[科普中国]-矿热炉

矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉。它主要用于还原冶炼矿石，碳质还原剂及溶剂等原料。主要生产硅铁，锰铁，铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金，是冶金工业中重要工业原料及电石等化工原料。矿热炉变压器的负载连续、平稳，阻抗电压低，调压级数较多，级差较小过载能力强。可分为有载、无励磁调压两种。一般前几级恒容量输出，后几级恒电流输出。

简介矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉。它主要用于还原冶炼矿石，碳质还原剂及溶剂等原料。主要生产硅铁，锰铁，铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金，是冶金工业中重要工业原料及电石等化工原料。

其工作特点是采用碳质或镁质耐火材料作炉衬，使用自培电极。电极插入炉料进行埋弧操作，利用电弧的能量及电流通过炉料的，因炉料的电阻而产生能量来熔炼金属，陆续加料，间歇式出铁渣，连续作业的一种工业电炉。矿热炉变压器的负载连续、平稳，阻抗电压低，调压级数较多，级差较小过载能力强。可分为有载、无励磁调压两种。一般前几级恒容量输出，后几级恒电流输出1。

结构特点矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉。主要由炉壳，炉盖、炉衬、短网，水冷系统，排烟系统，除尘系统，电极壳，电极压放及升降系统，上下料系统，把持器，烧穿器，液压系统，矿热炉变压器及各种电器设备等组成。

根据矿热炉的结构特点以及工作特点，矿热炉的系统电抗的70%是由短网系统产生的，而短网是一个大电流工作的系统，最大电流可以达到上万安培，因此短网的性能决定了矿热炉的性能，正是由于这个原因，因此矿热炉的自然功率因数很难达到0.85以上，绝大多数的炉子的自然功率因数都在0.7~0.8之间，较低的功率因数不仅使变压器的效率下降，消耗大量的无用功，且被电力部门加收额外的电力罚款，同时由于电极的人工控制以及堆料的工艺，导致三相间的电力不平衡加大，最高不平衡度可以达到20%以上，这导致冶炼效率的低下，电费增高，因此提高短网的功率因数，降低电网不平衡就成了降低能耗，提高冶炼效率的有效手段。如果采取适当的手段，提高短网功率因数，可以达到以下的效果：

(1) 降低电耗5~20%；

(2) 提高产量5%~10%以上1。

方法原理一般情况下为了解决矿热炉功率因数低下的问题，我国一般采用电容补偿的方式来解决，通常是在高压端进行无功补偿，但是由于高压端补偿不能解决三相平衡的问题，而且由于短网的感抗占整个系统感抗的70%以上，因此高压端补偿并没有达到降低短网系统感抗，提高短网功率因数。增加变压器出力的目的，仅仅是对供电部门有意义。

因此也有部分单位在新建炉子上采取了高低压同时进行无功补偿的措施，来解决以上的问题，在短网端进行补偿能够大幅提高短网端的功率因数，降低电耗，针对炉变低压侧短网的大量无功消耗和不平衡性，兼顾有效提高功率因数而实施无功就地补偿技术改造，从技术上来讲是可靠、成熟的，从经济上来讲，投入和产出是成正比的。在矿热炉低压侧针对短网无功消耗和其布置长度不一致导致的三相不平衡现象而实施的无功就地补偿，无论在提高功率因数、吸收谐波，还是在增产、降耗上，都有着高压补偿无法比拟的优势。但是由于成本较高，同时由于工作环境恶劣，因此寿命受到极大的影响，同时短网低压端无功补偿也带来了谐波增加，因此又必须采取措施来抑制3~7次谐波，从而使投入加大，投资回收周期加长，同时后续维护费用高，综合效益不佳。一般仅适用于新建炉子2。

未来方向1.矿热炉向高功率、大型化方向发展，为了提高热效率，提高生产率和满足功率集中冶炼的工艺要求;

2.采用低频(0.3-3Hz)冶炼，可节省和提高产品质量。

3.设置有排烟除尘及能源回收装置。

4.开发空心电极系统，较小颗粒精细料可从空心电极加入，节省能源，节省电极消耗，稳定熔池。

5.采用炉体旋转结构。

6.研制开发适合各种矿热炉工艺要求得计算机工艺软件系统，指导冶炼，使冶炼达到最佳状态。从而提高产品质量，降低能耗及提高产量3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学