12500kVA高碳铬铁炉技术文件.docx
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12500kVA高碳铬铁炉技术文件
12500kVA高碳铬铁炉技术文件
公司简介
*****制造有限公司是专业从事冶金设备、环保设备、电力电子设备的研究、开发、设计、销售、安装、调试、铁合金工艺服务的高科技企业。
是一家专门从事冶金和化学工业电炉设备节能新技术、新产品开发的技术型企业。
我公司结合国内外技术开发研制的新型铁合金矿热炉，采用压力环代替锥形环技术、新型水冷电缆技术及锻造铜瓦，采用变压器出线端与铜瓦一对一的新型短网结构，使设备更先进、作业率更高。
采用液压和气动技术相结合的气囊抱闸技术，PLC控制，实现带电压放，使电极装置更加安全可靠，提高了电极系统的作业率。
大水套采用无磁不锈钢后，可大幅度降低电能损耗。
采用上述新型技术与装备的矿热炉目前在国内居领先水平。
我公司开发生产的矿热炉除尘装置，主风机上采用高温耐磨技术，并采用柔性启动方式开启风机。
整套装置采用PLC控制使装置的技术性能达到国内领先水平。
公司采用国际先进的管理模式，追求科学灵活的经营方式；奉行“用户至上、服务第一”的经营宗旨和“团结进取、诚信敬业”的企业精神，不断研究开发新一代冶金电炉和环保产品，全心全意地服务于冶金和化工企业。
公司拥有一批知识层次高、业务精通、经验丰富的工程技术人员和管理人才；尊重科学、尊重人才，注重引进国际先进技术的消化吸收和科技成果的转化以及售前、售后服务；为用户提供高效可靠、节能降耗的设备。
我公司的产品已被国内多家企业采用，以其先进的技术水平、精良的制造质量和完善的售后服务，创造了良好的经济效益和社会效益，受到用户的好评和信赖。
概述
12500kVA高碳铬铁炉是我公司近几年吸收了国外设备的经验结合我国的产业政策具体情况推出的新型矿热炉，是我国矿热炉的优化产品，在国内处于领先水平。
我公司投标本项目的优势。
1、我公司多年来从事矿热炉、短网技术的研制、开发出同相逆并联的短网，修正平面布置短网，倒三角形短网，由于其具有短网阻抗低、三相不平衡系数低、功率因数高、节电效果显著。
2、通过对大电流母线附近钢构感应发热的深入研究，证明了铁合金电耗高，是因为有相当一部份电能转变为钢构的发热，根据这个理论，对旧炉型进行新设计，从而创造出新型矿热炉。
3、我们认真吸取了国外先进矿热炉的经验，将许多适合我国的经验移植在我们的新型矿热炉上，从而使我公司在矿热炉设计、制造、安装、调试上具有相当的优势。
文件一、工艺说明
一、生产工艺流程简述
1.1、参见工艺流程图。
1.2、工艺流程简述
铬矿及硅石等原料由汽车经地磅运进厂区，经分选后，合格料存放在原料场，料场同时还存有焦碳、电极糊等原料，各种原料按冶炼合金的配方要求进行配料，配料后由斜桥上料提升至主厂房的20m平台的过渡料仓内，经皮带机、料钟、行车送至料仓下料，经料管加入炉内。
炉料进入半封闭式铬铁炉，35KV电源由变压器经三相电极将电流导入炉内，电极通过与炉料间产生电弧发热传向装满炉料的炉膛，通过电弧热和电阻热，铬矿、硅石混和料得以还原成高碳铬铁合金，在整个冶炼过程中，电极上电压等级和电流强度是根据冶炼工艺参数设定的，不同的时期其电压和电流的数值也不同，即输入炉内的功率不同，电极在炉内总是稳稳地插在炉料中，气体从整个料面均匀地逸出。
电弧自始至终不外露，混匀的炉料，随料面的下降小批加入炉内，使炉内料面保持一定的高度，电极周围呈现平锥体形状，炉内还原生成的硅铬铁水存到一定的程度时，用烧穿器或圆钢打开炉眼，放出铁水及渣，除去合金中的渣子，然后在锭模中浇铸成锭。
合金锭经冷却、破碎后用平板车运往成品库。
电炉在规定的供电制度下供电。
平均电炉按间隔2小时出铁一次，每班8小时出四炉，出铁量均为10t左右。
渣要根据实际情况可出干渣或水渣。
出铁完毕后由卷扬机将铁水包车拉到浇铸间，镇静20分钟左右，天车将铁水包吊起，将铁水浇铸到地模内。
