CN104445180B - 一种连续生产高温电煅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续生产高温电煅炉，包括炉体、炉体上端设置上部电极和下端设置的下部电极，内衬设置成承受温度相应的三段，上部电极最少三根，沿圆周均匀分布，上下部电极连接有电流检测装置和供电整流装置并连接到总控制装置，炉体下端排料装置处设置物料流速检测装置，连接到总控制装置，总控制装置上连接有炉体下料处的下料控制装置。本发明采用多根电极和分段的炉体内衬以及供电整流装置，实现了炉体的受热均匀，能达到3000度的高温煅烧，并通过物料流速检测装置对炉体下料排料速度的控制，实现了物料的连续式生产，提高了加工效率，并具有结构简单、便于安装和调整的特点。

Description

一种连续生产高温电煅炉

技术领域

本发明涉及一种新型结构的连续生产高温电煅炉，属于碳素技术领域。

背景技术

随着铝电解行业和钢铁行业节能降耗、高效生产需求的日益增加，采用石墨化阴极和高石墨质阴极作为铝电解槽阴极、石墨化焦材料作为炼钢增碳剂的技术广泛应用。由于石墨化材料的生产成本比高石墨质材料的生产成本高1倍多,国内铝电解企业大量使用高石墨质材料制作电解槽阴极，国内外钢铁企业大量使用高石墨质材料作为炼钢用增碳剂。因此石墨化石油焦（或无烟煤）作为高石墨质阴极和增碳剂的主要原料，具有广阔的市场前景。

传统生产石墨化石油焦或无烟煤的方式采用在立式或卧式电阻炉（如：艾奇逊炉、串接石墨化炉等）中煅烧无烟煤或石油焦的间歇式生产方式，在电阻料覆盖隔绝空气的情况下，通电将石油焦或无烟煤加热到石墨化温度，实现物料煅烧；煅烧完成后，将煅后料从约25000C的高温自然冷却至常温，才能出料，然后再加入新的原料开始新一炉的煅烧，不仅单位时间内的产量低，而且自然冷却会消耗大量的能量，另外按现有工艺添加电阻料，产品杂质多。

为了提高石墨化石油焦或无烟煤的产品质量和产量，近年来国内外业界开始探索新的生产方法和技术。2007年，宁夏青鑫炭素公司提出了采用电煅炉生产石墨化石油焦或石墨化无烟煤制品的方法（中国专利CN200510136353.5），介绍了一种利用立式电煅炉，将温度提高到1700～3000℃，生产石墨化石油焦或石墨碎的方法，但该专利并没有提到采用的电煅炉本身的形式及结构。2010年，贵阳铝镁设计研究院有限公司在挪威Elkem电煅炉的基础上多次改进，在国内外率先开发了连续生产立式高温电锻炉，但此项技术采用单上部电极和单下部电极的方式给物料供电加热，如图2所示，电流主要集中在上下电极的极间区域，其他区域电流分布较小，且随着温度的升高，石油焦/无烟煤的电阻率下降，更加剧了极间区域电流的增大，电流分布的不均匀，造成炉膛内温度中心区域高、边部低且动态变化，甚至部分区域根本就达不到石墨化生产对温度的要求，导致物料在炉内得不到均匀加热，产品石墨化度、含硫量指标等难以达到设计标准。为了使物料能达到石墨化生产要求，工程中采用延长生产时间的方法，然而工业实践表明：延长生产时间，产品各物性指标虽然能达到要求，但产量降低约一半，也增加了能耗。这些原因成为制约电煅炉生产石墨化石油焦或无烟煤的重要瓶颈。

综上所述，采用现有电锻炉技术生产石墨化石油焦或石墨化无烟煤制品，难以满足产量和产品质量的要求。为此，必须改造现有电锻炉的结构和控制技术，解决炉体煅烧区域高温（最高达3000℃）、多区域不同温度控制、加热均匀性、流速控制等方面的技术问题，实现高效生产，保证质量，降低能耗。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种连续生产高温电煅炉，结构简单，使用和操作方便，高温煅烧、加热均匀，控制精确方便，高效生产，质量好，能耗低，以克服现有技术问题的不足。

