CN110342782A - 一种电熔融炉、电熔融方法及电熔融赤泥生产岩棉的方法 - Google Patents

一种电熔融炉、电熔融方法及电熔融赤泥生产岩棉的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电熔融炉、电熔融方法及电熔融赤泥生产岩棉的方法,涉及高温熔融领域,电熔融炉本体与点火装置结构配合,点火装置的石墨电极的放电点分别电连接有电阻丝;电极自动调节机构包括电极升降机构,所述电极升降机构与三相石墨电极电连接,所述电极升降机构驱动三相石墨电极进行升降;所述电熔融炉本体设置有供石墨电极移动的通道。该技术方案可通过调节三相石墨电极与熔融液的接触面积,在有载情况下变换电压,使电弧热量集中,电弧稳定,不存在电压和电流波动大、电弧燃烧不稳定、短路和断弧现象,在实施过程中对电网无冲击、无谐波污染。

Description

一种电熔融炉、电熔融方法及电熔融赤泥生产岩棉的方法
技术领域
本发明属于高温熔融领域,具体涉及一种电熔融炉、电熔融方法及电熔融赤泥生产岩棉的方法。
背景技术
目前市场上有代表性的熔融炉型主要有以下两种:第一种是燃料燃烧熔融炉,第二种是电熔融炉。第一种燃料燃烧熔融炉又分为表面燃烧熔融炉、旋风式熔融炉等,其缺点是产生烟气量大,尾气处理复杂。第二种电熔融炉又分为电阻炉、电弧炉、等离子炉等,缺点是耗电量大,维护费用高。而电熔融炉因其造成污染较少,自动化程度高的优势而被普遍采用。
电熔融炉在正常工作之前必须要进行预热点火,电熔融炉预热点火技术,是在电熔融炉底部加入相当数量的铁销和碳粉,使电熔融炉三相电极在通入合适电压和电流的情况下,形成短路电弧,以达到电熔融炉起始运行起弧点火的目的。
但是,这种电熔融炉起始运行起弧点火方式存在以下问题:一是三相电极在电熔融炉内部起弧不一致,造成三相电流不平衡,而且是瞬间不规律的三相电流不平衡,会造成电器设备误动作;二是三相电极在电熔融炉内部起弧有断续性,时有短路、时有断弧,电弧燃烧不稳定存在电压和电流波动大,需要多次反复点弧,对电网会造成很大的冲击,可能会产生高次谐波对电网造成污染,影响电网的安全运行。
同时在无机纤维生产领域中,传统生产岩棉的主要原材料为玄武岩、白云石、钢渣等。传统生产岩棉的冲天炉是熔化玄武岩、白云石、钢渣等用于生产岩棉的主设备。
但是利用现有技术中的冲天炉在采用赤泥为主料生产岩棉的过程中存在以下问题:一是由于赤泥的高碱性,传统冲天炉的内层耐腐蚀能力不够,达不到生产设计周期,生产维修成本高;二是由于赤泥中含铁成分较高,生产岩棉所用的冲天炉没有专用出铁口,不能回收铁,传统生产岩棉冲天炉出渣口在冲天炉底部,只能用于放铁渣,造成浪费,而且产生二次尾渣;三是出铁渣时不能产棉,产棉时不能出铁渣,需要经常停产,严重影响了岩棉制品的产量和质量;四是冲天炉生产过程中产生废气、粉尘需要进一步处理,才能达到排放标准,增加了生产成本;五是根据国家环保要求,生产岩棉熔融工段的冲天炉使用焦炭做热能已严格禁止,使用天燃气为热能也受到限制;六是传统生产岩棉的冲天炉热效率低,热能利用率40-50%左右。
发明内容
针对现有技术的上述不足,本发明提供一种电熔融炉,通过电熔融炉自带的供电系统形成带有石墨电极的点火装置。利用点火装置控制电熔融炉烘干、预热、熔化、起弧的操作过程,实现了对炉内烘干、炉料预热、可一次引燃电弧的稳定过度,点炉速度快,三相电流均衡,对电网无冲击、无谐波、无污染。
第一方面,本发明提供一种电熔融炉,包括电熔融炉本体、控制系统和供电系统,所述控制系统与供电系统电连接,所述供电系统包括点火装置,所述电熔融炉本体与点火装置结构配合,所述点火装置包括:
石墨电极,所述石墨电极为三相石墨电极,所述三相石墨电极的放电点分别电连接有电阻丝;
