保证矿热炉三相熔池功率平衡的方法及矿热炉系统

摘要

一种保证矿热炉三相熔池功率平衡的方法，包括以下步骤：将炉料均匀放入炉体的炉膛内；将三组电极伸入炉体的炉膛内，将电极的端部埋入炉料的表面以下；将三组电极对应的与三相变压器的二次绕组端的三相出线端电性连接，以通过星形连接方式为电极提供工作电压，通过电极端部与炉料的接触，使得电极对周围炉料进行埋弧放电；利用母线将三相变压器二次绕组的中性点出线端与炉体的石墨炉底电性连接，以通过母线将石墨炉底的电位钳位至与三相变压器的二次绕组的中性点相同的电位，进而保证矿热炉的电极与炉底间的电压平衡；通过调节三相电极在炉体的炉膛中的位置来实现三相电流的平衡，进而保证矿热炉三相熔池功率平衡。本发明还提供一种矿热炉系统。

说明书

技术领域

本发明涉及矿热炉冶金技术领域，尤其涉及一种保证矿热炉三相熔池功率平衡的方法及矿热炉系统。

背景技术

矿热炉是一种用来冶炼铁合金类及电石等工业初级产品的高耗能设备，传统的矿热炉的电极使用三组电极分别与变压器二次绕组的三相出线端连接，在变压器给三组电极施加工作电压时，矿热炉炉体内的炉料在电极施加的工作电压下被熔化，完成反应。

在矿热炉的炉料反应时，一般通过以下调整方式来使三相熔池功率达到相对平衡：一种是只靠人工调节电流来使三相熔池功率达到相对平衡，另一种方式是通过既调节电压平衡，又调节电流平衡的操作方法使三相熔池功率达到相对平衡。

然而，上述调整方式不能从根本上解决三相熔池功率不平衡的问题：在采用只靠人工调节电流的调整方式时，单电压经常出现不平衡现象；在采用同时调节电压平衡及电流平衡的调整方式时，由于是通过上、下移动三根电极来调节电压平衡及电流平衡，致使很难做到电压电流同时平衡，经常出现当电压基本平衡时电流不平衡，或是当电流平衡时电压又出现不平衡的现象。

发明内容

有必要提出一种保证矿热炉三相熔池功率平衡的方法。

还有必要提出一种保证矿热炉三相熔池功率平衡的矿热炉系统。

一种保证矿热炉三相熔池功率平衡的方法，包括以下步骤：

将炉料均匀放入炉体的炉膛内；

将三组电极伸入炉体的炉膛内，且将电极的端部埋入炉料的表面以下，以使电极端部与炉料接触；

将三组电极对应的与三相变压器的二次绕组端的三相出线端电性连接，以通过星形连接方式为电极提供工作电压，通过电极端部与炉料的接触，使得电极对周围炉料进行埋弧放电；

利用母线将三相变压器二次绕组的中性点出线端与炉体的石墨炉底电性连接，以通过母线将石墨炉底的电位钳位至与三相变压器的二次绕组的中性点相同的电位，进而保证矿热炉的电极与炉底间的电压平衡；

在保证矿热炉的电极与炉底间的电压平衡后，通过调节三相电极在炉体的炉膛中的位置来实现三相电流的平衡，进而保证矿热炉三相熔池功率平衡。

一种保证矿热炉三相熔池功率平衡的方法，包括以下步骤：

将炉料均匀放入炉体的炉膛内；

将三组电极伸入炉体的炉膛内，且将电极的端部埋入炉料的表面以下，以使电极端部与炉料接触；

将三组电极对应的与三个单相变压器的二次绕组端的单相出线端电性连接，以通过星形连接方式为电极提供工作电压，通过电极端部与炉料的接触，使得电极对周围炉料进行埋弧放电；

利用母线将三个单相变压器的二次绕组的中性点出线端与炉体的石墨炉底电性连接，以通过母线将石墨炉底的电位钳位至与三个单相变压器二次绕组的中性点相同的电位，进而保证矿热炉的电极与炉底间的电压平衡；

在保证矿热炉的电极与炉底间的电压平衡后，通过调节三相电极在炉体的炉膛中的位置来实现三相电流的平衡，进而保证矿热炉三相熔池功率平衡。

一种矿热炉系统，包括炉体、电极、三相变压器、母线，所述炉体包括由炉壁组成的炉膛、设置在炉膛底部的石墨炉底，所述电极为三组相同电极，所述三组电极对称设置在炉体的炉膛内，所述三组电极距离炉体的炉壁的距离相等，所述三相变压器的二次绕组端的三相出线端对应的与所述三组电极电性连接，以通过星形连接方式为电极提供工作电压，所述三相变压器的二次绕组端的中性点与所述母线的一端电性连接，所述母线的另一端与炉体的石墨炉底连接。

一种矿热炉系统，包括炉体、电极、三个单相变压器、母线，所述炉体包括由炉壁组成的炉膛、设置在炉膛底部的石墨炉底，所述电极为三组相同电极，所述三组电极对称设置在炉体的炉膛内，所述三组电极距离炉体的炉壁的距离相等，所述三组电极对应的与所述三个单相变压器的二次绕组端的单相出线端电性连接，以通过星形连接方式为电极提供工作电压，所述单相变压器的二次绕组端的中性点与所述母线的一端电性连接，所述母线的另一端与炉体的石墨炉底连接。

