现代电炉炼钢技术发展分析

随着国家环保要求的不断提高及废钢资源的增加，同时政府取缔中频炉、地条钢和配套政策的支持，使得电炉短流程产量明显增加(如表1所示)。同时，钢铁企业逐步淘汰落后电炉产能，使得绿色节能电炉的需求也不断增加。

环保技术的发展

为了适应环境发展的要求，抑制二噁英的排放，采用合适的减排手段尤为必要。具体方法如下：

减少含油脂、涂料等废钢入炉，同时在入炉前强化分选和预处理，有效去除氯源，最大限度降低含塑料、油脂等含有机物废钢的入炉量，同时提高铁水的投入量。

燃烧室热分解，当烟气预热废钢后，进入燃烧室，并通过烧嘴燃烧烟气，使其温度达到850℃以上，从而使二噁英等有害气体发生分解。

烟气急冷，经过高温热分解的烟气应在冷却塔内进行快速冷却，从而抑制二噁英的从头合成。

高效过滤及活性炭吸附技术。二噁英在低温条件下会以固态形式吸附在烟尘表面，因此，通过高效除尘器可降低二噁英排放量。而活性炭吸附技术是在布袋除尘器前喷入活性炭粉末，吸附烟气中的二噁英，达到降低二噁英排放的目的。

节能降耗技术的发展

电炉炼钢技术自1899年问世以来，其冶炼技术和装备水平不断提高，出现了超高功率、氧枪操作、水冷炉壁和炉盖、泡沫渣埋弧操作、偏心炉底出钢、氧燃烧嘴、碳氧枪，废钢预热、底吹搅拌，兑铁水等炼钢技术，有效地缩短了冶炼时间和节能降耗，并在不断开发及优化。目前，国内外在节能降耗方面的主要工作如图1所示。

降低电耗

随着钢产品市场的竞争加强，最大限度地节约生产成本是每个企业追逐的重要目标。电炉炼钢过程中电耗消费在成本中占据很重的比例，如何节约电能是实现盈利的重要环节。

电炉大型化

采用超高功率电炉炼钢，可以缩短废钢熔化时间、提高功率、缩短冶炼周期、降低电耗，易于与炉外精炼、连铸相配合，实现高产低耗的目的。采用超高功率电炉炼钢后，生产效率可从1.5t/(h·MW)提高到2.5t/(h·MW)以上，同时电耗能降低100kW·h/t左右。目前国内新建电炉的容量普遍在100t以上。

废钢预热技术

废钢预热技术能有效节约电能，促进废钢的熔化。目前废钢预热的技术主要有四种：传统料篮式废钢预热、双炉壳电炉、竖井式电炉及康斯迪电炉。目前，以竖井式电炉和康斯迪电炉的应用技术开发最为广泛。

竖窑式电炉

20世纪90年代，德国福克斯公司开发出第一代Fuchs竖炉，其原理是在炉顶第四孔(直流电弧炉第二孔)处安装一竖井通道，废钢填充到竖井内，并与熔化室连接。在电炉冶炼过程中，高温烟气从第四孔排出，进入竖井内预热废钢。为实现100%预热废钢，福克斯公司开发出手指式竖炉，在竖井与熔化室之间安装一活动托架。当废钢加入到竖井内预热完成后，打开托架加入熔化室中。竖炉的优点是废钢预热温度高、冶炼周期短。但是，手指式竖炉的“手指”在高温下使用寿命低，维护成本高，影响电炉的连续生产，目前在国内基本淘汰。为了减缓上述问题，进一步提高预热效率，Shaftarcfurnace、Ecoarc及Quantum等电炉相继产生。Shaftarcfurnace电炉是一种改进型竖炉，最大的特点就是电炉上有两个半圆形竖井，保持竖井内烟气自然对流，从而使预热更均匀。Ecoarc生态电弧炉是基于减少二噁英排放的环保需求而开发的，其特征是预热竖炉和熔化室直接连接在一起的，它能使废钢连续存在的状态下进行熔化，同时密封性良好，有效降低废钢氧化，废钢预热温度可达850℃以上，电耗也降至210kW·h/t，甚至于低于150kW·h/t。