劉繼偉，劉帥，劉俊祎

（重慶長征重工有限責任公司，重慶 400083）

我鑄鋼分公司有兩臺3t電弧爐，每爐平均出鋼水量7.3t，1#電弧爐變壓器容量2200KVA，2#電弧爐變壓器容量3200KVA。是我公司重點耗能設備。

以2019年為例：2019年我公司全年用電量5885.75萬kW·h，電費4097萬元，而鑄鋼分公司電耗2959萬kW·h占公司總耗電量的53%。鑄鋼電弧爐電耗1430.588萬kW·h，占鑄鋼公司電耗占比48.35%。

所以我們對鑄鋼公司電弧爐進行節(jié)能改造是非常有必要的。為此，我們根據(jù)2019年鑄鋼分公司電弧爐的冶煉數(shù)據(jù)，進行了一系列的比較、分析、計算、總結，再根據(jù)結論對1#電弧爐進行了相應的節(jié)能技術改造。

1 技術分析

本文主要以鑄鋼分公司2019年電弧爐生產(chǎn)中所記錄的真實數(shù)據(jù)為基礎，對冶煉過程中所涉及主要相關因素：設備、能耗進行分析，分析軟件主要采用的是Minitab軟件。

1.1 1#、2#電弧爐兩臺設備對比分析

相同點：液壓系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、除塵器、10kV高壓小車；導電橫臂裝置、爐蓋提升裝置、爐蓋旋轉裝置、電極升降裝置、爐體傾動裝置。

不同點，見表1：

表1 1#、2#電弧爐配置差異表

1.2 1#、2#電弧爐能耗對比分析

將2019年1#、2#電弧爐的統(tǒng)計能耗（噸鋼電耗）利用Minitab分析軟件進行分析對比，1#電弧爐平均電耗781.6kW/t，2#電弧爐平均電耗768.6kW/t，1#爐電耗更高。

1.3 1#電弧爐變壓器分析

據(jù)統(tǒng)計，鑄鋼分公司2019年1#電弧爐平均每爐煉鋼爐料7.3噸，變壓器為2200kV·A，熔煉期時間平均約為1.75h。而2#電弧爐變壓器為3200KV·A，裝爐量與1#電弧爐相同，熔煉期時間約為1.3h。

以1#電弧爐實際裝料量和熔煉時間，根據(jù)變壓器容量計算公式計算：

式中，P為電弧爐用變壓器額定容量，kV·A；q為熔化每噸廢鋼料及相應的渣料并升溫所需要的電量，q≈ 410kW·h/t；G為電弧爐裝入量；tm為預期的熔化時間，h；cosψ為熔化期平均功率因數(shù)，一般功率電爐取0.82～0.85；η為變壓器有功功率利用率，η=0.75～0.80；N為熔化期變壓器功率平均利用系數(shù)，N=1.0～1.2；

此計算結果可說明現(xiàn)1#電爐變壓器容量選配偏小。

依據(jù)電爐變壓器選型“取高不取低”的原則，按計算結果查標準應選擇變壓器容量為3200kV·A。

1.4 結論

通過以上對比、分析，得出結論：（1）在相同班組及物料的前提下，2#電弧爐比1#電弧爐更節(jié)能；（2）1#電弧爐的變壓器較小，需要更換成容量3200KVA的變壓器；（3）對1#電弧爐水冷電纜、短網(wǎng)、電極升降裝置進行技術改造，節(jié)能空間更具潛力；（4）對1#電弧爐控制系統(tǒng)和電極調節(jié)進行改造，采用PLC控制、PID調節(jié)，這樣會降低設備故障率，設備更節(jié)能。

2 設備改造和效果

根據(jù)我們前期分析、研究的結果，我們對1#電弧爐進行了針對性的改造。

2.1 變壓器

將1#電弧爐2200kVA的變壓器更換成容量3200KVA，提高了熔化期的冶煉功率，縮短了冶煉時間。具體見圖1、圖2。

圖1 改善前熔化期三相有功功率

圖2 改善后熔化期三相有功功率

2.2 水冷電纜

將原有的單相三根的水冷電纜更換為單相單根水冷電纜，新電纜采用了銅鋼復合爆炸成型技術，載流量更大，水冷電纜冷卻效果得到提升，在煉鋼期間，水電纜溫度始終在正冷常值范圍內。

2.3 導電橫臂

改造前導電橫臂與水冷電纜接頭采取螺栓壓接，在煉鋼時產(chǎn)生振動，緊固易出現(xiàn)松動，易產(chǎn)生打火現(xiàn)象。改造后采取螺栓壓接，并將接頭焊接。新接頭采取焊接形式，不易松動，增加可靠性。

2.4 10kV真空斷路器

改造前，因斷路器操作頻繁，真空斷路器操作機構經(jīng)常損壞，或者真空斷路器動、靜觸頭經(jīng)常燒壞。改造后，采用ZN119-12型，操動機構為永磁操動機構，機械壽命為120000次。

2.5 電氣控制

改造前，舊控制柜內線路雜亂，電氣器件老化，控制系統(tǒng)故障率較高。改造后，采用PLC控制，控制線路簡化，設備穩(wěn)定可靠，故障率降低。

2.6 電極升降調節(jié)

改造前，采用的分離電路板，模擬電路調節(jié)電極升降。改造后，PLC替代分離電路板，采用PID調節(jié)，并將單純的電流反饋閉環(huán)控制改成根據(jù)負載阻抗閉環(huán)控制，從而使提高了冶煉時平均功率，同時還使冶煉過程中弧流更加穩(wěn)定，縮短冶煉時間。具體效果見圖3（數(shù)據(jù)來源于公司能源管理平臺實時記錄）：

圖3 改造前后熔化期瞬時功率對比

改造前的熔化期功率平均值2886KVA，改造后，熔化期功率平均值為3216KVA。改造前，熔化期波動范圍從0～2551，波動平均值為781。改造后，熔化期波動范圍系降到0～2396，波動平均值733。

3 結語

本文中所采用的電弧爐數(shù)據(jù)全部來源于鑄鋼分公司真實生產(chǎn)記錄數(shù)據(jù)，以及公司2020年新投入使用的能源管理平臺的實時數(shù)據(jù)記錄。通過對比、分析、計算，為設備改造提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐，使設備的改造更加切實可行。