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金属冶炼

日期: 2017-06-22
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一、金属冶炼行业的系统结构

金属冶炼行业是指对金属矿物的勘探、开采、精选、冶炼、以及轧制成材的工业部门。

 

二、雷击对金属冶炼行业的影响分析

2.1雷电的产生机理

雷电是雷云间或雷云与地面物体间的放电现象。

 

电位差可达数兆伏甚至数十兆伏,放电电流几十千安甚至几百千安。经验表明,对地放电的雷云绝大部分带负电荷,所以雷电流的极性也为负的。

 

2.2雷电的主要类型

直击雷:雷云直接对建筑物或地面上的其他物体放电。

 

感应雷:包括静电感应雷和电磁感应雷。

 

2.3雷电的危害

直击雷:雷云放电时,雷电流可达几百千安。通过被雷击物体时,产生大量的热量,使物体燃烧。

 

感应雷:雷电感应是雷电的第二次作用,即雷电流产生的电磁效应和静电效应作用。

 

2.4 雷击对金属冶炼行业的影响

金属冶炼企业一般都处在城市郊区或郊外,冶金企业有大量的高大建筑,如2000m³级高炉高达百米、炼钢与轧钢等多层钢结构主厂房和大量的烟囱等,这种“突出”地理条件也是雷电时常光顾的地方。

 

雷击会造成钢铁企业的炼铁、炼钢、轧钢、制氧、动力产品等大面积停产,直接经济损失巨大。

 

2.5金属冶炼行业典型防雷措施

外部防雷

外部防雷装置(常规避雷装置)的作用主要指防止直击雷和侧击雷袭击。外部防雷装置一般由接闪器、引下线和接地装置组成。

 

内部防雷

内部防雷主要采取等电位连接设旌、屏蔽设施、加装的避雷器、电涌保护器(SPD)以及合理布线和良好接地等措施。

 

2.6金属冶炼行业雷击事故案例

2012年4月5日,扬州某钢管厂遭雷击,使喷涂钢管油燃烧,导致大面积火灾,钢管厂损失严重。

 

三、故障电弧对金属冶炼行业的影响分析

3.1冶金行业中故障电弧的产生原因

冶金企业存在着大量的、繁简不一的电气室、控制室、操作室、仪表室、计算机室等,其内部存有大量的电缆和用电设备,在设备故障或线路短路时产生高温故障电弧,极易发生火灾,而且一旦发生火灾,将会影响全局,造成大面积的停产,损失巨大。

 

3.2故障电弧对冶金行业的影响

冶金企业规模庞大、工艺复杂、流程性强, 在冶炼和热加工过程中需要耗用大量的煤、焦炭、燃油和电能, 钢铁冶炼的生产过程属于高温、高压的生产过程。

 

虽然生产钢铁的原料和其成品本身都是不燃烧物,但是在生产和加工过程中需要大量使用燃料和易燃、易爆气体, 如纯氧、氢气、乙炔等, 而且, 钢铁冶炼过程中要产生大量易燃易爆气体, 如高炉煤气、转炉煤气等。

 

正是由于钢铁冶金企业的这些行业特点决定了钢铁冶金企业火灾事故具有多发性和高损失的特点。

 

3.3冶金行业电弧事故案例

2015年4月13日,辽宁省大连市金州新区某特钢厂区发生火灾,现场有明火且伴有浓烟。该特钢厂是中国最大的高档工模具钢生产基地,专门生产各种特殊性能要求的线材、薄板等,据查火灾原因是设备故障产生高温电弧点燃可燃物导致。

 

四、谐波和不平衡对金属冶炼行业的影响分析

冶金负荷主要分为三大类,包括中频炉、轧机和电弧炉,除此之外还有精炼炉、铁合金炉、电石炉等。这种类型的负荷有诸多电能质量问题如,如产生的无功冲击大,功率因数低,三相不平衡严重,注入电网谐波含量高,造成的电网电压波动和闪变严重,电能损耗大。

 

4.1冶金行业中谐波和不平衡的产生原因

冶金行业中谐波和不平衡的产生原因如下:

 

中频炉

中频炉是一种中频无芯感应炉,其将三相工频交流电进行整流,再通过逆变电路输出为单相的中频交流电作为电源。通常,小容量中频炉采用6脉动换流装置,较大容量中频炉采用12脉动换流装置。

 

由于整流设备的影响,中频炉运行时会产生大量谐波,产生的谐波不仅影响到自身设备的正常工作,并且会注入到电网中影响公共连接点所连接的其他支路的负荷。

 

轧钢机

轧钢生产中常采用可控硅整流与变频调速技术,电流中含有大量高次谐波。 

 

电弧炉

电弧炉是一种时变非线性负荷,由于电弧电阻的非线性和瞬变性产生高次谐波;交流电炉运行时由于三相电弧不对称,会产生负序电流。

 

4.2谐波和不平衡对冶金行业的影响

谐波和不平衡电流在供电网中流动,将导致电网及设备的损耗增大。由于非线性负荷占总用电负荷的比重比较大,所以由谐波造成的电能损失是一个很可观的数目。

 

同时由于谐波原因造成的无功补偿电容器组退出,所造成的电能损失和生产效率下降更加巨大,而冶金负荷重的用电设备普遍存在谐波含量大的问题,其引起的危害及其带来的经济损失己成为电力系统面临的重要问题。

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