25500kVA镍铁矿热炉工程可研报告(4)

采用三台45000kV·A电炉、Φ18m圆形电炉处理预还原后的红土矿。采用大直径Φ2000mm，低单位面积功率的原因是为了尽量保护炉墙不受腐蚀。但是投产后，炉墙仍发生严重腐蚀，其原因为：①矿石的SiO2/MgO 为2.2～2.4，相对镁砖来讲，酸度过大；②渣的液相线温度相对太低；③熔化粗粒炉料的橄榄石，需要有足够的过热温度。为此，将炉料的SiO2/MgO降到1.9；使渣液相线温度提高50℃；减少西部矿粗粒中的橄榄石含量，以降低炉渣所需的过热温度。排渣温度为1550℃。

为了保护炉墙不被腐蚀，在渣线一带采用外壳淋水冷却。放出口附近，加强结构强度。炉顶加水冷的钢梁，梁外加耐火材料，减少热损失。电炉的能耗与经济生产规模和燃料价格相关，用煤代替部分油，电耗由516～580 kW·h/t增加到580～600 kW·h/t.电炉功率从36MW提高到40MW。

（5）多米尼加鹰桥镍公司圣多明各厂

多米尼加鹰桥镍公司的电炉熔炼原料来自还原车间的产物-经过脱水、制团、竖炉煅烧、部分还原的（850℃）热煅烧球团矿。不属于RKEF流程，但电炉的配置、构造、电气制度等可以供参考。

该厂建设55500 kV·A六电极矩形电炉三台，年产镍铁28750t。每台电炉有三台18500kV·A单相变压器组成，二次电压为349～1265V。碳素电极直径为1000mm，单位面积功率263kW/m2。

（6）日本八户冶炼厂

日本八户冶炼厂先后建设60000 kV·A电炉一台，25000 kV·A电炉一台，40000 kV·A电炉一台。其中只有60000 kV·A电炉生产镍铁，电极直径为1700mm，炉壳直径为16.5m，炉壳高度为5.8m。

（7）美国汉纳矿业公司

美国汉纳矿业公司的RKEF工艺的特点是采用改良的尤他法，即在回转窑中只预热煅烧而不是预还原，在电炉中也主要是熔化，只加部分还原剂，选择性地还原出一部分铁和镍，熔融体在路外加硅铁还原得到粗镍铁，精炼

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后得到产品镍铁。先后建设14000 kV·A三电极圆形电炉四台，炉膛内径为8m，炉膛深度为3m，自焙电极直径为1m。常用二次操作电压为465V。

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3电炉变压器技术参数的选择

3.1矿热炉变压器的技术要求

（1）由于炉料电阻、原料及电源电压经常变化，要求变压器有较多的调压级数，每级输出电压级差较小，且几乎均要求前几级恒电流输出，后几级恒容量输出。

（2）中小型三相矿热炉变压器的一次绕组可设计成D接法或Y接法，而在5000kV·A以上，则多采用D接法设计。

（3）一般大型矿热炉变压器多由三台单相矿热炉变压器组成三相组的形式。这是由于三相矿热炉变压器的大电流短网在长度上各相有很大的差异，使三相阻抗严重不平衡，造成电能转移和各相的电流和功率不均衡现象。采用单相变压器可以围绕矿热炉对称布置，缩短短网长度，使三相阻抗近似平衡，可大大改善电能的转移和各相不均衡现象，从而减少电能损耗，增加矿热炉运行的功率因数。

（4）负载不平衡和能量转移是由短网结构本身造成的，而且是难以消除的，所以电极将出现“活相”或“死相”的情况。矿热炉正常作业的主要条件是熔池中各相功率要平衡，为此变压器应该具有能够单独调整各相电压的能力，即所谓“分相电压调节”。在这种情况下，炉子的每一相都以最佳电压工作，各相电流强度均衡，熔池功率也均衡。虽然能量转移被保留下来，但是可以消除能量转移对炉子作业的不良影响。分相电压调节矿热炉变压器的各相输出电压允许差值由一次D接绕组内的环流所限制。

