感应电炉有害物排放问题探析

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：与冲天炉相比，感应电炉没有燃烧生成物，排出的烟气和粉尘大幅度减少，因此不少地区从环保的要求出发，采用感应电炉来取代冲天炉。在感应电炉作业中所产生的烟尘对人体及生产环境是有害的，需用除尘系统处理后才能将其排放到室外。中频感应电炉的烟气经过除尘系统排放应达到国家标准GB9078—1996“工业窑炉大气污染物排放标准”的规定。有消息称在欧洲将停止生产无磁轭的中频无芯感应电炉。

与冲天炉相比，感应电炉没有燃烧生成物，排出的烟气和粉尘大幅度减少，因此不少地区从环保的要求出发，采用感应电炉来取代冲天炉。就感应电炉而言，环保问题主要有烟尘、噪声、谐波和磁场等方面。

1.中频感应电炉的除尘

由于感应电炉的炉料通常含有尘土、油污，所以炉料加入炉内就会产生烟尘从炉口向上升起。若炉料中含有镀锌及镀锡的废料，则烟尘中还会含有锌或锡的氧化物。在感应电炉作业中所产生的烟尘对人体及生产环境是有害的，需用除尘系统处理后才能将其排放到室外。产生的烟尘量与炉子的大小、炉料的洁净程度有关。除尘系统必须有足够大的风量，在炉口产生足够的负压。除尘系统由引风机、除尘器、旋风分离器、烟温调节装置和管道等设备组成。为保证进入除尘器的烟气温度不超过除尘器所能承受的数值，烟温调节装置可调整冷风掺入量来控制进入除尘器的烟气温度。中频感应电炉的烟气经过除尘系统排放应达到国家标准GB9078—1996“工业窑炉大气污染物排放标准”的规定。

为了捕获烟尘，在中频电炉上一般配有炉口除尘环或整罩式除尘炉盖。炉口除尘环捕获烟尘的能力不如整罩式除尘炉盖，但适合采用电磁吸盘或人工加料的方式，因此在≤5t的炉子上用得较多。整罩式除尘炉盖捕获烟尘的能力较好，需与加料车配合使用，通常用于规格较大的炉子。

对于中频感应电炉的除尘来说，选用性能优良的除尘系统是非常重要的，然而，对除尘系统的维护保养同样非常重要，应该定期清理除尘器和管道，这样才能保持系统具有良好的除尘效果。

感应电炉烟尘的粒径分布见表8-4。烟气成分见表8-5。烟气组成物见表8-6。

表8-4 烟尘粒径分布

表8-5 烟气成分

表8-6 烟气组成物

2.中频感应电炉的噪声

在中频感应电炉的运行过程中，噪声主要产生于中频电源、炉体和液压泵。其次，变压器、水泵产生的噪声相对较小。通常要求在炉子工作平台上，离开炉体1m且高度1m处的噪声应≤85dB（扣除背景噪声）。

当前，大多数中频电炉的设备布置都把中频电源、炉体、液压泵站和水泵站等放置在工作平台下面（半地下的地坑内），这对于减少工作平台上操作工位处的噪声，改善工人的操作环境起到很大的作用。

功率密度高的炉子在运行时，由于感应线圈、磁轭等部件的震动，噪声相对较大。若有必要，其炉体结构可采取一些减少噪声的措施，如炉壳内壁衬垫隔音材料，维修孔盖板加橡胶垫，以及在炉体结构件的空腔内加填充物等。

液压泵工作时噪声较大，因此不使用时应及时停机，为此在液压操作台上设有停止按钮，操作人员可及时停止液压泵运行，也可配置定时器，按时关停液压泵。

3.中频感应电炉的谐波问题

固态中频电源采用晶闸管、二极管、IGBT等电子器件进行整流和逆变，这会对供电电网造成谐波干扰。

随着电子计算机、数控机床等电子设备的广泛应用，对电网电能质量的要求越来越高。现代工业生产中，各种变流设备的使用越来越多，容量也越来越大。其产生的谐波注入电网，会使公用电网的电压波形发生畸变，影响电能的质量，威胁到各种电器设备的安全和经济运行。为此，国家制定了国标GB/T14549—1993“电能质量，公用电网谐波”标准。该标准规定了注入电网的谐波允许值。

固态中频电源所产生的谐波干扰主要取决于其整流电路的形式。

电压反馈串联谐振型中频电源的整流采用桥式不可控整流电路，其产生的谐波比电流反馈并联谐振型中频电源小。

另外，采用多相整流的方式，如6相12脉冲整流、12相24脉冲整流，以及整流变压器的绕组采取移相等措施，可大幅减少中频电炉的谐波干扰。

4.中频感应电炉的磁场

交变电流通过感应电炉的线圈就会产生交变磁场。其磁场强度取决于电炉的功率，目前中频电炉的工作频率在100～3000Hz。此频率不是无线电波发射频率，一般不会给无线电通信造成干扰。但如果不采取技术措施来限制感应线圈产生的交变磁场，则此交变磁场就会使炉子附近的金属件发热，对在炉子上进行操作的工人造成危害（特别是对于装有金属假牙、金属人工关节等件的工人），因此中频电炉需用磁轭来限制磁场向外发散。现代无芯感应电炉感应线圈的四周有多个磁轭包围。在线圈圆周方向上被磁轭所围的长度达到线圈圆周的60%～65%。有消息称在欧洲将停止生产无磁轭的中频无芯感应电炉。

感应电炉有害物排放问题探析

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