电极自动调节机构,所述电极自动调节机构包括电极升降机构,所述电极升降机构与三相石墨电极电连接,所述电极升降机构驱动三相石墨电极进行升降;
所述电熔融炉本体设置有供石墨电极移动的通道。
具体的,所述供电系统还包括:
高压电源,用于提供三相母线;
高压检测计量保护单元,用于实时监测高压电压、电流,并可在实施
保护性跳闸的同时发出报警信号;
炉用变压单元,用于向三相石墨电极提供三相工作电流;
有载调压单元,用于控制炉用变压器的输出电压进而改变电流,控制
电熔融炉进行预热点火和正常运行的输入功率;
温度监控单元,用于监控电熔融炉炉膛内温度,并将温度信号发送至控制系统;
计时单元,用于记录烘干时间和预热时间,并生成时间数据发送至控
制系统;
所述高压电源通过高压检测计量保护单元与炉用变压单元电连接,所
述炉用变压单元分别与有载调压单元和三相石墨电极电连接,所述温度监控单元靠近第一炉门观察口设置,所述控制系统分别与有载调压单元、温度监控单元、计时单元和点火装置电连接;
所述控制系统,通过温度信号和时间数据向有载调压单元发出控制信号,控制三相石墨电极尖端放电点上的电阻丝发热功率。
进一步的,所述供电系统包括电流监控单元,所述电流监控单元用于实时监测起弧阶段的电流,并将电流信号发送至控制系统;所述电极自动调节机构包括液压系统,所述电极升降机构包括液压油缸,所述液压油缸与液压系统连接,所述液压系统与控制系统连接,所述控制系统根据电流信号通过液压系统调节三相石墨电极的升降。
进一步的,所述液压系统包括阀台,所述阀台上设置有带有信号放大器的比例阀,所述控制系统根据电流监控单元发送的电流信号发出指令使比例阀动作,进而控制液压油缸伸缩。
进一步的,为了便于更换石墨电极,每根石墨电极的端部设置有可拆卸结构。
进一步的,为了散发出稳定的热量,所述电阻丝选用镍铬电阻丝。
同时,为将电熔融炉适应无机纤维的生产,所述电熔融炉本体包括炉体和炉盖;所述炉体内设置有炉顶布料装置,所述炉顶布料装置通过物料传送装置与供料装置连通;所述炉体的侧壁的下部上设置有出料口;所述炉盖上设置有可供石墨电极通过的电极通道孔,所述电极通道孔周围附有耐高温绝缘材料。
进一步的,为了对产品的产量和产速进行调控,所述出料口上设置有流体流量调节结构。
具体的,所述出料口包括第一出料口、第二出料口和清炉出渣口,所述第一出料口、第二出料口、清炉出渣口的设置高度依次降低,其中第一出料口作为岩棉熔融液出口,第二出料口作为铁液出口,清炉出渣口作为清炉出渣口。三相石墨电极在长期高温、高碱熔融液条件下侵蚀下运行,三相石墨电极侵蚀消耗在熔融液里的碳,正好对炉料赤泥中的铁起到还原剂的作用,可在采用赤泥为主料生产岩棉的同时还原出单质铁来,由于铁液与岩棉熔融液的密度不同,此时岩棉熔融液在上,铁液在下,残渣位于炉膛最底部,从而便于对不同的产物进行分类出料。
优选的,所述第一出料口与炉底的高度差为20-50cm,所述第二出料口与炉底的高度差为4-10cm,所述清炉出渣口与炉底的高度差为1-5cm。
优选的,所述第一出料口、第二出料口、清炉出渣口环绕电熔融炉本体的外壁设置,以免相互影响出料。
进一步的,为方便观察工作进程,所述第一出料口上设置有观察口,所述观察口上安装有耐热玻璃。
进一步的,电熔融炉设置测温装置,所述测温装置靠近观察口设置。作为优选,所述测温装置设在第一出料口的观察口附近。
优选的,所述出料口上安装有炉门框。
优选的,所述第二出料口和清炉出渣口上分别安装有可升降的炉门盖,所述炉门框与炉门盖结构配合;
优选的,所述电熔融炉本体上设置有水冷系统,所述炉门框和炉门盖设置有水冷却结构,所述水冷却结构与水冷系统连通。
