一種三相交流礦熱爐的料面控制方法與流程

本發明涉及三相交流礦熱爐操作控制技術領域，尤其涉及一種三相交流礦熱爐的料面控制方法。

背景技術：

目前單臺三相變壓器供電的三相交流礦熱爐，均采用三相一次電流、一次功率、電極電流、電極電壓基本對稱、料面高度一致的控爐方式操作。盡管變壓器本身參數對稱，由于三相變壓器供電時相對于電爐三相電極供電短網路徑的長短相差較大，導致短網壓降相差較大，在變壓器一次電流相同的情況下，三相電極的實際運行電壓相差較多，最高電壓偏差可能接近30％，造成距離變壓器距離較遠的弱相電極坩堝小、料層厚、料面透氣性差，料層與坩堝功率分配嚴重失衡，導致電爐長期處于入爐功率低、爐況差、物料電極糊消耗高、產量低、刺火嚴重、工人操作強度大、電爐整體效率低的狀態下運行，嚴重影響了產量、質量與消耗。

技術實現要素：

(一)要解決的技術問題

本發明的目的是提供一種三相交流礦熱爐的料面控制方法，解決現有三相交流礦熱爐采用的料面高度一致的控爐方式所存在的電爐入爐功率與電爐效率低，電爐產量低，物料消耗大的問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種三相交流礦熱爐的料面控制方法，具體包括如下步驟：

通過下料管和布料器向爐內持續加料，使強相電極與弱相電極之間形成料面高度差，且強相電極處的料面高度高于弱相電極處的料面高度；

在加料過程中，查看強相電極處的火焰強度與弱相電極處的火焰強度是否一致；

若火焰強度一致，則加料時保持原有的強相電極與弱相電極之間的料面高度差；

若強相電極處的火焰強度大于弱相電極處的火焰強度，則加料時調整強相電極與弱相電極之間的加料量，增大強相電極與弱相電極之間的料面高度差，直至火焰強度一致；

若強相電極處的火焰強度小于弱相電極處的火焰強度，則加料時調整強相電極與弱相電極之間的加料量，降低強相電極與弱相電極之間的料面高度差，直至火焰強度一致。

具體地，強相電極與弱相電極之間的料面高度差為200～400mm。

進一步地，所述的三相交流礦熱爐的料面控制方法還包括：

分別在強相電極與弱相電極周圍設置料堆，其中設置在強相電極周圍的料堆高度高于設置在弱相電極周圍的料堆高度；

通過查看爐內火焰情況判斷強相電極周圍是否發生刺火；

若強相電極周圍發生刺火，則加料時增加強相電極周圍的料堆高度，同時增大強相電極與弱相電極之間的料面高度差。

具體地，設置在強相電極周圍的料堆高度為280～320mm，設置在弱相電極周圍的料堆高度為180～220mm。

進一步地，所述的三相交流礦熱爐的料面控制方法還包括：

通過查看強相電極與弱相電極的火焰強度或電流值或電壓值，判斷強相電極與弱相電極周圍的料面透氣性；

若強相電極的電流值大于預設電流值，或強相電極的電壓值小于預設電壓值，或強相電極處的火焰強度小于弱相電極處的火焰強度，則判定強相電極周圍的料面透氣性差；

若弱相電極處的火焰強度小于強相電極處的火焰強度，則判定弱相電極周圍的料面透氣性差。

具體地，當強相電極周圍的料面透氣性差時，降低強相電極周圍的料面高度，降低強相電極與弱相電極之間的料面高度差，同時對強相電極周圍的料面進行搗爐處理，用以增加強相電極周圍料面的透氣性。

具體地，當弱相電極周圍的料面透氣性差時，降低弱相電極周圍的料面高度，增加強相電極與弱相電極之間的料面高度差，同時對弱相電極周圍的料面進行搗爐處理，用以增加弱相電極周圍料面的透氣性。

進一步地，所述的三相交流礦熱爐的料面控制方法還包括：

檢測爐內蘭炭比電阻，當蘭炭比電阻高于預設值，則加料時提高爐心處配碳比例，同時減少電極外圍處配碳比例。

進一步地，所述的三相交流礦熱爐的料面控制方法還包括：

在三相交流礦熱爐內布置三相電極時，使三相電極的中心位置偏離三相交流礦熱爐的幾何中心位置50～200mm，其中強相電極的布置位置靠近三相交流礦熱爐的幾何中心位置，弱相電極的布置位置遠離三相交流礦熱爐的幾何中心位置。