本发明采取的技术方案为：一种连续生产高温电煅炉，包括炉体、炉体上端设置上部电极和下端设置的下部电极，所述炉体的内衬设置成三段，从上到下依次包括采用轻质耐火砖的预热段、采用高强耐火砖的煅烧段以及设置内外冷水套装置的降温段，所述上部电极最少三根，绕炉体中心圆周均匀分布沿圆周均匀分布，上部电极通过电极位置调节装置固定在炉体上，上下部电极连接有电流检测装置和供电整流装置，所述电流检测装置和供电整流装置连接到总控制装置，炉体下端排料装置处设置物料流速检测装置，连接到总控制装置，所述总控制装置上连接有炉体下料处的下料控制装置。

所述预热段和降温段设置有温度检测装置，温度检测装置连接到总控制装置，总控制装置连接排烟阀门和冷却控制装置，通过温度检测装置的温度变化信号传递到总控制装置中，通过总控制装置对电动排烟阀门和冷却控制装置进行调节，实现预热区和降温段的温度精确控制，降低能耗。

所述预热段高度等于上部电极在炉膛内的深度、煅烧段的高度即为下部电极加上极距的高度、而炉体内腔除去前两段的剩余长度为降温段，能够有效降低能耗。

所述上部电极采用四根，绕炉体中心圆周均匀分布，加热更加均匀，生产效果更好。

一种连续生产高温电煅炉的控制装置，包括总控制装置、温度检测装置、电动排烟阀门、冷却控制装置、电流检测装置、供电整流装置、下料控制装置、物料流速检测装置，所述总控制装置连接有温度检测装置、电动排烟阀门、冷却控制装置、电流检测装置、供电整流装置、下料控制装置、物料流速检测装置，电极位置调节与下料装置速度控制、冷却装置水量和空气量调节一体化智能控制，使物料在炉体内流动过程中，按照工艺时间要求分别被均匀升温、煅烧和降温，产出高合格率和高质量的石墨化石油焦或无烟煤。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明采用多根电极和分段的炉体内衬以及对电流大小的有效控制，实现了炉体的受热均匀，能达到3000度的高温煅烧，并通过物料流速检测装置对炉体下料排料速度的控制，实现了物料的连续式生产，提高了加工效率，有效解决了现有技术中存在的加工效率低，受热不均匀和无法实现高温煅烧的问题，并具有结构简单、便于安装和调整的特点。

附图说明

图1为本发明的电煅炉剖面结构示意图；

图2为传统电煅炉剖面示意图；

图3 为本发明采用三根上部电极时电煅炉剖面俯视示意图；

图4 为本发明采用四根上部电极时电煅炉剖面俯视示意图；

图5 为本发明炉体内部结构示意图；

图6 为本发明煅烧区温度控制及电极调节流程图；

图7为本发明炉内预热区温度控制流程图；

图8为本发明炉内降温区温度控制流程图；

图9为本发明产品产量（物料流速）控制流程图。

具体实施方式

如图1~图9所示, 一种连续生产高温电煅炉，包括炉体1、炉体1上端设置最少三根上部电极2和下端设置的最少一根下部电极3，所述炉体1的内衬4设置成三段，从上到下依次包括采用轻质耐火砖的预热段16、采用高强耐火砖的煅烧段17以及设置内外冷水套装置的降温段18，所述预热段16高度等于上部电极在炉膛内的深度、煅烧段17的高度即为下部电极加上极距的高度、而炉体内腔除去前两段的剩余长度为降温段19，上部电极2绕炉体1中心圆周均匀分布，上部电极2通过电极位置调节装置10固定在炉体1上，上下部电极连接有电流检测装置13和供电整流装置9，所述电流检测装置13和供电整流装置9连接到总控制装置8，通过总控制装置能够将电流检测装置反馈回的电流大小及时的对供电整流装置做出控制，实现电流大小的改变，实现温度的调节，炉体下端排料装置6处设置物料流速检测装置，连接到总控制装置，所述总控制装置上连接有炉体下料处的下料控制装置，总控制装置能够实现将物料流速检测装置测得的大小及时反馈到总控制装置并对下料控制装置进行速度的自动控制，达到速度的自动控制，实现物料的连续生产，采用多根上部电极2和分段的炉体内衬4，软测量煅烧区的温度和电流分布，通过总控制装置控制供电整流装置对电流进行调节，实现了炉体的高温加工，能达到3000度的高温煅烧，因为温度的缓慢过渡，能够提高产品的质量，产品质量好，并通过对物料下料控制装置控制，实现了下料速度的有效控制以及连续式生产，实现了物料的高效生产，的有效解决了现有技术中存在的加工效率低，受热不均匀和无法实现高温煅烧的问题，并具有结构简单、便于安装和调整的特点。