进一步的,在电熔融炉炉膛周围设有水冷散热管,在电熔融炉外炉体周围紧密螺旋形焊接水冷散热管,水冷散热管有进水口和出水口设法兰盘,上水口为进水口,下水口为出水口,法兰与水冷系统可靠连通,电熔融炉正常运行循环水温度,进水温度25-35℃,出水温度45-55℃。水冷散热管内经3-10cm,优选5cm,壁厚0.2-2cm,优选0.5cm,材质普通无缝钢管或无缝不锈钢管,优选无缝不锈钢管。
进一步的,所述炉体上设置有内壁炉衬,所述内壁炉衬从外到内依次为绝热层、保温层、抗氧化层和熔融液工作层;
优选的,所述绝热层采用0.5-2.5cm的石棉板制成;
优选的,所述保温层采用粘土砖制成,所述抗氧化层采用刚玉莫来石制成;
优选的,所述保温层和抗氧化层的厚度均为20-30cm;
优选的,所述熔融液工作层采用耐高温且中性或抗碱性强的材料制成,所述熔融液工作层,厚度约25-50cm;
优选的,所述熔融液工作层选用高碳质中性耐火砖做炉衬,熔融液工作层的厚度均为25-50cm。
进一步的,所述炉顶布料装置包括壁挂料斗、布料流管、布料调控装置,其中,所述壁挂料斗通过物料传送装置与供料装置连接;布料流管,所述布料流管连通壁挂料斗与炉体内的熔融区;布料调控装置,用于控制布料流管的流通状态,所述布料调控装置与布料流管连接。
具体的,所述布料调控装置包括布料阀门和料位测量装置,所述布料阀门包括第一布料阀,所述第一布料阀安装在布料流管上;所述第一布料阀用于控制布料流管与电熔融炉本体工作区的连通状态;所述料位测量装置包括用于测量炉体内部工作区料位的第一料位测量装置,所述第一料位测量装置安装在炉体的工作区内,作为优选,将第一料位测量装置靠近炉顶料位观察窗设置。
所述第一料位测量装置与第一布料阀电连接,当第一料位测量装置监测到炉体内部工作区料位低于设定值时,第一布料阀打开,开始上料,当炉体内部工作区料位高于设定值时,第一布料阀关闭,停止上料。
所述布料阀门包括第二布料阀,所述第二布料阀安装在壁挂料斗与布料流管的连接处,或安装在布料流管靠近壁挂料斗的一端;所述第二布料阀用于控制布料流管与壁挂料斗的连通状态;所述料位测量装置包括用于测量壁挂料斗内料位的第二料位测量装置,所述第二料位测量装置设置在壁挂料斗内,所述第二料位测量装置与物料传送装置电连接,当第二料位测量装置料位低于设定值时,由物料传送装置向壁挂料斗内上料,当料位高于设定值时,物料传送装置停止上料。
本发明提供的该种电熔融炉,利用电熔融炉代替冲天炉生产岩棉工艺过程的熔融工段,在三相石墨电极的尖端放电点附加电阻丝作为点火装置,以电熔融炉原本的三相低压交流电作电源,利用电流通过石墨电极之间产生电弧释放电能,并利用电阻丝对新电熔融炉进行炉内烘干、炉料预热,并进一步对三相石墨电极引燃电弧稳定过度,炉内的炉料高温加热、熔化。
同时,电熔融炉通过电极升降机构对三相石墨电极进行高度控制,可通过调节三相石墨电极及电阻丝与熔融液的接触面积,在有载情况下变换电压,使电弧热量集中,电弧稳定,不存在电压和电流波动大、电弧燃烧不稳定、短路和断弧现象,在实施过程中对电网无冲击、无谐波污染。
第二方面,为了解决现有电熔融炉起弧时三相电流不平衡的问题,本发明提供了一种电熔融运行方法,使用电熔融炉进行物料的处理,其步骤主要包括:
1)运行前准备;
2)布料;
3)炉料预热;
4)熔池产生;
5)点火装置点火起弧;
6)形成熔融额定电流、熔融额定电压、熔融额定功率,维持稳定运行;
7)输出流股,熔融液液位到达设定高度,打开出料口,将熔融液流股引至下一处理工序。
具体的,步骤1)的运行前准备包括设备验收、运行前烘干和烘干后检查三个步骤;其中,
设备验收,堵塞和/或关闭出料口,再进行设备验收;
运行前烘干,在整机运行前利用点火装置对电熔融炉进行烘干;
