощность в печной ванне распределяется более эффективно, чем  на переменном токе.

При традиционной схеме питания многоэлектродной печи часть рабочего (переменного) тока, стекая с боковой поверхности электродов, замыкается между ними по шихте. Данная часть рабочего тока (обычно называемая током шихтовой проводимости или током «треугольника»), нагревая верхние слои колошника, способствует его спеканию, а также уменьшает долю энергии, которая выделяется под электродом, обеспечения протекание целевых эндотермических реакций восстановления кремния. Кроме того, спекание колошника нарушает его газопроницаемость, что дополнительно ухудшает условия восстановления кремния ввиду повышения давления образующихся газов в реакционных полостях под электродами. В результате раскаленные газы прорываются через колошник, увеличивая потери энергии и кремния.

При работе печи на выпрямленном токе по предложенной схеме [5] электроды находятся под одним потенциалом и токи шихтовой проводимости исключаются. Это обеспечивает снижение потерь энергии, повышение коэффициента извлечения по кремнию. Уменьшаются потери (сгорание)  восстановителя на поверхности колошника.

Повышается управляемость технологического процесса, так как дозирование восстановителя в шихте определяется только ходом технологического процесса и не связано необходимостью в ограничении тока шихтовой проводимости.

По тем же причинам выбор вида восстановителя для печи выпрямленного тока в меньшей степени ограничен жесткими требованиями по его высокому удельному сопротивлению, что позволяет использовать более дешевый и доступный состав восстановителей, чем на переменном токе.

При прочих равных условиях использование предложенной схемы питания печи позволяет значительно поднять активное сопротивление печной ванны, а индуктивность ванны практически не влияет коэффициент мощности, что повышает электрический к.п.д. агрегата и другие энергетические характеристики.

Использование схемы “электроды - подина”, обеспечивающей наиболее высокие значения сопротивления ванны и электрического к.п.д. РТП на переменном токе ограничено низким коэффициентом мощности данной схемы. В виду последнего обстоятельства, выпрямленный ток, при котором индуктивность ванны печи в первом приближении не влияет на потребляемую агрегатом реактивную мощность, позволяет обеспечить высокие энергетические характеристики в комплексе.

Анализ возможных схем выпрямления и выбор наиболее рациональной схемы был выполнен ранее [6] и выходит за рамки данного доклада. Отметим лишь, что выбранная для печи мощностью 6,4 МВт схема выпрямления «две звезды с уравнительным реактором» полностью себя оправдала. Тиристорный выпрямитель совмещенной с трансформатором конструкции работает в режиме непрерывной эксплуатации надежно на протяжении семи лет с момента пуска печи. Коэффициент мощности агрегата в пределах 0,92, коэффициент высших гармоник в кривой питающего  напряжения менее 5%.

В заключении стоит отметить, что наблюдающиеся тенденции удорожания энергетических и минеральных ресурсов, лома черных и цветных металлов, дефицита высококачественных восстановителей повышают экономическую эффективность применения постоянного тока в дуговых и руднотермических печах. Можно ожидать быстрое расширение сферы применения печей постоянного тока для обеднительной плавки цветных металлов, а также переработки цветного лома и шлаковых отвалов.

Литература:

1. Применение дуги постоянного тока в плавильных печах. Филиппов А.К., Крутянский М.М., Фарнасов Г.А./Сталь, 2002, № 1.

2. Дуговая  сталеплавильная печь постоянного тока емкостью 25 т на ПО “Ижсталь”. Закамаркин М.К., Липовецкий М.М., Малиновский В.С./Сталь № 4, 1991, с. 31-34.

3. Электродуговые печи постоянного тока. Попов А.Н., Крутянский М.М., Долгов В.В. /Электрометаллургия, 1988, № 2, с.11-15.

4. Плавка кремния в руднотермической печи на выпрямленном токе Нехамин С.М., Фридман М.А., Щербинин, В.И. Котюк А.В., Артеменко С.В., Шевченко Е.В./ Цветные металлы. 2000, № 2, с. 60-63.

5.  Российский патент № 2089803.

Рудно-термические печи выпрямленного тока как ресурсосберегающий агрегат. Попов А.Н., Нехамин С.М.,Фридман М.А., Щербинин В.И., Артеменко С.А., Лебедев В.И.,Саньков С.А., Шевченко Е.В./ Электрометаллургия,1998, № 1, с.11-16.