所述预热段16和降温段18设置有预热段温度检测装置7和降温段温度检测装置19，预热段温度检测装置7和降温段温度检测装置19连接到总控制装置8，总控制装置8连接电动排烟阀门15和冷却控制装置5，通过温度检测装置的温度变化信号传递到总控制装置中，通过总控制装置对电动排烟阀门和冷却控制装置进行调节，实现预热区和降温段的温度精确控制，降低能耗。

所述上部电极2采用四根，绕炉体1中心圆周均匀分布，加热更加均匀，生产效果更好。

一种连续生产高温电煅炉的控制装置，包括总控制装置8、预热段温度检测装置7和降温段温度检测装置19、电动排烟阀门15、冷却控制装置5、电流检测装置13、供电整流装置9、物料流速检测装置14、下料控制装置，所述总控制装置8连接有预热段温度检测装置7和降温段温度检测装置19、冷却控制装置5、电流检测装置13、供电整流装置9、物料流速检测装置14和电动排烟阀门15，电极位置调节与下料装置速度控制、冷却装置水量和空气量调节一体化智能控制，使物料在炉体内流动过程中，按照工艺时间要求分别被均匀升温、煅烧和降温，产出高合格率和高质量的石墨化石油焦或无烟煤。

上述的总控制装置连接的供电整流装置和电流检测装置的温度变化实现过程，如图6所示，通过电流检测装置检测出电极上电流大小，及时将电流大小反馈给总控制装置，总控制装置根据电流大小和分布通过软测量技术计算出煅烧段的温度大小，将该温度大小与实际要求的温度大小进行比对，从而通过该参数去控制供电整流装置改变电流大小，实现煅烧段温度的改变，实现不同煅烧温度的物料加工。

上述的总控装置连接的预热段和降温段的温度检测装置以及连接的电动排烟阀门和冷却控制装置的温度控制过程，如图7~8所示，通过温度检测装置检测到预热段和降温段的温度大小，及时将温度值反馈到总控制装置，总控制装置根据温度大小和实际要求的温度大小进行比对，控制电动排烟阀门的排烟大小和冷却控制装置控制冷却水的流速快慢来实现温度的调节，获得产品质量的高合格控制。

上述的总控装置连接的物料流速检测装置和下料控制装置的流速控制过程，如图9所示，通过物料流速检测装置上安装的称重装置，反算出排料处的速度大小，根据速度大小与实际要求的速度进行比对，控制下料控制装置处的速度控制机构改变流速大小，实现物料流速大小的控制以及连续式生产，实现高效率的物料加工。

Claims (3)

1.一种连续生产高温电煅炉，包括炉体（1）、炉体上端设置上部电极（2）和下端设置的下部电极（3），其特征在于：所述炉体（1）的内衬（4）设置成三段，从上到下依次包括采用轻质耐火砖的预热段（16）、采用高强耐火砖的煅烧段（17）以及设置内外冷水套装置的降温段（18），所述上部电极（2）最少三根，绕炉体（1）中心沿圆周均匀分布，上部电极（2）通过电极位置调节装置（10）固定在炉体（1）上，上下部电极连接有电流检测装置（13）和供电整流装置（9），所述电流检测装置（13）和供电整流装置（9）连接到总控制装置（8），炉体下端排料装置（6）处设置物料流速检测装置（14），连接到总控制装置（8），所述总控制装置（8）上连接有炉体下料处的下料控制装置（12）；所述预热段（16）和降温段（18）设置有温度检测装置（7；19），温度检测装置（7；19）连接到总控制装置（8），总控制装置（8）连接排烟阀门（15）和冷却控制装置（5）；所述预热段（16）高度等于上部电极在炉膛内的深度、煅烧段（17）的高度即为下部电极加上极距的高度、而炉体内腔除去前两段的剩余长度为降温段（18 ）。

2.根据权利要求1所述的一种连续生产高温电煅炉，其特征在于：所述上部电极（2）采用三根。

3.根据权利要求1所述的一种连续生产高温电煅炉的控制装置，其特征在于：包括总控制装置（8）、温度检测装置（7；19）、电动排烟阀门（15）、冷却控制装置（5）、电流检测装置（13）、供电整流装置（9）、下料控制装置、物料流速检测装置（14），所述总控制装置（8）连接有温度检测装置（7；19）、电动排烟阀门（15）、冷却控制装置（5）、电流检测装置（13）、供电整流装置（9）、下料控制装置、物料流速检测装置（14）。