烘干后检查,电熔融炉烘干后,再次进行整体设备的检查。
进一步的,为防止三相石墨电极在空气中高温氧化,在运行前烘干步骤时,炉膛内温度控制在600℃以下。
具体的,在运行前烘干步骤时,电熔融炉炉膛内温度控制在100℃烘干48小时;炉膛内温度控制在200℃烘干48小时;炉膛内温度控制在300-400℃直到炉膛内不出现潮气再连续烘干60小时;最后炉膛内温度控制在600℃烘干36小时。
为合理布料同时避免电阻丝受损,在步骤2)的布料过程主要包括,
①将三相石墨电极抬升至布料不会损坏电阻丝的高度;
②布料调控装置进行布料,当物料到达第一设定高度时,暂停布料
③降低三相石墨电极的高度,在电阻丝接近炉料时停止下降;
④布料调控装置继续在炉体内进行均匀布料,直至物料在炉膛内布满。
在步骤3)中,通过控制三相石墨电极尖端放电点上的电阻丝的发热功率,对炉料进行预热。当每相的电阻丝达到设定的发热量时,停止升压,使炉料在预热状态。
在步骤4)中,石墨电极点火起弧,电阻丝及连接零件融化。
在步骤6)中,通过电极自动调节机构控制三相石墨电极在熔池的升降高度,实现三相石墨电极全程熔融液埋弧运行。
进一步的,当需要停炉时,需进行清炉,清炉的步骤包括,首先停止布料,然后在炉料基本消耗完毕时,停止向石墨电极供电,打开出料口,进行清炉,排出副产品铁和/或渣液。
本发明提供的电熔融方法,采用点火装置进行引弧,点电弧速度快,可平稳一次成功点弧,三相电流均衡,可自动或手动控制。同时,可通过调节三相石墨电极及电阻丝与熔融液的接触面积,在有载情况下变换电压,使电弧热量集中,电弧稳定,不存在电压和电流波动大、电弧燃烧不稳定、短路和断弧现象,在实施过程中对电网无冲击、无谐波污染。
第三方面,本发明提供一种电熔融赤泥生产岩棉的方法,使用上述的电熔融方法采用赤泥为主料生产岩棉。
具体的,在设备验收阶段时,将第一出料口从外口堵塞,将第二出料口和清炉出渣口分别从炉膛内口到外口堵塞(包括中间通道),并关闭炉门盖,再进行设备验收。其中,第一出料口从外口用白云石碎石粉兑水搅拌成泥块堵塞,将第二出料口和清炉出渣口从炉膛内口到外口(包括中间通道)用白云石碎石粉兑水搅拌成泥块堵塞、塞实。
具体的,在运行前烘干阶段时,通过有载调压单元调整低端电压,控制三相石墨电极的电阻丝发出热量对炉体进行烘干。
具体的,在布料过程中,所述炉膛内的第一设定布料高度为距离炉膛底部20-40cm的高度。
进一步的,在熔池产生后,控制系统通过电极自动调节机构实时调整电极高度,维持电弧长度,并防止电极接近炉底铁液面短路。
具体的,在输出岩棉熔融液流股过程中,当炉膛底部的铁溶液的液面到达第一出料口的高度时,用开堵眼机开通第二出料口进行放铁,由接铁车接铁,当放出的铁到设定值时,堵塞和/或关闭第二出料口。其中,放铁时,铁液采用细流股慢放。
具体的,在放铁后堵塞第二出料口时,使用白云石碎石粉泥块通过开堵眼机堵塞,同时关闭第二出料口的炉门盖。
具体的,当需要清炉时,首先停止布料,然后在炉料基本消耗完毕时,停止向石墨电极供电,用开堵眼机开通第二出料口,引出铁液,待第二出料口再无铁液流出时,再用开堵眼机开通清炉出渣口,引出渣液。
本发明提供的电熔融赤泥生产岩棉的方法,在使用电熔融炉利用赤泥为主料进行岩棉生产时,由于赤泥及配料在电熔融炉中熔化,三相石墨电极在长期高温、高碱熔融液条件下侵蚀下运行,每吨岩棉产品平均可有3-5kg碳被侵蚀消耗在熔融液里,正好对炉料赤泥中的铁起到还原剂的作用,可在利用赤泥生产岩棉的同时还原出单质铁来,由于铁液与岩棉的密度不同,此时岩棉熔融液在上,铁液在下,残渣位于炉体的底部,当铁液位超过第二出料口的高度时可提出副产品铁。且电熔融炉熔融生产过程中无废气、粉尘、废水产生,对环境无污染。
