CN102530964A - 两相流一体化石英电阻炉 - Google Patents

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Qiu Zhigang
Qiu Zhijian
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一种两相流一体化石英电阻炉，包括一个装在一根转轴上可旋转180度的圆形金属筒体，在筒体内纵向设有一根石墨电极，石墨电极的两端通过石墨电极套与设在筒体两端的复合电极相接，复合电极通过电缆与炉前变压器低压侧相接，在复合电极的四周设有炉盖冷却水鼓，在石墨电极套的四周设有水冷套，复合电极与水冷套的外圈固定，所述电缆为水冷电缆，水冷电缆包括铜质芯线，在铜质芯线外包有蒸汽胶管，铜质芯线与蒸汽胶管之间为冷却水通道，在水冷电缆与复合电极之间设有过渡接头，过渡接头的两相流导管与水冷套相接。缩小了电缆截面20倍以上，大幅度降低了两端电极间的接触电阻，降低了炉体翻转的重量。大幅降低了设备运行事故，提高了运行效率。

Description

两相流一体化石英电阻炉
技术领域
 本发明涉及一种石英生产加工技术，特别是一种两相流一体化石英电阻炉。
背景技术
二氧化硅（SiO2 ）在矿岩学中称石英，石英矿石经过电炉熔炼后更具有独特的物理、化学性质，如耐高温、耐腐蚀、耐酸、热膨胀系数小，高度绝缘，化学性能稳定、优异的光学性能和压电效应等。人们除了在生活领域中大量地应用了石英这些特性外，同时还陆续开发了一大批高科技产品，为全球微电子工业，光伏产业、军事工业等高科技产业做出了巨大贡献。据统计仅我国装备石英电阻炉数量已达到1000台以上，年耗电量超过2×109kwh，熔融石英年产量达到80万吨左右，年产值超过25亿元。
石英电阻炉通过石墨电极加热。在石墨电极周围装填石英矿石颗粒，石英颗粒在石墨棒1800°C以上的高温作用下而逐步融化。熔炼过程大致需要10个小时左右的时间。在这个加热过程中，石英炉体需要经常地作180°往返式翻转。因为石墨电极耗电（以2吨电炉为例）一般为为8000A左右，所以要求炉前电缆的截面积必须达到6000mm2 以上，此大电流电缆据测算每公尺重量超过50公斤，以一根3公尺长的干式馈电缆计算，其重量高达150公斤，电炉的两极各需要配置一根，如此300公斤重量的电缆还必须随发热的炉体作不断地180度回转，所以经常发生交叉缠绕、磨损、漏电；加之电炉的工作环境潮湿、高温、多尘雾，又必然会大幅增加了电缆的接触而腐蚀并加大了接触电阻，致使电缆使用温度上升，这种恶性循环的结果，造成电能的大量损耗与浪费。由于电炉的电流与水流分别运行，所以在操作中炉体到处都是电缆和水管；特别在熔炼结束开始卸料前，操作人员手忙脚乱，人身和安全事故时有发生。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种运行可靠、安全高效的两相流一体化石英电阻炉。
本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种两相流一体化石英电阻炉，包括一个装在一根转轴上可旋转180度的圆形金属筒体，在筒体内纵向设有一根石墨电极，石墨电极的两端通过石墨电极套与设在筒体两端的复合电极相接，复合电极通过电缆与炉前变压器低压侧相接，在复合电极的四周设有炉盖冷却水鼓，其特点是：在石墨电极套的四周设有水冷套，水冷套包括内圈和外圈，内圈由石墨电极套构成，铜铁复合材料构成的复合电极与外圈固定，所述电缆为水冷电缆，水冷电缆包括铜质芯线，在铜质芯线外包有蒸汽胶管，铜质芯线与蒸汽胶管之间为冷却水通道，在水冷电缆与复合电极之间设有过渡接头，过渡接头设有与复合电极固定连接的两相流导管，两相流导管的一端通过冷却水管与上述的水冷套相接，两相流导管的另一端通过封体压帽与过渡套相接，水冷电缆的铜质芯线与过渡套的内孔固定，过渡套上沿铜质芯线四周设有若干上下连通的过水孔，水冷电缆的蒸汽胶管套装在过渡套上并通过卡箍束紧。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述水冷套与炉盖冷却水鼓之间连接有冷却水管，筒体两端的炉盖冷却水鼓之间通过冷却水管相连通。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在筒体的外侧部设有水冷电缆收纳滑轮组。收纳滑轮组包括一只与筒体呈径向布置并带有限位环的滑轮、以及一对与炉体呈轴向布置的环抱式滑轮，当炉体翻转时，水冷电缆的伸缩运动轨迹均控制在滑轮组的轮槽之内。
本发明与现有技术相比，石英电阻炉采用两相流一体化导流结构，缩小了电缆截面20倍以上，大幅度降低了两端电极间的接触电阻，提高了设备运行的可靠性。减少输水管用量，大幅度降低了炉体翻转的重量。采用导向滑轮组后，可保证两相流系统运行顺畅，不会再发生类如管线交叉、缠绕或磨损漏电等现象发生。同时也令电阻损耗大幅降低，提高运行电压，而且也大幅降低了设备运行事故，提高了运行效率。改善操作人员的劳动强度，有效降低了设备与人员安全事故，明显地提高生产效率10%以上。
采用两相流一体化系统可节电30%左右，如果在国内1000台电阻炉上推广使用后，从理论上讲相当于省掉一座10万千瓦的发电厂，折合节省年用电费约5亿元（按平均电价0.7元/kwh计算），石英电阻炉的两相流一体化系统不仅适用1~5吨石英电阻炉，同时也适用其它类似的矿冶炉。
附图说明
图1为本发明的结构简图。
图2为过渡接头的结构简图。
图3为复合电极水冷套结构简图。
具体实施方式
一种两相流一体化石英电阻炉，包括一个装在一根转轴上可旋转180度的圆形金属筒体5，在筒体5内纵向设有一根石墨电极，石墨电极的两端通过石墨电极套14与设在筒体两端的复合电极8相接，复合电极8通过电缆1与炉前变压器低压侧相接，在复合电极8的四周设有炉盖冷却水鼓3，在石墨电极套14的四周设有水冷套4，水冷套4包括内圈和外圈16，内圈由石墨电极套14构成，铜铁复合材料构成的复合电极8与外圈16固定，所述电缆1为水冷电缆，水冷电缆包括铜质芯线12，在铜质芯线12外包有蒸汽胶管13，铜质芯线12与蒸汽胶管13之间为冷却水通道，在水冷电缆与复合电极8之间设有过渡接头，过渡接头设有与复合电极8固定连接的两相流导管7，两相流导管7的一端通过冷却水管与上述的水冷套4的进水口15相接，两相流导管7的另一端通过封体压帽9与过渡套10相接，水冷电缆的铜质芯线12与过渡套10的内孔固定，过渡套10上沿铜质芯线四周设有若干上下连通的过水孔，水冷电缆的蒸汽胶管13套装在过渡套10上并通过卡箍11束紧。
水冷套4与炉盖冷却水鼓3之间连接有冷却水管，筒体两端的炉盖冷却水鼓之间通过冷却水管相连通，一条水冷电缆进水，另一条水冷电缆回水，组成循环冷却水路。也可以是在筒体的两侧分别单独设置循环水路，这样需要在筒体两侧分别加回水管，回水管与水冷电缆并行设置。
在筒体5的外侧部设有水冷电缆收纳滑轮组。收纳滑轮组包括一只与筒体呈径向布置并带有限位环的滑轮6、以及一对与炉体呈轴向布置的环抱式滑轮2，当炉体翻转时，水冷电缆的伸缩运动轨迹均控制在滑轮组的轮槽之内。

