电弧炉炼钢节能减排技术及措施优化

为了提高电弧炉炼钢的竞争力，充分发挥其优越性，电弧炉工作者在冶炼实践中，开发和应用了诸多节能减排技术，主要体现在以下几点：

1.节约能耗 电弧炉冶炼过程中的能量来源主要有两方面：一是取自电器线路上的能量，这是整个电弧炉冶炼过程中的主要能量，占总能量的85%左右；二是入炉原料的物理热和放热化学反应所产生的热量，占总输入能量的15%左右。因此，电弧炉节约能耗主要从电能、物理能和化学能三方面研究。提高供电效率及功率因数和合理利用原料物理能和反应化学能可减少电能消耗。表2-12列出了相关的节约能耗技术措施。

表2-12 电弧炉炼钢节约能耗技术措施

2.提高生产率，缩短冶炼周期 在设备和供电参数确定的情况下，缩短冶炼周期，提高生产率对于节能减排具有重要意义。冶炼周期由通电时间和非通电时间组成，缩短冶炼周期，首先是强化电弧炉本身的冶炼能力，从能量平衡的角度来缩短通电时间。除表2-12所示技术措施外，采用超高功率供电对缩短通电时间效果明显。对于缩短非通电时间，采用偏心炉底出钢和炉外精炼来优化冶炼工艺流程；生产中确保设备正常运行，提高其自动化和智能化水平，缩短装料、检测等辅助作业时间。表2-13是电弧炉炼钢缩短冶炼周期技术措施。

表2-13 电弧炉炼钢缩短冶炼周期技术措施

3.提高钢水质量 电弧炉炼钢的任务是向炉外精炼装置或后续铸造工艺提供合格钢水。钢水的终点控制和杂质、气体含量是炼钢工作者最关心的问题。为确保钢水质量需要从原料、冶炼和出钢这一完整的工艺过程进行严格控制。在原料方面，除废钢外，提倡使用直接还原铁和热压块铁等固体炉料和热装铁水，这些炉料成分明确，质量均匀，基本没有残余元素，有利于钢水质量控制。冶炼过程中主要是对装备和操作进行严格把控。为了提高钢的质量，稳定炉外精炼装置的合金收得率和简化操作，对初炼钢水的要求之一是无渣出钢，偏心炉底出钢可以满足这一要求。相关技术措施见表2-14。(www.xing528.com)

表2-14 电弧炉炼钢提高钢水质量技术措施

4.降低物料消耗 电弧炉炼钢过程中，除了电能的消耗外，电极和耐火材料的消耗是电弧炉的重要经济指标，也是影响炼钢成本的重要因素。针对电极消耗方式，一方面研制高质量电极和采用新技术，如开发涂层电极、浸渍电极及水冷复合电极来降低电极侧面消耗；另一方面是电极调节系统，精准的控制系统可以减少电极端部消耗。另外，采用直流电弧炉冶炼，它所需电极仅为交流的1/3。为了减少热负荷增大对炉体耐火材料的损伤，采用水冷炉壁、炉盖技术。由于这一技术对炉体渣线部位的作用有限，运用泡沫渣技术实现埋弧操作可以提高整体炉衬寿命，降低耐火材料消耗。两者配合使用既可充分利用水冷炉壁提高炉体寿命，又使高电压、小电流长弧供电成为可能，发挥了超高功率早期供电的优越性。具体措施见表2-15。

表2-15 电弧炉炼钢降低物料消耗措施

5.余能利用 电弧炉采用强化冶炼技术，增加辅助能源后，排出炉外的烟气温度升高。废钢预热和余热锅炉正是利用烟气的余热为生产、生活服务。废钢利用烟气预热，既体现了冶炼过程的余能利用，又增加了入炉原料的物理热，减少电能消耗。部分预热方式还可捕获烟气中的尘粒，为后续烟气利用和净化创造有利条件。烟气余热锅炉相对于废钢预热装置，设备简单稳定，吸收热量大，效率高。

6.减排环保 电弧炉冶炼过程对环境的影响主要是粉尘和电网公害。电弧炉烟气中的粉尘含量远远大于国家规定标准，在放散前必须经过净化处理。根据烟气温度分为低温和高温处理技术。低温处理主要是除尘方法的选择，而高温处理重点是高温处理器材质的选择。采用高阻抗和直流供电技术既可以提高供电效率又可以减少电网公害。高阻抗技术是在电弧炉变压器的一次侧串联电抗器，保证电弧连续稳定燃烧和限制短路电流，减少电弧炉对电网的干扰和对人体的危害。强大交变电流的冲击加重电网电压闪烁，直流供电则避免这一点，并且电流不存在集肤效应和邻近效应，电流在石墨和导电体截面分布均匀，电弧稳定，冶炼平稳。