本发明可平稳一次成功点弧,不存在电压和电流波动大、电弧燃烧不稳定、短路和断弧现象。且利用该种电熔融炉进行岩棉生产投资成本、运行成本、环保成本、节能减排等方面均优于冲天炉生产岩棉制品。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明电熔融炉结构示意图。
图2是本发明电熔融炉俯视示意图。
图3是本发明电熔融炉第二出料口侧结构示意图。
图4是本发明供电系统连接关系示意图。
图中,1、炉体,11、内壁炉衬,12、第一出料口,121、岩棉熔融液出口,122、岩棉熔融液溜槽,13、第二出料口,131、出铁口,132、铁液溜槽,14、清炉出渣口,15、炉门框,16、炉门盖,17、炉座平台,2、炉盖,21、电极通道孔,22、炉顶布料装置,221、第一布料阀,222、布料流管,223、壁挂料斗,23、炉顶料位观察窗,24、炉顶小平台,3、点火装置,31、石墨电极,32、导电横臂,33、电极自动调节机构,331、电极升降机构,332、液压系统,4、控制系统,5、开堵眼机,6、接铁车。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示,本发明提供一种电熔融炉,包括电熔融炉本体、控制系统4和供电系统,所述控制系统4与供电系统电连接,所述供电系统包括点火装置3,所述电熔融炉本体与点火装置3结构配合,所述点火装置3包括石墨电极31和电极自动调节机构33。
所述石墨电极31为三相石墨电极31,所述三相石墨电极31的放电点分别电连接有电阻丝;所述电极自动调节机构33包括电极升降机构331,所述电极升降机构331与三相石墨电极31电连接,所述电极升降机构331驱动三相石墨电极31进行升降。所述电熔融炉本体设置有供石墨电极31移动的通道。
作为优选,每根石墨电极31的端部设置有阴阳螺纹,以便电极的接续。三相石墨电极31的放电点上分别连接10-50kw的镍铬电阻丝,优选为30kw的镍铬电阻丝。具体的,可在三相石墨电极31头上打眼套丝,采用螺丝加平垫的结构压接电阻丝接头。
该电阻丝可起三个作用,第一可方便的通过镍铬电阻丝发出的热量对新电熔融炉起到烘干、预热作用;第二可使电熔融炉石墨电极31通过镍铬电阻丝发出的热量,引起镍铬电阻丝附近炉料熔融,形成熔池起到点火引燃稳定电弧的作用。第三引燃稳定电弧所需要的能量可通过有载调压装置对变压器进行电压调整控制三相电流。当石墨电极31点火成功引燃稳定电弧后,镍铬电阻丝及压接螺丝、平垫的使命完成随炉内熔池的高温熔化、消失。
具体的,所述供电系统还包括,用于提供三相母线的高压电源;用于实时监测高压电压、电流,并可在实施保护性跳闸的同时发出报警信号的高压检测计量保护单元;用于向三相石墨电极31提供三相工作电流的炉用变压单元;用于控制炉用变压器的输出电压进而改变电流,控制电熔融炉进行预热点火的输入功率的有载调压单元;用于监控电熔融炉炉膛内温度,并将温度信号发送至控制系统4的温度监控单元;用于记录烘干时间、预热时间和运行时间,并生成时间数据发送至控制系统4的计时单元。
如图4所示,所述高压电源通过高压检测计量保护单元与炉用变压单元电连接,所述炉用变压单元分别与有载调压单元和三相石墨电极31电连接,所述温度监控单元靠近第一炉门的观察口设置。
