Конструкция, методика расчёта рудовосстановительной печи для производства ферросплавов (стр. 3 из 4)
Новые требования энергосистемы о соблюдении потребителем
обусловливает oзначение электропечных агрегатов установками компенсации реактивной. мощности (УПК) продольно-или поперечно-емкостной.
Кардинально решить проблему повышения коэффициента мощностиможно лишь за счет перевода печей на питание токами пешменной
частоты или постоянным током.
Ближайшие 15-20 лет предполагается дальнейшее укрупнению
электропечных агрегатов до мощности 100-160 MB.A совершенствование конструкций закрытых печей их герметизация о применением различных методов интенсификации плавки (сдувание газа и пыли, загрузка мелочи через полые электроды, сжигание газа под оводом |применение выпрямленного тока плазменного нагрева и т.д.).
3.1 Определение мощноститрансформатораи электрических параметров печи
Расчет рудовосстановительных печей ведут обычно по заданной мощности, но иногда ее надо определить. Исходными данными для этого служат требуемая производительность и удельный расход электрической анергии на I т продукта. Последний не является величиной строго постоянной и колеблется в зависимости от качества шихтовых материалов и размеров печи. Для расчета принимающий, высший удельный расход энергии, что позволяет иметь запас для увеличения производительности.
Эти исходные данные необходимы для определения годового потребления активной электроэнергии ( W,квт.ч) на одной РВН
(2.1)где WyдG- удельный расход электроэнергии, квт.ч/т;
G- - годовая производительность печи, т Активная мощность (Ра, кВт) проектируемой печи
(2.2)где
- коэффициент, учитывающий время на планово-предупредительные работы ~0,985; 
- то же, на средний ремонт, ~ 0,98; 
- то же, на капитальный ремонт, ~ 0,96; 
- коэффициент использования установленной мощности~0,95; 365x24 - число календарных часов в году.Полезная мощность (Рпод., кВт), выделяемая электрическим током в сопротивлении ванны
(2.3)Анализ баланса мощности действующих ферросплавных печей непрерывного действия дает следующие значения электрического к.п.д»
(
)а) бесшлаковые процессы
0,83-0,86 - для печи с открытой ванной,
0,87~0,90 - для печи с закрытой ванной при мощности10-30 МВА, 0,90-0,"2 - для печи с закрытой ванной при мощности60-75 МВА; б)шлаковые процессы
0,90-0,92 - для печи с круглой ванной,
0,08 -для печи с прямоугольной ванной.
Электрический к.п.д. ферросплавных печей периодического действия составляет 0,87-0,95.
Полезная мощность на один электрод (Рпол.фкВт)
(2.4) где n - число электродов, выбираемых по минимальным затратам.Тенденция дальнейшего увеличения производства ферросплавов и других продуктов рудовосстановительных печей неизбежно приведет к росту единичных мощностей печных установок. Однако темпы этого роста и выбор типа установки для любого конкретного предприятия связаны со стремлением снизить капитальные и эксплуатационные затраты на тонну ферросплавов, обеспечить приемлемые условия труда и непрерывность работы печей и цеха. Такой выбор основывается на технико-экономической оценке показателей электропечей. Например, из установленной зависимости удельных приведенных затрат от мощности печи и количества электродов (n) следует, что:
- в диапазоне до 60-80 МВА неоспоримые преимущества имеет трехэлектродная печь (n=3) благодаря простоте конструкции и обслуживания;
- шестиэлектродная печь (n=6) может успешно применяться в диапазоне мощностей 60-100 МВА;
- при более высоких значениях мощности значительными преимуществ
вами обладает двенадцатиэлектродная кольцевая печь (n =12).
Общепринятой методики выбора электрических параметров ферро сплавной печи не разработано и их выбирают, исходя из принципа подобия параметров, характерного для хорошо работающих "образцовых" печей, некоторые эксплуатационные показатели которых приведены в таблице I.
Таблица I.
Эксплутационные показатели «образцовых» ферросплавных печей
| Сплав Ферросилиций: |  | С |  |  |
| 45%-ный 65%-ный 75%-ный | 0,840,80-0,910,84 | 5,1-5,25,55,4 | 4,9-65,1-5,55,5-5,6 | 400560430 |
| Ферросиликохром Углеродистый Феррохром 0,87 7,7 6,7 350Силикомарганец 0,80 9,6 5,5-5,6 310Углеродистый Ферромарганец 0,78 7,8 4,7 240Силикокальций 7,1 12 530 | ||||
Исходя из принципа сходимости с практическими данными наиболее рационален метод А.С.Микулинского, согласно которому полезное фазовое напряжение (Uпол.ф,В) равно:
где м и с - постоянные коэффициенты, характеризующие определенный тип процесса.
Коэффициент характеризует распределение мощности в ванне печи в зависимости от вида процесса. Для бесшлаковых процессов с преобладающим объемным распределением энергии, значение т следует принимать рапным 0,33, а для многошлакоиых (шлаковых) процессов с преобладанием распределении мощности по поверхности м=0,25.
Значения коэффициента С, определенные статистической отработкой показателей действующих печей и зависимые от видавыплавляемого продукта, приведены в табл.1.
Ток (рабочий) в электроде (кА)
(2.6)Номинальная мощность печи
(кВА) равна: 
(2.7)где
- коэффициент мощности (табл.1). При выборе значения необходимо иметь в виду следующее. С ростом мощностей рудовосстановительных печей увеличение тока значительно опережает рост рабочих вторичных напряжений. При этом резко возрастает индуктивная составляющая падения напряжения, а следовательно, понижается печной установки. Для обеспечения высоких электротехнических показателей на печах мощностью свыше 16,5 MB.А применяют установки поперечной и продольной емкостной компенсации реактивной мощности (УПК),которые позволяют поднять значение до 0,9-0,96.Номинальную мощность трансформатора Sтp(кВА) принимают из соотношения
Sтp- (1,2
S' (2.8)Превышение Sтp над S' вызвано необходимостью иметь резерв мощности, осваиваемый после длительного периода эксплуатации расчет улучшения технологического процесса, подбора новых шихтовых материалов и др.
Номинальная мощность трансформатора, определенная по формуле (2.8) сравнивается с принятым в СССР размерным рядом мощностей рудовосстановительных печей: 2,5;3,5; 4,5; 7,5; 10,5; 16г6;24,0; 33,0; 43,0; 63,0; 72,0; 100,0; 150,0; 250,0; 400,0; МВ.А. При этом принимается ближайшая мощность трансформатора ( Sтp).
Линейное рабочее напряжение (uл ,В) в точке соединения пакета короткой сети с выводами печного трансформатора равно:
(2.9)где К- поправочный коэффициент, учитывающий схему соединения вторичных обмоток трансформатора. Если обмотки соединены го схеме треугольник,
, по схеме звезды К= 
, по однофазной схеме (когда обмотки трансформатора независимости друг от друг K=2.Для выбора ступеней напряжения трансформатора принимают интервал вторичных линейных напряжений (В):
от низшего
(2.10)до высшего
(2.11)Перепад напряжений между ступенями равен, В:
(2.12)Номинальный ток вовторичной обмотке печного трансформатора,
1ном (кА)
(2.13)3.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАМЕТРА ЭЛЕКТРОДА
ГЕОМЫТРИЧЬСКИХ РАЗМЕРОВ ВАННЫ ПЕЧИ.
Диаметр самоспекающегося электрода ( Dэл,мм) выбирают из рациональных (освоенных в промышленности) для технологического процесса плотностей тока в электроде
(табл. I)