合金稍冷却后撬起，用天车吊到盛铁箱内，冷却后入库。
一台12500kVA高碳铬铁每班出铁4次，每次出铁分析一次试样，每次试样分析均要求在1小时内将结果提供炉前。
冶炼和浇注均为三班制作业，年作业天数为330天。
出水渣时，渣包由行车吊起，倾入中间渣包水淬后经过渣槽，流入渣池，再由捞渣机运往渣场。
烟尘经炉口上吸烟罩进入排尘烟道，在厂房的外侧布置袋式除尘器，出炉的烟尘经过冷却器降温进入除尘器，经处理后的烟尘排放浓度达到国家规定排放标准。
循环冷却水由循环水泵站供水，冷却水进入铬铁炉后利用落差自然回流至冷却水池，在水池中自然冷却后用水泵将水供至炉前。
二、车间工艺布置
2.1高碳铬铁炉冶炼跨见立面、平面图
本跨为多层厂房
在厂房内布置有变压器室及有关电气用房，在跨内设有2台12500kVA高碳铬铁炉；变压器跨；冶炼跨；浇铸跨；各平台布置如下表：
序号
平台层次m
主要设备
备注
1
±0.00
1×12500kVA炉体
2个出铁口档板
2个出铁口烧穿器
铁水包车、渣包车、钢轨、立式卷扬、铁水包、渣包各1套
2
+6
操作台、烟罩、短网、把持器、下料管、炉内冷却水、低压柜
二层
3
+8.52
变压器、高压柜
二层半
4
+14
液压系统
三层
5
+20
电极吊挂钢平台、加料仓、中间储料仓、皮带机
四层
6
+26.5
5t单梁吊
屋顶
为改善车间的劳动环境，电炉采用矮烟罩水冷却排烟方式，在车间中间设置吊装孔用单梁吊将电极糊、电极壳等料升到6m、14m和20m平台。
2.2浇注跨：
本跨为单层厂房，配有Q=20/5t、Lk=22.5m、Jc=40%的电动桥式起重机四台，轨面标高为+10.50m，本跨除浇注作业外，在车间两头留有铁水包修砌作业区。
铁水包按1台铬铁炉4只配备，渣包按1台电炉6只配备。
铬铁锭模每台铬铁炉按1套配备，成品铬铁入库的运送工具为轨道平板车运输。
三、成品库及原料车间
1、成品库：
铬铁合金成品库承担电炉浇注跨运来的高碳铬铁合金进行破碎、精整和存放任务，按客户的要求包装待发。
配置设备5t双梁吊车两台
1、原料库：
承担各种原料的堆放、吊装、配料、输送任务。
配置设备5t双梁吊车两台
配料系统两套
文件二设备的技术规格及说明
1、12500kVA高碳铬铁炉主要技术参数
1.1炉体技术参数
序号
技术参数
12500kVA
1
炉壳直径（mm）
Φ7800
2
炉壳高度（mm）
4300
3
炉膛直径（mm）
Φ6100
4
炉膛深度（mm）
2200
5
电极直径（mm）
Φ1050
6
电极工作行程（mm）
1200
7
电极最大行程（mm）
1800
8
电极分布圆直径（mm）
Φ2550
9
电极压放行程（mm）
500
10
出铁口数量/夹角（个）
2/164°
11
每根电极铜瓦数（块）
8
冷却水用量（t/h）450
年生产天数（d/a）330
日产量（t/d）72
年产量（t/y）23760
1.2变压器技术参数
1.2.1三相变压器
型号：
HKSSPZ-12500kVA/35kV1台
额定容量（KVA）12500，允许过载20%
冷却方式：
OFWF，强油水冷，进水温度不大于32℃，出水温度不大于55℃。
一次电压（KV）：
35
二次电压（V）134～158～173（13级压差3V）
二次额定电压（V）158
二次额定电流（kA）45.7
短路阻抗158V时＜6%，线圈内部阻抗≤5%
调压方式电动有载调压
冷却方式强迫油循环水冷
侧出线端子48个
1.3短网电气参数（按超载20%计算）
导电铜管电流密度3.06A/mm2
铜瓦与电极的接触电流密度2.02A/cm2
水冷电缆的电流密度3.76A/mm2
短网不平衡度<10%
电极电流度密度6.33A/cm2
1.4冷却水要求
水量300m3/h.台
压力0.2Mpa
冷却水水质PH6～8
总硬度<10mg/L（CaO）
悬浮性固体<10mg/L
进水温度<35℃