三相石墨电极31放电端成功引燃稳定电弧后,可在以三相石墨电极31等边中心为圆心,以约2m的直径范围内在电熔融炉膛底部形成炉料熔池,随着熔池熔融液液位的增加,三相石墨电极31在熔融液中的接触面积增加,三相石墨电极31不光靠稳定电弧放电对炉料产生热能,同时三相石墨电极31在熔池熔融液三相电阻的作用下对炉料产生热能。随着熔池熔融液液位进一步的增加,熔池周围体积增加,三相石墨电极31在熔融液中的接触面积再度增加,当岩棉熔融液位能维持正常生产岩棉时,三相石墨电极31输出的电流和电压即为电熔融炉的额定电流、熔融额定电压。这种电流靠电极自动调节机构33自动控制三相石墨电极31在熔池的升降高度,实现三相石墨电极31全程熔融液埋弧运行,这种电压靠电极自动化控制系统4控制变压器有载调压装置控制三相石墨电极31的三相电压。通过自动控制电流和电压,能维持电熔融炉正常生产岩棉时,变压器对电熔融炉输入的能量,就是电熔融炉的熔融额定功率。
进一步的,所述供电系统包括电流监控单元,所述电流监控单元用于实时监测起弧阶段的电流,并将电流信号发送至控制系统4;所述电极自动调节机构33包括液压系统332,所述电极升降机构331包括液压油缸,所述液压油缸与液压系统332连接,所述液压系统332与控制系统4连接,所述控制系统4根据电流信号通过液压系统332调节三相石墨电极31的升降。
所述控制系统4分别与有载调压单元、温度监控单元、计时单元和点火装置3电连接,通过温度信号和时间数据向有载调压单元发出控制信号,控制三相石墨电极31尖端放电点上的电阻丝发热功率。
进一步的,所述液压系统332包括阀台,所述阀台上设置有带有信号放大器的比例阀,所述控制系统4根据电流监控单元发送的电流信号发出指令使比例阀动作,进而控制液压油缸伸缩。因为电极在炉内与炉料的距离不一样,起弧引起的电压和电流是不一样的.通过采集电路上的电流信号,反馈给控制系统4,根据程序,控制系统4将信号输送到液压站阀台的比例阀上,比例阀上有信号放大器,通过输送过来的信号让比例阀动作,使液压油缸伸缩,来达到完成电极的抬高或者降落,电极自动调节。作为优选,所述控制系统4选用PLC控制系统4。
电极自动调节机构33是电熔融炉自动化控制系统4的核心部件,其保证电熔融炉持续高效运行在一个精确工作点的关键因素。对于炉内的干扰,比如电极间的过流、短路等,都必须及时地检测到并给予实时补偿,无论导电材料还是非导材料,对电极都必须具有相应的保护功能,否则会导致电极损坏。系统检测到的信息可以方便地集成到整个电熔融炉自动化控制系统4中。
实施例二
在实施例一的基础上,为将电熔融炉适应无机纤维的生产,尤其是以赤泥为主料的岩棉的生产,进行以下改进,如图1-3所示,所述电熔融炉本体包括炉体1和炉盖2;所述炉体1内设置有炉顶布料装置22,所述炉顶布料装置22通过物料传送装置与供料装置连通;所述炉体1的侧壁上设置有出料口;所述炉盖2上设置有可供石墨电极31通过的通道孔。
其中炉体1的内部炉膛优选为圆柱形。设计内直径优选为360cm,熔化量为每小时5-8吨,优选6吨。
该炉体1底和圆周由外向内第一层以石棉板作绝热层,采用0.5-2.5cm厚的石棉板做保温隔热层处理,优选为2cm厚的石棉板做保温隔热层处理,层间接缝错开,其作用是减少通过炉底和圆周向外的热损失。
第二层为保温层,粘土砖横立加竖立交叉砖缝环砌作保温层,砖缝间隙用与粘土砖配料相同的碎料加少量硼砂和水调成湿泥填平喂缝捣实,保温层厚度20-30cm,优选25cm。
第三层用刚玉莫来石耐火砖横立加竖立交叉砖缝环砌作保温层或抗氧化层,砖缝间隙用与刚玉莫来石耐火材料碎料加少量硼砂和水调成湿泥填平喂缝捣实,抗氧化层厚度20-30cm,优选25cm。
第四层用高碳质中性耐火砖横立加竖立交叉砖缝环砌,砖缝间隙用与高碳质中性耐火砖相同材料碎料加少量硼砂和水调成湿泥填平喂缝捣实,作为熔融液工作层,厚度约25-50cm,优选的厚度约40cm。
根据赤泥特性,选用高碳质中性耐火砖做工作层炉衬,可耐高温和炉料的浸蚀、热膨胀系数很低,导热性高,耐热振性能好,耐温强度高,在高温下长期使用不软化,有良好的抗碱性能,也很少受金属和熔渣的侵蚀,质轻等优点。选用高碳质中性耐火砖做工作层炉衬,在长期高温熔融、高碱液条件下运行即使有少量高碳砖被侵蚀消耗在岩棉熔融液中,平均每吨岩棉制品约消耗高碳砖1kg,正好对赤泥中的铁起到还原剂的作用。
