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水蒸汽不僅有利于進(jìn)步烴氣的燃燒效率，還可以了解電爐是否漏水，這對(duì)防止烴氣爆炸是至關(guān)重要的信息。水冷卻板耐高溫，其內(nèi)面溫度為1100℃，爐殼內(nèi)氣溫更高，爐料熱交換更好。為適當(dāng)?shù)乩没瘜W(xué)能，爐殼的設(shè)計(jì)需要改變，降低熔池和壁板表面臨爐容的分配，以進(jìn)步傳熱效率和廢鋼收得率，根據(jù)廢氣分析提高履態(tài)反饋控制。

超高化學(xué)能電爐可將由燒嘴輸入電爐的化學(xué)能利用率進(jìn)步至40％。

　　化學(xué)能效率

　　化學(xué)能是持續(xù)測(cè)定的，類(lèi)似于自然氣(或液化石油氣)的總貢獻(xiàn)和可測(cè)算的碳，但不可能精確地估算氧氣的貢獻(xiàn)，這不包括氣體和碳的燃燒。

　　化學(xué)能輸入量的估算是將電耗與輸入的氣體和碳的總能耗比擬較；其他化學(xué)能的貢獻(xiàn)和余數(shù)是根據(jù)所產(chǎn)生的能(如氧化硅和氧化錳等)單獨(dú)估算的。在這種情況下，集成式過(guò)程控制系統(tǒng)能給向程序發(fā)警報(bào)，以改變信息并處理報(bào)警程序。

　　在分析的基礎(chǔ)上，對(duì)4種超高化學(xué)能電爐的出鋼量進(jìn)行了比較：60t、80t、100t和175t。這與吹氧效率有直接聯(lián)系，包括電極消耗、噴濺效應(yīng)或耐火材料的消耗。這一安全周期少于30s，足以防止可能發(fā)生的嚴(yán)峻危害。采用這3種系統(tǒng)中的一種，還可以對(duì)水蒸汽進(jìn)行分析。第二個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)是單位出產(chǎn)率與總輸入能(化學(xué)能＋電能)之比。集成式過(guò)程控制系統(tǒng)的主要輸入數(shù)據(jù)來(lái)自第四孔彎頭中的廢氣，并且利用以下數(shù)據(jù)：

　　(1)一氧化碳、氧氣和水的含量(體積)；

　　(2)廢氣的溫度；

　　(3)電爐的負(fù)壓；

　　(4)廢氣管道滑套的位置。最近，Concast在近似紅外線激光工藝的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了3種實(shí)時(shí)廢氣分析儀。一氧化碳、氧氣和氣體的溫度可不斷地丈量。超高化學(xué)能電爐燒嘴的輸入功率約占輸入電功率的40％，即高于總輸入功率的30％。

　　超高化學(xué)能電爐的主要工藝工具是：

　　(1)提高前輩的電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)，電弧不亂；

　　(2)渣控制系統(tǒng)，控制碳噴嘴，以降低過(guò)熱時(shí)未籠蓋電弧的風(fēng)險(xiǎn)；

　　(3)帶高功率燒嘴的噴嘴和帶高效噴嘴的超音速吹氧噴嘴；

　　(4)氧、碳噴嘴實(shí)時(shí)廢氣分析和反饋。

　　電爐主要機(jī)能是：

　　(1)出產(chǎn)率：230t／h；
　　(2)電耗：325kWh／t鋼(冷廢鋼)；
　　(3)電耗：290kWh／t鋼(廢鋼預(yù)熱至約200℃)；
　　(4)總氧耗：47Nm3／t鋼；
　　(5)總自然氣耗量：6Nm3／t鋼；
　　(6)電極耗量：0．9kg／t鋼。影響該工藝的主要因素，一是高化學(xué)能的利用，二是爐容設(shè)計(jì)。

　　降低電耗，增加化學(xué)能，快速熔煉，導(dǎo)致新一代燒嘴和氧氣噴嘴的產(chǎn)生。縮短出鋼－出鋼時(shí)間，意味著需要輸入極高的電功率。目前的傾向是采用大爐容，并改進(jìn)單位出產(chǎn)率和消耗量。

。改造重點(diǎn)是大大增加電能和化學(xué)能的輸入量。根據(jù)基準(zhǔn)分析，評(píng)估運(yùn)行結(jié)果，可以看出，目前的設(shè)計(jì)尺度優(yōu)于幾年前的最好水平。檢測(cè)廢氣中的水蒸汽含量是立異性的技術(shù)，水的平衡是由集成式過(guò)程控制軟件完成的，不僅給出了自然氣的燃燒效率，而且能告知操縱職員是否有漏水的可能。控制的重點(diǎn)是：

　　(1)激光廢氣分析儀；

　　(2)噴嘴系統(tǒng)閥座；

　　(3)電爐的爐壓。另一個(gè)重要參數(shù)是單位氧耗。
　　改造小爐子的目的就是縮短出鋼－出鋼時(shí)間，降低單位消耗量。

　　為了對(duì)超高化學(xué)能電爐的基準(zhǔn)特性進(jìn)行比較分析，需要利用兩套不同的數(shù)據(jù)，即歷史數(shù)據(jù)和目前數(shù)據(jù)。一般而言，新型的超高化學(xué)能電爐的指數(shù)比老式電爐低20％以上。

　　實(shí)時(shí)廢氣分析儀系統(tǒng)創(chuàng)造了前所未有的新機(jī)遇，對(duì)廢氣的分析實(shí)時(shí)反饋給噴嘴以優(yōu)化工藝，并能更好地了解電爐的熱力學(xué)。