(三)有益效果

本發明的上述技術方案具有如下優點：

本發明提供的三相交流礦熱爐的料面控制方法，采用與電氣特性一致的傾斜料面，也即在加料時提高強相電極處的料面高度，降低弱相電極處的料面高度，使得強相電極與弱相電極之間形成料面高度差，從而促使電流深入爐底，保證合理的料層與熔池功率分配，使強、弱相電極都朝著有利于產品轉化的方向發展，降低能耗，使三相電極爐底工況均得到改善，入爐功率大幅度提高，增產效果明顯。而且采用本發明所述的方法，能夠使電爐朝著有利于電極石墨化，有利于消耗與自焙平衡發展，從而使得電極易于操控。

本發明提供的三相交流礦熱爐的料面控制方法，在不對三相變壓器供電的電爐進行單相改造與短網改造的情況下，能夠提高電爐入爐功率與電爐效率，提高電爐產量，降低物料消耗，降低工人操作強度，改善高溫工作環境。

附圖說明

圖1是本發明實施例三相交流礦熱爐的料面控制方法的料面布置示意圖；

圖2是本發明實施例三相交流礦熱爐的料面控制方法的三相電極布置示意圖。

圖中：1：強相電極；2：弱相電極；3：爐底；4：爐墻；5：電弧區；6：料層；7：變壓器；8：短網；9：三相交流礦熱爐。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明實施例提供了一種三相交流礦熱爐的料面控制方法，如圖1所示為采用本發明所述方法進行料面控制時三相交流礦熱爐的料面布置示意圖。

在本發明中，三相交流礦熱爐內布置有三根電極，其中定義三根電極中運行電壓最高、輸出有功功率最大的一根電極為強相電極，則另外兩根電極為弱相電極。

本發明實施例提供的三相交流礦熱爐的料面控制方法，具體包括如下步驟：

通過下料管和布料器向爐內持續加料，使強相電極與弱相電極之間形成料面高度差，且強相電極處的料面高度高于弱相電極處的料面高度。

在加料過程中，查看強相電極處的火焰強度與弱相電極處的火焰強度是否一致。

若火焰強度一致，則加料時保持原有的強相電極與弱相電極之間的料面高度差。

若強相電極處的火焰強度大于弱相電極處的火焰強度，則加料時調整強相電極與弱相電極之間的加料量，增大強相電極與弱相電極之間的料面高度差，直至火焰強度一致。

若強相電極處的火焰強度小于弱相電極處的火焰強度，則加料時調整強相電極與弱相電極之間的加料量，降低強相電極與弱相電極之間的料面高度差，直至火焰強度一致。

其中，強相電極與弱相電極之間的料面高度差優選設置為200～400mm，在此料面高度差范圍時，三相交流礦熱爐能夠達到最佳的工作狀態。

本發明采用與電氣特性一致的傾斜料面進行爐內料面控制，由于電爐電氣特性不對稱，通過操作控制不可能根本改變，因此電爐操作工藝上需要在保證一定對稱度的情況下，朝著適應強弱相的特點改變，也即爐內整體料面不要過度追求一致，應該適當增加強相電極料面高度，提高強相運行電流，增加強相對強相的功率輸出，順應強弱相電流差異。采取強相電極的料面高度高于弱相電極的料面高度的方式進行三相交流礦熱爐的料面操作控制，能夠保證合理的料層與熔池功率分配，使強弱相電極都朝著有利于產品轉化方向發展，是降低能耗的最佳手段，這一料面與電極操作工藝經過電爐試運行，三相電極爐底工況均得到改善，入爐功率大幅度提高，增產效果明顯，而且料面與電極操作工藝改變后，電極糊消耗開始下降，電爐朝著有利于電極石墨化、有利于消耗與自焙平衡發展，從而使得電極易于操控。