进一步的,为了对产品的产量和产速进行调控,所述出料口上设置有流体流量调节结构。
具体的,所述出料口包括第一出料口12、第二出料口13和清炉出渣口14,在每个出料口上安装有炉门框15,在每个炉门框15上分别有一个炉门,分别设在炉身的靠底部侧面,所述第一出料口12、第二出料口13、清炉出渣口14的设置高度依次降低,其中第一出料口12作为岩棉熔融液出口121,第二出料口13作为铁液出口,清炉出渣口14作为清炉出渣口,其相应的炉门上分别相应设置有岩棉熔融液流体口、铁液流体口和清炉出渣口,熔融液流体口、铁液流体口和清炉出渣口,分别用高碳质耐火带流体口的异型砖与内部炉膛相通。
优选的,所述第一出料口12与炉底的高度差为20-50cm,优选的40cm,岩棉熔融液流体口直径4-10cm优选6cm,在正常运行时,炉内岩棉熔融液在炉内始终保持应留有30cm的熔融液位的高度(约2.5吨左右的熔融液)水平,以确保流入离心机的流体均匀。
所述第二出料口13与炉底的高度差为4-10cm,优选为6cm,铁液流体口直径3-6cm,优选4cm,在正常运行放铁时炉内应留有6cm高度的铁液位的高度(约0.6-1吨左右的铁液)水平。
所述清炉出渣口14与炉底的高度差为1-5cm,优选为4cm,清炉出渣口口直径3-5cm,优选4cm,在需要停炉放渣时,可彻底放净炉内熔融液流体和铁渣,防止炉底有剩余熔融液。
所述第一出料口12、第二出料口13、清炉出渣口14环绕电熔融炉本体的外壁设置,以免相互影响出料。优选的,第一出料口12和第二出料口13相差90°,第一出料口12和清炉出渣口14相差180°。
优选的,所述电熔融炉外炉上设置有水冷系统,在电熔融炉外炉周围设有水冷散热管,在电熔融炉1炉膛外周围紧密螺旋形焊接水冷散热管,水冷散热管有进水口和出水口设法兰盘,上水口为进水口,下水口为出水口,法兰与水冷系统可靠连通,电熔融炉1外炉体水冷散热管正常运行循环水温度,进水温度25-35℃,出水温度45-55℃。水冷散热管内经3-10cm,优选5cm,壁厚0.2-2cm,优选0.5cm,材质普通无缝钢管或无缝不锈钢管,优选无缝不锈钢管。
所述出料口上设置有炉门,并根据出料口的排序,依次分为第一炉门、第二炉门、第三炉门。
其中,第一炉门设有水冷进出水管,并在岩棉熔融液出口121下设两段带水冷的不锈钢制作的流槽。进一步的,第一段岩棉熔融液流体口的流槽为可调节流量的带水冷不锈钢制作的溜槽。第二段岩棉熔融液流槽122是承接第一段流槽流出的岩棉熔融液,可通过摆动机构将岩棉熔融液流体准确的送至离心机辊轮上,也可以通过摆动机构将岩棉熔融液流体准确的送至地坑。
优选的,为方便观察生产进程,第一炉门上还设有观察口,所述观察口上安装有耐热玻璃;优选的,所述观察口附近设置有测温装置。
进一步的,所述第二出料口13和清炉出渣口14上分别安装有可升降的炉门盖16,第二和第三炉门盖16用紫铜或不锈钢等耐高温的材料制作,并可通过手动机械把手开启和关闭第二炉门上铁液流体口和第三炉门的清炉出渣口,炉门盖16和炉门框15结构配合,两者之间通过插槽接触严密。优选的,所述炉门框15和炉门盖16设置有水冷却结构,所述水冷却结构与水冷系统连通。
具体的,第二炉门设有水冷进出水管,并在铁液流体口设有一段带水冷用不锈钢制作的铁液流体口固定流槽。进一步的,铁液流体口不出铁液时用白云石碎石粉泥块堵塞,并通过手动机械把手关闭第二炉门上铁液流体口上的带水冷的炉门盖16,出铁时可通过手动机械把手开启第二炉门上的带水冷的炉门盖16,再用开堵眼机5钻开白云石泥块封堵的铁液流体口,铁液从第二炉门上铁液流体口流出,通过下端带水冷的不锈钢固定溜槽送入接铁车6。出铁完毕,再用开堵眼机5用白云石泥块封堵铁液流体口,再通过手动机械把手关闭第二炉门上带水冷的炉门盖16。其中炉门盖16优选为不锈钢制作。