　　因?yàn)樾录夹g(shù)的開(kāi)發(fā)，產(chǎn)生了表明化學(xué)能輸入量的新方法。

　　這些工藝控制工具是有效功率輸入控制所必須的，可認(rèn)為實(shí)現(xiàn)超高化學(xué)能電爐的最佳機(jī)能提供保障。

　　電爐的機(jī)能不高，需要進(jìn)行改造，建設(shè)新一代電爐，即超高化學(xué)能電爐。此外，加大爐容有利于多加廢鋼，有利于廢鋼在爐內(nèi)的分布。

　　為進(jìn)步化學(xué)能的利用率、改進(jìn)電爐的機(jī)能和進(jìn)步出產(chǎn)率，最近有一種趨勢(shì)，即建造新型超高化學(xué)能電爐(UHCPEAFs)。其中之一是：容積指數(shù)(VI)＝表面／容積(m2／m3)，VI降低，通過(guò)增加爐殼內(nèi)廢氣的停留時(shí)間，來(lái)進(jìn)步傳熱效率。

　　近幾年來(lái)，管式電爐以及箱式電爐的機(jī)能泛起了變化的趨勢(shì)。

　　集成式過(guò)程控制儀(IPD)

　　所有相關(guān)任務(wù)和目標(biāo)的集中是噴嘴和廢氣系統(tǒng)的全自動(dòng)實(shí)時(shí)控制的真正的立異。

　　目前，采用兩塊用銅和鋼制成的水冷卻板，獨(dú)立水輪回，根據(jù)熱負(fù)荷情況，每塊板采用不同的流速。

　　電爐燒嘴和超聲波吹氧的能力大大進(jìn)步。應(yīng)用這些系統(tǒng)，通過(guò)第四孔彎頭可以不斷地監(jiān)測(cè)廢氣的化學(xué)成分。因?yàn)橛袕U氣的實(shí)時(shí)激光分析，就可能確定吹氧的效率，并進(jìn)行有效地控制吹氧。

　　根據(jù)所采用的措施，用氧、碳噴嘴的反饋信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)每個(gè)噴嘴的閥座和廢氣的滑套。

　　集成式過(guò)程控制儀的目標(biāo)包括：

　　(1)進(jìn)步傳熱效率，簡(jiǎn)化和降低電爐氣氛中一氧化碳含量，增加二氧化碳；

　　(2)降低并優(yōu)化氧氣、碳和自然氣的消耗；

　　(3)防止廢氣管道中一氧化碳引起爆炸；

　　(4)確定是否漏水，并防止?fàn)t殼內(nèi)的氫氣引起爆炸；

　　(5)在劃定的操縱范圍內(nèi)指導(dǎo)工藝過(guò)程。

　　燃燒器的效率對(duì)熔畢階段有很大影響，可使熔融金屬很快地平均。冶煉過(guò)程中化學(xué)能的貢獻(xiàn)占總能耗的35％～45％。超高化學(xué)能電爐的單位氧耗在35Nm3／t鋼至40Nm3／t鋼之間，比一般電爐高20％～30％。

　　根據(jù)來(lái)自這些系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，有利于了解傳熱效率(一氧化碳含量)和耗氧量(廢氣中無(wú)氧)。這些工藝工具與化學(xué)熱的傳熱效率緊密親密相關(guān)，同時(shí)也影響著電極的消耗和耐火材料的壽命。土耳其Icdas鋼廠電爐出鋼量為175t，輸入功率為168MVA，氧氣為21000Nm3／h，自然氣功率為39MW，配有廢鋼預(yù)熱器的排氣系統(tǒng)全部集中，已經(jīng)提出立異性的設(shè)計(jì)、建設(shè)和操縱實(shí)踐的方案。

　　電爐機(jī)能的基準(zhǔn)點(diǎn)是單位電耗。過(guò)程控制儀與電爐自動(dòng)化系統(tǒng)的各種參數(shù)相聯(lián)系關(guān)系。一般而言，改進(jìn)電爐的機(jī)能、輸入化學(xué)能的比率要高于輸入的電能。

　　在出鋼到出鋼時(shí)間約為30min時(shí)，必需進(jìn)步氧氣密度，采用目前的吹煉工藝，過(guò)熱5min即可達(dá)到物理脫碳率。

　　超高化學(xué)能電爐還需要選擇不同的力學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)。依據(jù)噸鋼吹氧量，其機(jī)能已接近氧氣轉(zhuǎn)爐的水平。

　　Concast選擇了第二種方法，以降低電爐的復(fù)雜性和減少維修，同時(shí)引入有效的工藝控制工具。爐頂打開(kāi)時(shí)，熔池表面會(huì)輻射損失少量的能量。有兩種不同的選擇：

　　(1)增加燒嘴和噴嘴的總數(shù)目；

　　(2)加大燒嘴和噴嘴的功率。安裝了噴嘴，超聲波吹氧時(shí)，熱負(fù)荷大大增加，在很短的時(shí)間內(nèi)，冷卻水的溫度會(huì)進(jìn)步一倍。

　　基本的成套設(shè)備是實(shí)時(shí)廢氣分析儀和指導(dǎo)軟件，基于恍惚邏輯技術(shù)的設(shè)計(jì)，對(duì)燒嘴、氧氣、碳的噴嘴進(jìn)行反饋，并對(duì)第四孔彎頭后的氣縫進(jìn)行滑套控制。與Concast電爐比擬，超高化學(xué)能電爐的機(jī)能更優(yōu)異。集成式過(guò)程控制儀是一種立異和有力的過(guò)程控制工具，它是根據(jù)場(chǎng)參數(shù)的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行過(guò)程控制，尤其是實(shí)時(shí)激光廢氣分析儀。