進一步來說，本發明所述的三相交流礦熱爐的料面控制方法還包括：

分別在強相電極與弱相電極周圍設置料堆，其中設置在強相電極周圍的料堆高度高于設置在弱相電極周圍的料堆高度。

通過查看爐內火焰情況判斷強相電極周圍是否發生刺火。

若強相電極周圍發生刺火，則加料時增加強相電極周圍的料堆高度，同時增大強相電極與弱相電極之間的料面高度差，直至刺火消除。

具體地，設置在強相電極周圍的料堆高度為280～320mm，設置在弱相電極周圍的料堆高度為180～220mm，在強相電極周圍的料堆高度與弱相電極周圍的料堆高度采用此范圍時，能夠最大限度的減少和消除刺火的發生。

進一步來說，本發明所述的三相交流礦熱爐的料面控制方法還包括：

通過查看強相電極與弱相電極的火焰強度或電流值或電壓值，判斷強相電極與弱相電極周圍的料面透氣性。

若強相電極的電流值大于預設電流值，或強相電極的電壓值小于預設電壓值，或強相電極處的火焰強度小于弱相電極處的火焰強度，則判定強相電極周圍的料面透氣性差。此時，需要降低強相電極周圍的料面高度，降低強相電極與弱相電極之間的料面高度差，同時對強相電極周圍的料面進行搗爐處理，用以增加強相電極周圍料面的透氣性。

若弱相電極處的火焰強度小于強相電極處的火焰強度，則判定弱相電極周圍的料面透氣性差。此時，需要降低弱相電極周圍的料面高度，增加強相電極與弱相電極之間的料面高度差，同時對弱相電極周圍的料面進行搗爐處理，用以增加弱相電極周圍料面的透氣性。

進一步來說，當爐料比電阻、幾何尺寸發生變化，影響電爐做工分配時，可以通過調整電爐中心與電爐周邊爐料的配碳比，調整電爐料層與熔池的功率分配，確保電爐的最優運行工況。例如，檢測爐內蘭炭比電阻，當蘭炭比電阻高于預設值10％時，如果當前爐況為理想爐況，則蘭炭比電阻提高后，將導致料面電阻增大，加熱功率下降，影響爐況順行，此時則需要提高爐心處配碳比例5～10％，維持爐心加熱功率與化料速度基本不變，同時相應減少電極外圍配碳比例5～10％，維持總體配比不變，確保產品標號穩定，使得電爐運行電流、電壓，入爐功率波動幅度最小，確保電爐運行在最優工況。

此外，為了確保通過本發明所述方法進行三相交流礦熱爐的料面控制時的安全性，對于三相變壓器供電的新建或者大修電爐時，在三相交流礦熱爐內布置三相電極時，使三相電極的中心位置偏離三相交流礦熱爐的幾何中心位置50～200mm，如圖2所述，其中強相電極的布置位置靠近三相交流礦熱爐的幾何中心位置，弱相電極的布置位置遠離三相交流礦熱爐的幾何中心位置，從而使三相交流礦熱爐的幾何中心與電氣中心更加一致。

在三相交流礦熱爐工作時，強相電極的工作電壓遠高于弱相電極的工作電壓，有時甚至高出30％多。當按照同一料面高度控爐時，弱相電極由于電壓低，電極坩堝小，弱相電極的料面厚度遠高于強相電極周圍的料面厚度度，因此料面透氣性差，爐氣與爐料的換熱強度低，大部分爐氣集中從強相電極附近逸出。采用本發明所述方法，提高強相電極的料面高度、降低弱相電極周圍的料面高度后，就可以增加弱相電極附近的爐氣通量，提高爐氣加熱熱能占比，降低弱相電極的料面加熱電能比例，提高爐底電弧功率比例，達到提高電爐效率的目的。

采用本發明進行三相交流礦熱爐的料面控制，打破了原有對變壓器三相電壓、電流的平衡控制工藝，提高了強相電極的運行電壓和運行電流。與原來的平衡控爐相比，強相電極可以穩定的工作在變壓器允許的工作電流上限，而不必過多遷就弱相電壓電流數據，降低了電爐短網損耗。實現了在合理降低弱相電極電流的情況下，提高了弱相電極的運行電壓，提高了弱相電極的運行有功。由于弱相電極的電壓提高限制因素是爐底溫度，因此只要保證弱相電極的爐底溫度，就處于合理的調節范圍內。

綜上所述，本發明提供的三相交流礦熱爐的料面控制方法，在不對三相變壓器供電的電爐進行單相改造與短網改造的情況下，能夠有效提高電爐入爐功率與電爐效率，提高電爐產量，降低物料消耗，降低工人操作強度，改善高溫工作環境。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。