ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ

Аннотация

Дмитриенко Д. Г. Энергосбережение в дуговых сталеплавильных печах В данной работе были рассмотрены возможные варианты повышения эффективности дуговой сталеплавильной печи. Рассмотрены характеристики и конструкция дуговой сталеплавильной печи. Определены возможные проблемы при работе печей на питающую сеть. Предложены варианты повышения значения внутреннего КПД за счет энергетических ресурсов.

Введение

В данной работе были рассмотрены возможные варианты повышения эффективности дуговой сталеплавильной печи. Рассмотрены характеристики и конструкция дуговой сталеплавильной печи. Определены возможные проблемы при работе печей на питающую сеть. Предложены варианты повышения значения внутреннего КПД за счет энергетических ресурсов.

Постановка задачи

При разработке эффективных процессов выплавки стали в дуговых сталеплавильных печах (ДСП) необходимо решить комплекс сложных задач: достижение максимальной производительности печи и максимального коэффициента полезного действия, получения необходимого качества стали, минимизация затрат на шихту и материалы.

Следует отметить, что по мере удешевления электроэнергии, а также благодаря увеличению емкости дуговых агрегатов, вследствие чего уменьшается расход электроэнергии и материалов на выплавку 1 т стали, разница в стоимости передела металла в дуговой и мартеновской печах снижается. В последние годы в мощных дуговых печах выплавляют не только высоколегированные стали.

Технологический процесс ДСП

Повышение производительности ДСП следует рассматривать как комплексную задачу, решение которой состоит в сокращении продолжительности трёх основных периодов плавки: подготовительного (выпуск, заправка, завалка шихты), энергетического (расплавление шихты), и технологического (окислительный и восстановительный периоды плавки). Сокращение длительности расплавления шихты и всей плавки достигается при использовании концепции “Сверхмощная ДСП” – повышением удельной мощности трансформатора до 800-1000 кВ• А/т. Это в свою очередь, определяет электрический режим периода расплавления – работа на повышенных ступенях напряжения, с длинными дугами и повышенным коэффициентом мощности в течении всего периода плавления.

В период расплавления часто случаются короткие замыкания из-за обвала шихты и при частых зажиганиях дуг. Количество коротких замыканий составляет десятки, а иногда и сотни за плавку. Наиболее часто происходят однофазные короткие замыкания при горящих в остальных фазах дугах. Токи короткого замыкания ограничиваются печным трансформатором и дополнительным реактором до значения в 2,5÷3,5 раза больше номинального тока. Реактор часто устанавливается в одном баке с трансформатором.

Дуговая сталеплавильная печь работает, как правило, круглосуточно с остановками на ремонт и профилактический осмотр. Цикличность работы определяется чередованием плавок с отключением печи для слива металла, заправки и загрузки. Большая единичная мощность печных агрегатов определяет большие расходы электрической энергии, поэтому перед энергетической службой промышленных предприятий и технологами стоит задачи выбора рационального режима работы печи, обеспечивающего с одной стороны высокую производительность, а с другой – минимальный расход электроэнергии.

ДСП допускают кратковременные перерывы питания, но при длительных отключениях без опорожнения печи, печь может выйти из строя.

Одна печь не может создать равномерной нагрузки, так как имеются периоды отключенного состояния печи (при загрузке печи, при разливке металла, скачивании шлака и т.д.), но уже при двух и более печах можно создать более равномерный график нагрузки.

Для правильного выбора режима работа ДСП знание электрических характеристик не достаточно, дуговая печь как технологический агрегат характеризуется, прежде всего, удельным расходом электроэнергии и производительностью.

Поэтому выбор рационального режима работы ДСП ведут по рабочим характеристикам, представляющим собой электрические и технологические характеристики.

Мероприятия по экономии электроэнергии в ДСП

1. Содержание печи и всего оборудования (особенно автоматического регулятора режима работы ДСП) в исправном техническом состоянии. Соблюдение графика ППР;
2. Правильный выбор электрического режима работы печи: ступени напряжения трансформатора и тока дуги;
3. Сокращение простоев печи, минимальное время нахождения ДСП с открытым при загрузке сводом;
4. Периодическая проверка инфракрасным термометром состояния контактных соединений;
5. Использование материалов высокого качества для футеровки печи и электродов;
6. Повышение коэффициента мощности и качества электроэнергии путем использования конденсаторных батарей и фильтров высших гармонических составляющих.

Вывод

В современных сверхмощных дуговых сталеплавильных печах значение фактического КПД составляет порядка 55–60 %. Это обусловлено конструкцией и технологическим режимом печи, что вызывает значительные потери энергии в её рабочем пространстве.

Повышение КПД за счет снижения потерь может быть достигнуто изменением конструкции и совершенствованием технологического режима посредством перераспределения основных энергетических составляющих.

Список использованной литературы

1. Гаврилов Ф. А., Цыбуля В. В. Влияние дуговых сталеплавильных печей малых объёмов на работу электрооборудования / Ф. А. Гаврилов // Электротехника и электроэнергетика Вестник приазовского национального технического университета № 20.
2. Николаев А. А., Корнилов Г. П., Анохин В. В. Повышение электрической мощности дуговой сталеплавильной печи за счёт компенсирующих устройств / А. А. Николаев // Russian Internet Journal Electrical Engineering. 2015.
3. Электрические промышленные печи. Дуговые печи и установки специального нагрева: Учебник для вузов / А. Д. Свенчанский, И. Г. Жердев, А. М. Кручинин и др./Под ред. А. Д. Свенчанского. М.: Энергоатомиздат, 1981.