本发明的变压器二次绕组端采用星型接法，利用母线将变压器二次绕组端的中性点与矿热炉的炉底连接在一起，将炉底的不稳定的状态通过母线钳位至变压器二次绕组端的中性点电位，使得炉底的电位始终保持零电位，如此三相电极相对于炉底的电压达到平衡状态，三组电极的二次电流始终相等，则三相熔池的功率也达到了平衡，最终达到低耗、高效率的目的。

附图说明

图1为保证矿热炉三相熔池功率平衡的方法的流程图。

图2为矿热炉系统的一种较佳实施方式的结构示意图。

图3为矿热炉系统的另一种较佳实施方式的结构示意图。

图中：矿热炉系统1、炉体10、炉壁101、炉膛102、石墨炉底103、电极20、三相变压器30、母线50、矿热炉系统1’、炉体10’、炉壁101’、炉膛102’、石墨炉底103’、电极20’、单相变压器40、母线50’、保证矿热炉三相熔池功率平衡的方法的步骤S500～S504。

具体实施方式

参见图1，保证矿热炉三相熔池功率平衡的方法包括：

S500：将炉料均匀放入炉体的炉膛内。

S501：将三组电极伸入炉体的炉膛内，且将电极的端部埋入炉料的表面以下，以使电极端部与炉料接触。

S502：将三组电极A、B、C对应的与三相变压器30的二次绕组端的三相出线端a2、b2、c2电性连接，以通过星形连接方式为电极提供工作电压，通过电极端部与炉料的接触，使得电极对周围炉料进行埋弧放电；其中，三组电极A、B、C的电压分别由一台三相变压器的三相二次绕组来提供，在另一种实施方式中，三组电极A、B、C的电压分别由三个单相变压器的三个单相二次绕组来提供。

S503：利用母线将三相变压器二次绕组的中性点x、y、z出线端与炉体的石墨炉底电性连接，以通过母线将石墨炉底的电位钳位至与三相变压器的二次绕组的中性点相同的电位，进而保证矿热炉的电极与炉底间的电压平衡。在其他实施方式中，三个单相变压器的三个中性点x’、y’、z’连接在一起，利用母线将三个单相变压器的二次绕组的中性点出线端与炉体的石墨炉底电性连接，以将石墨炉底的电位钳位至三个单相变压器的二次绕组的中性点相同的电位。

S504：在保证矿热炉的电极与炉底间的电压平衡后，通过调节三相电极A、B、C在炉体的炉膛中的位置来实现三相电流的平衡，进而保证矿热炉三相熔池功率平衡。例如可以通过上、下移动三根电极来调节电流平衡。

参见图2，本发明提供的一种矿热炉系统，该矿热炉系统1包括炉体10、电极20、三相变压器30、母线50，所述炉体10包括由炉壁101组成的炉膛102、设置在炉膛102底部的石墨炉底103，所述电极20为三组相同电极A、B、C，所述三组电极对称设置在炉体的炉膛102内，所述三组电极A、B、C距离炉体的炉壁101的距离相等，所述三相变压器30的二次绕组端的三相出线端a2、b2、c2对应的与所述三组电极A、B、C电性连接，以通过星形连接方式为电极20提供工作电压，所述三相变压器的二次绕组端的中性点x、y、z与所述母线50的一端电性连接，所述母线50的另一端与炉体10的石墨炉底103连接。

参见图3，本发明提供的另一种矿热炉系统，矿热炉系统1’包括炉体10’、电极20’、三个单相变压器40、母线50’，所述炉体10’包括由炉壁101’组成的炉膛102’、设置在炉膛102’底部的石墨炉底103’，所述电极20’为三组相同电极A、B、C，所述三组电极对称设置在炉体的炉膛102’内，所述三组电极A、B、C距离炉体的炉壁101’的距离相等，所述三个单相变压器40的二次绕组端的出线端a2’、b2’、c2’对应的与所述三组电极A、B、C电性连接，以通过星形连接方式为电极20’提供工作电压，所述三个单相变压器40的二次绕组端的中性点x’、y’、z’通过导线相互连接，并与所述母线50’的一端电性连接，所述母线50’的另一端与炉体10’的石墨炉底103’连接。

上述保证矿热炉三相熔池功率平衡的方法及矿热炉系统中，矿热炉的三组电极A、B、C通过变压器二次绕组施加的电压对炉料进行埋弧放电时，当三组电极上因各种原因而造成电压不平衡时，导致二次电流也不平衡，则三组电极下面的熔池的功率也不平衡，如此石墨炉底的中性点的电位就会产生漂移，进而导致石墨炉底与三组电极A、B、C之间的电压不平衡，如此循环，使得三组电极A、B、C与石墨炉底之间的电压不平衡问题加重，造成炉况波动大，工艺控制难度大，产品单耗增高，通过本发明采用母线将变压器二次绕组的中性点与石墨炉底连接，将石墨炉底的电位钳位至变压器二次绕组的中性点，充分利用变压器二次绕组的中性点来控制石墨炉底的电位，如此石墨炉底始终处于零电位，三组电极相对炉底的电压始终相等，炉底电位不会产生漂移问题，能够保证矿热炉的电极与炉底间电压保持平衡，进而再通过对电流的调整，保证矿热炉三相熔池的功率达到平衡，最终达到低耗、高效率的目的。