12500kVA高碳铬铁炉的主体设备采用矮烟罩半封闭固定式炉型。
本设计电极采用了液压吊缸升降装置，短网采用水冷电缆、水冷铜管、锻造铜瓦等。
其主体部分设备组成：
炉体、烟罩及烟囱、电极部分（包括把持器、电极升降装置，电极压放装置、液压机械抱闸、压力环装置）、烧穿系统、液压系统等；辅助设备组成：
斜桥上料系统、双梁桥式吊车、出铁系统、浇铸设备等。
2.设备的说明
2．1机械部分
2.1.1炉体
炉壳是炉体的重要组成部分，它采用16mm钢板焊接而成，炉底20mm钢板，直径为φ7860mm，高为4300mm的园柱体，炉底采用30#工字钢支撑在混凝土基础上，自然通风冷却，炉壳上设有二个出铁口。
2.1.2烟罩及烟囱
矮烟罩采用正12边形，高度为2400mm，置于炉体正上方。
烟罩设有7个φ325mm下料管,供自动加料用。
烟罩上部有二个排烟口与φ1600mm的二个水冷烟管直通二烟囱，由三通管与除尘器预留烟道接通。
主烟囱上设蝶阀控制烟的通向。
烟罩采用水冷骨架、水冷盖板结构。
每个电极周围安装有四个导向轮，用来定位电极。
炉心三电极周围均采用不锈钢隔磁技术。
烟罩侧壁由水冷金属构件立柱、四周围耐火粘土砖砌筑，烟罩侧壁三个小面设有三个操作大门，其余的九个侧壁上，各设一个小门，供人工拨料扎眼观察炉况用。
采用矮烟罩，便于实现消烟除尘，保护环境，给操作工人创造良好的工作环境。
出炉口:
集烟罩连接在主烟囱上,设有碟阀,出铁时将阀打开,烟气由主烟囱抽走.
2.1.3电极部分
2.1.3.1把持器装置
电极把持器是将变压器二次侧大电流经水冷导电铜管，水冷电缆，铜瓦传向电极，进行熔炼，并能用电极升降装置来调节电极的位置，它包括以下部分：
●把持筒
●水冷保护套
●压力环及压力环用油缸
●铜瓦
把持筒的作用，把持住的自焙电极，把保护套、压力环，铜瓦等连接起来。
把持筒下部采用无磁不锈钢，保护大套（全无磁不锈钢）、压力环采用隔磁措施。
每根电极上设8块锻造铜瓦，锻造铜瓦通过压力环上液压油缸和顶紧装置一对一顶紧铜瓦，铜瓦对电极的压力大小可调整，使对电极的抱紧压力均匀，可保证每块铜瓦与电极的抱紧力均衡一致，铜瓦与电极的接触良好，导电均匀。
把持器上部与下部由绝缘件联接，把持筒上部由台架与二个升降油缸铰联接，油缸上支座固定在四层平台的专用钢平台上。
2.1.3.2电极升降装置
电极升降装置采用吊式升降油缸（共6个）等组成，用来调节电极的位置，电极升降速度为0.5m/min，工作行程1200mm，检修行程1800mm，工作压力8～10Mpa，此装置结构紧凑，运行平稳，灵活，可靠。
2.1.3.3液压蝶簧抱闸与电极压放装置
液压蝶簧抱闸的作用是冶炼时抱紧电极，防止电极下滑，它与压放油缸的接近开关配合，可带电自动下放电极、倒拔电极。
每根电极设有单独的电极自动压放装置，由液压抱闸和二个压放油缸及上、下限位组成。
液压蝶簧抱闸是用来抱紧电极的，不进油时蝶簧抱紧电极，进油时蝶簧松开电极。
电极工作时，液压蝶簧和压力环同时抱紧电极。
只在压放电极时，才由一个抱闸和压力环配合交替松开夹紧电极与压放油缸配合完成压放动作。
2.1.4液压系统
系统包括：
●供液压动力源的电机、油泵、调压阀、单向阀、过滤器油箱及相关的液压附件等。
●各控制器回路的调压阀、电极升降回路、铜瓦夹紧回路、液压抱闸回路。
●蓄能器组，平稳系统液压压力，减少各回路相互切换时产生的液压冲击，同时可以减少电机、泵组的工作时间，延长使用寿命。
●系统工作介质为46号抗磨液压油。
升降油路
由三个二位电磁阀、调速阀、三个液控单向阀、三个同步阀，三个节流阀组成。
每组由一个电磁阀、一个调速阀、一个液控单向阀及一个同步阀和一个节流阀组成，其中液控单向阀安装在升降缸有杆腔油口位置，当油路断开时，可自动保护防止电极下降，该回路设立同步阀和节流阀能保证提升电极的两油缸同步升降，分别控制A、B、C三相电极。
铜瓦抱紧回路