Claims (3)

1.一种两相流一体化石英电阻炉，包括一个装在一根转轴上可旋转180度的圆形金属筒体，在筒体内纵向设有一根石墨电极，石墨电极的两端通过石墨电极套与设在筒体两端的复合电极相接，复合电极通过电缆与炉前变压器低压侧相接，在复合电极的四周设有炉盖冷却水鼓，其特征在于：在石墨电极套的四周设有水冷套，水冷套包括内圈和外圈，内圈由石墨电极套构成，铜铁复合材料构成的复合电极与外圈固定，所述电缆为水冷电缆，水冷电缆包括铜质芯线，在铜质芯线外包有蒸汽胶管，铜质芯线与蒸汽胶管之间为冷却水通道，在水冷电缆与复合电极之间设有过渡接头，过渡接头设有与复合电极固定连接的两相流导管，两相流导管的一端通过冷却水管与上述的水冷套相接，两相流导管的另一端通过封体压帽与过渡套相接，水冷电缆的铜质芯线与过渡套的内孔固定，过渡套上沿铜质芯线四周设有若干上下连通的过水孔，水冷电缆的蒸汽胶管套装在过渡套上并通过卡箍束紧。
2.根据权利要求1所述的两相流一体化石英电阻炉，其特征在于：所述水冷套与炉盖冷却水鼓之间连接有冷却水管，筒体两端的炉盖冷却水鼓之间通过冷却水管相连通。
3.根据权利要求1所述的两相流一体化石英电阻炉，其特征在于：在筒体的外侧部设有水冷电缆收纳滑轮组。
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