（5）随着矿热炉功率加大，大电流回路使炉子具有较大的电抗值，致使矿热炉功率因数下降。在炉子回路中接入电容器是补偿无功功率最有效的办法，所以在大型矿热炉变压器中，常在三次侧考虑装置补偿电容器。

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3.2国外冶炼红土矿的镍铁矿热炉变压器二次电压选择

法国镍公司新喀里多尼亚多尼安博冶炼厂先后建设八台10500 kV·A电炉，直径11m，三电极埋弧操作，常用二次电压为150V；三台33000 kV·A矩形电炉，外部尺寸为33m×12m×5.5m，平均二次电压为300V。

多米尼加鹰桥镍公司圣多明各厂建设55500 kV·A六电极矩形电炉三台，每台电炉有三台18500kV·A单相变压器组成，二次电压为349～1200～1265V。

美国汉纳矿业公司先后建设四台14000 kV·A三电极圆形电炉，炉膛内径为8m，炉膛深度为3m，自焙电极直径为1m。常用二次操作电压为465V。

哥伦比亚塞罗·马托莎公司蒙特利巴诺厂电炉为51000kV·A圆形电炉，炉膛内径为21000mm，炉壳有特殊冷却装置以保护炉墙。满负荷运行时二次电压为490V～1090V，平均二次电压为1080V。

日本八户冶炼厂先后建设60000 kV·A电炉一台，40000 kV·A电炉一台，25000 kV·A电炉一台。平均二次电压分别为760V、760V、664V。

3.3国内外铜镍精矿矿热炉变压器二次电压选择

表3-1 国内外铜镍精矿矿热炉变压器二次电压

厂 名 云南冶炼厂1号炉 云南冶炼厂2号炉 金川集团 恩施皮雷森 北镍公司 彼阡克1号炉 彼阡克2号炉 诺林公司 汤姆逊 瓦特范尔 杰兹卡兹于 皮尔多普 电炉功率/kV·A 30000 30000 16500 51000 30000 31500 50000 45000 18000 19500 50000 24000 二次电压/V 261～404 310～700 173～275 150～500 390～500 314～683 475～800 266～743 160～300 170～350 600～800 190～380 15

表3-2 国内矿热炉变压器特性

序厂名 号 变 压 器 容量/ kV·A 10000×3 型号相数频率 一次侧 电压/V 电流/A 二次侧 电压/V 电流/A 绕组接线 短路阻抗/% 320V12.46508V5.44 调压方式 电动有载 特征 短网特征 主体材料 备注 1 云南冶炼厂1号电炉 HPPF-10000/35单相50Hz 35000 286 320～696共17级 37500～17241 △接线 时，时 2 3 金川有色公司3号电炉 盘石镍矿电炉 5500×3 35000 173 275 700 283V以上恒功率283V以下恒电流 14000 21227 21227 1～9级81500～91800，10～27级91800 54500～57700 Y-△ 单向往复交错分别接至炉内两根电极，短网为有绝缘层的导电铜管，集电环至筒瓦由铜带连接 钢管Φ70/Φ50，16根铜带2[1000mm2，20根] 460V时开到25000 kV·A 铜管，软铜带 12500 HSSPZ7-12500/63 3相、50Hz 66000 57.9～109.3 500 340 180 一次Y接90.5～143，一次△接157～249，27级 115～175，25级 Y/Y/△-11 4 5 贵州有机化工厂电石炉 吴淞化工厂电石炉 35000 外制3相50 Hz 35000 577 Y-△/Y 500V时6.34 340V时14.50 180V时32.10 6.94 电动有载 电极上接成三角形，单相往复交错，局部有异相交错 铜管Φ65/Φ40，8根软铜带200×1，16片一组共8组 分相有载 分相有载 16500 调变 TSOPZ16500/35主变 HSSP-16500/35，3相50 Hz 35000/35000～23000 相电流157～167 调变△/Y 主变Y/△-12 调变0.2～1.025 电极上接成星形，三相交错中性线单独引至炉壳，短网有铝密封罩 电极上接成三角形，单相往复交错 铜管3[Φ65/35，16根]，软铜带3[250×1，25片一组，12组] 铜管2[Φ65/35， 6根]软缆2[500mm2，24根] 16

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