由减压阀一个，二位电磁阀3个，液控单向阀3个组成，每组由一个电磁阀、一个液控单向阀组成，分别控制A、B、C三相压力环的油缸，其工作压力由减压阀调定，常态时保压，当电磁铁得电时，开启液控单向阀压力环油缸松开，从而实现电极压放，当断电后自动保压，抱紧铜瓦。
蝶簧抱闸回路
由二位电磁阀6个组成，每个电磁阀控制一个蝶簧抱闸，常态时不供油，抱紧电极所需的接触压力靠蝶开弹簧供给，当电磁铁得电时，以液压油克服弹簧力，来松开电极。
在各控制回路的油口设有手动球阀，同时在各油路出口设有压力表，以便工作时观察及检修方便。
整个液压系统由压力继电器和电接点压力的高低压限位，二级保护控制油泵电机，实现可靠的系统自动控制，能始终保证系统的正常使用压力。
2.1.5吊挂及绝缘
吊挂是固定水冷铜管，水冷电缆、铜瓦、压力环、把持器等的装置。
绝缘是通过各种绝缘板、垫、套等将各相把持筒、短网、烟罩、烟囱、油缸、油管等之间隔离及将各部分与“地”绝缘。
2.1.6短网
短网包括水冷补偿器、铜管、水冷电缆、导电铜管、锻造铜瓦及其吊挂固定装置。
变压器二次侧出线铜管与水冷铜管之间，采用水冷电缆的补偿器可以消耗热膨胀，缓冲电动力对设备的影响。
从变压器至铜瓦采用一对一水冷却方式，变压器二次侧出线端子采用交错排列，三相均采用同向逆并联，短网往返电流双线制布置，互感补偿磁感抵消。
水冷铜管导电铜管均采用厚壁铜管，中间用水冷电缆相连，并采用都是冷水进入水冷电缆的新工艺，水冷电缆不易产生水垢而造成堵塞水路，使短网在低温中运行，大大减少短网导电时产生的热量损失，减少电抗值。
水冷电缆与铜管的联结选用扣压式联接，可减少接触电阻。
同时，铜管采用氩弧焊接工艺，成型美观、密致，能有效地减少阻抗值，增大短网导电率。
采用以上新工艺、新技术能有效地提高短网入炉功率，短网的作业率。
2.1.7冷却水系统
冷却水系统是对处于高温条件下工作的构件：
短网、压力环、保护大套、炉壳、烟罩、烟囱等进行通水冷却的装置。
为检修方便，短网、压力环等水路专门设有排放水装置，用于抢修、检修或提铜瓦时，可快速排掉管内存水。
冷却水系统包括进、回水分配器集水槽、压力表阀门、管道、胶管等组成，供水压力为0.3Mpa，用水量为300t/h的装置（包括变压器油水冷却器用水量）。
2.2电气部分
12500kVA铬铁炉的电气设备由35kV高压供电系统、电炉变压器、短网、电极升降控制系统组成。
●变压器：
采用低损耗节能型矿热炉变压器,侧出线，电动有载调压，强迫油循环水冷，阻抗电压4～6%，。
并且有体积小、重量轻、过载能力强等优点。
高压供电系统
●基本组成
35kV电源架空引至厂区，由穿墙套管引入高压室，由顶部进入PT柜，PT柜主要装有高压进线隔离开关，电压互感器，氧化锌避雷器，电源再引至高压配电主柜，该柜内装有真空断路器，电流互感器等。
●高压开关柜主要参数
额定电压35kV50HZ三相
操作电源AC380V
出线方式顶出
保护等级IP20
●隔离开关
额定电压35kV/50HZ
额定电流1000A
操作方式手动
●电压互感器
额定电压（35000V/√3）/（100V/√3）/（100V/√3）
一次绕组额定电压35000/√3V
二次绕组额定电压100/√3V
剩余绕组额定电压100/√3V
容量小于150VA
三相三绕组电压互感器连接组为YO/YO/Δ-12-11（剩余电压绕组接成开口三角形）
●真空断路器
型号：
ZN12-35/1250-25
操作方式：
电动操作
操作电源电压DC220V
●电流互感器
额定电压35kV
变比300A/5A
电流互感器级次组分0.5/10P级
●氧化锌避雷器
系统标称电压35kV
避雷器额定电压42kV
避雷器持续运行电压23.4kV
基本功能
在高压室每台炉子设三面高压柜，一个是PT进线柜，内装氧化锌避雷器，另一个是装有高压真空断路器的控制柜，由它向电炉变压器的高压绕组送电,还有一面阻容吸收柜。
氧化锌避雷器既做大气过电压保护，又做真空断路器在分、合电炉变压器时产生的操作过电压保护。
真空断路器既可在高压柜的柜面操作，也可在主控室进行合、分闸操作，隔离开关在高压室手动操作。
高压柜上能显示高压电压及电流，并装有电能计量和保护装置。
●车间动力
车间操作室设置操作台一面、车间动力配电柜一面、PLC柜一面。
操作台仪表板配置电流表三只、一次侧电压表三只、二次侧电压表三只及各故障指示灯。
操作面板主要控制三相电极的升降、自动压放、手动压放及高压柜的分合闸。
车间动力配电柜分别向液压站、主变室、卷扬机、桥式起重机、立式卷扬机、布料车、车间各层照明配电箱送电并配置两套车间备用电源，分别为30kVA、15kVA。
三楼液压站设置控制柜一面、实现现场阀体操作及液压站的起停，方便检修。
12500kVA高碳铬铁炉三楼设置10台插板阀操作箱。
车间动力管线敷设方式采用塑料电力电缆和控制电缆沿扁铁吊架明敷，局部需引至设备附近的电缆采用穿管明敷。
●照明
车间照明电源由车间配电柜引至各层照明配电箱上，集中控制。
各灯具开关就近安装于灯具附近。
2.3辅助设备
2.3.1配料、上料系统
采用抓斗，将成品铬矿、硅石、焦碳等按配料比分别卸入到8个配料仓内。
每个配料仓下口设一台皮带机。
由料仓上传感器称量后，卸到配料皮带上，将料输送到上料斜桥上的小车内，由斜桥卷扬机将小车内的混合料运至20m平台的中间料仓，经由皮带机、料钟用吊车将料卸到加料仓内。
整个配料、上料系统采用PLC控制自动控制。
2台矿热炉所用的电极糊和电极壳用吊车运送。
2.3.2自动加料系统
20m平台设置8个加料仓，共8根下料管。
其中，中心料管1根；三个大面共设6根加料管。
1根料管为下到6m平台上的附加料管。
加料仓体积为2.6m3，固定在20m平台上共16个；每个加到炉内的料仓下配用全密封液压插板阀一台。
液压阀的操作按钮，按料管的编号悬挂在炉台上，加料工在炉前操作，可以根据炉内的情况加料，操作方便，加料可靠。
2.3.3出铁、出渣系统
出铁系统由烧穿器、出铁口挡板、铁水包、渣包、运包车、轨道、卷扬机组成。
由烧穿器烧开铁口，渣铁经出铁口流到铁水包，铬铁合金沉入铁水包底，渣浮在铁水包上面，铁水包满后，渣从铁水包长嘴溢流入铸钢渣包。
采用卷扬机将运包车、渣包车拉到浇注间，由天车将渣包，吊起运至中间渣包，将液态渣倒入中间渣包内，流入水淬渣槽，水淬后冲入水渣池内，由5t抓斗将水渣捞出运走。
若出干渣，把渣包吊下冷却后吊出，运走即可。
2.3.4浇铸系统
铁水包在包车上，镇静20分钟后，用20/5t桥式吊车，吊起，采用下浇铸，浇注到地模内，待铬铁合金凝固、冷却、脱模、破碎、精整后入库。
执行的相关标准
设备制作、安装、验收标准原则上以乙方提供的图纸为准。
制作安装过程中执行标准
GB50056-93电热设备电力装置设计
GB10067-1-88电热设备基本技术条件通用部分
GB10067.7.2-88电热设备基本技术条件矿热炉部分
GB5959.1-86电热设备的安全通用部分
设备的验收按冶金机械设备安装工程施工及验收规范执行。
文件三、人员的培训
●培训的内容及对象：
乙方在安装时，要求甲方配备适合的机修、电修、液压操作人员。
●为了使甲方相关人员很快熟悉设备的使用、维护等，最大限度的发挥设备的功能，乙方在设备投运前一个月协助甲方对操作人员的培训。
●培训的人员：
机修人员、电操人员、液压操作人员等。
●在设备安装的过程中甲方的机修人员应跟随安装全过程，特别是重点部件的安装，熟悉该设备工作原理，设备组成及设备主要结构，便于生产后的维修。
●电操人员是生产的主体，对他们的培训尤其重要，对他们的培训时应该理论加实践，应牢记相关的《电操工操作规程》，并在设备冷、热调试时现场对其培训。
使设备在一个稳定的环境中运行。
●液压操作人员应该具有相关的液压知识，对他们的培训着重于动手能力和解决实际问题的能力。
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