第三炉门设有水冷进出水管,设有一段带水冷用不锈钢制作的固定流槽。进一步的,第三炉门的清炉出渣口不出渣液时用白云石碎石粉泥块堵塞,并通过手动机械把手关闭第三炉门上清炉出渣口上的带水冷炉门盖16,出渣液时可通过手动机械把手开启第三炉门上的带水冷炉门盖16,再用开堵眼机5钻开白云石泥块封堵的清炉出渣口流体口,渣液从第三炉门上清炉出渣口流出,通过下端带水冷不锈钢固定溜槽送入地坑。出渣完毕,再用开堵眼机5用白云石泥块封堵的清炉出渣流体口,再通过手动机械把手关闭第三炉门上带水冷的炉门盖16,所述炉门盖16优选为不锈钢制作。
所述炉盖2为管式水冷炉盖体,以直径5.5m、高1.5m的内抛物面体为框架,管式水冷炉盖的内抛物面体框架,管材用普通无缝钢管或无缝不锈钢管,优选无缝不锈钢管,附有的轻质刚玉莫来石耐火材料、水冷炉盖内抛物面框架体顶部的圆形可穿越电极通道孔的轻质刚玉莫来石耐火材料捣实固化的顶盖、管式水冷炉盖2上面设置有布料装置、料位观察窗23等。
所述炉顶布料装置22包括壁挂料斗、布料流管222、布料调控装置,其中,所述壁挂料斗223通过物料传送装置与供料装置连接;布料流管222,所述布料流管222连通壁挂料斗与炉体1内的熔融区;布料调控装置,用于控制布料流管222的流通状态,所述布料调控装置与布料流管222连接。
具体的,所述布料调控装置包括布料阀门和料位测量装置,所述布料阀门包括第一布料阀,所述料位测量装置包括用于测量炉体1内部工作区料位的第一料位测量装置。
具体的,三个直径25cm的第一布料阀分别安装在三个直径25cm的布料流管222上,三个直径25cm的布料流管222与壁挂料斗223连接。所述第一布料阀用于控制布料流管222与电熔融炉本体工作区的连通状态;所述第一料位测量装置安装在炉体1的工作区内。作为优选,所述第一料位测量装置与第一布料阀电连接,当第一料位测量装置监测到炉体1内部工作区料位低于设定值时,第一布料阀打开,由布料流管222自动向炉内补料,当炉体1内部工作区料位高于设定值时,第一布料阀关闭,布料流管222自动停止补料。
为方便控制物料的供给,作为优选,所述布料阀门包括第二布料阀,所述第二布料阀安装在壁挂料斗223与布料流管222的连接处,或安装在布料流管222靠近壁挂料斗223的一端;所述第二布料阀用于控制布料流管222与壁挂料斗223的连通状态;所述料位测量装置包括用于测量壁挂料斗内料位的第二料位测量装置。
作为优选,所述第二布料阀为挡板阀,当需要对三个中的一个布料流管222区域进行布料时,相对应的挡板阀自动打开对向应对的布料流管222进行布料,当布料完毕挡板阀自动关闭。所述第二料位测量装置设置在壁挂料斗223内,所述第二料位测量装置与物料传送装置电连接,当第二料位测量装置料位低于设定值时,由传送带向壁挂料斗223内上料,当料位高于设定值时,物料传送装置停止上料。
作为优选,炉盖2上设置有料位观察窗23,使用耐热玻璃做屏障,可通过监控设备观察设备运行情况,也可选择手动控制适时进行加料。
本发明提供的该种电熔融炉,利用电熔融炉代替冲天炉生产岩棉工艺过程的熔融工段,在三相石墨电极31的尖端放电点附加电阻丝作为点火装置3,以电熔融炉原本的三相低压交流电作电源,利用电流通过石墨电极31和电阻丝对新电熔融炉进行炉内烘干、炉料预热,并进一步对三相石墨电极31对炉底铁液引燃电弧稳定过度,炉内的炉料通过石墨电极31对炉底产生电弧释放电能高温熔化。
同时,电熔融炉通过电极升降机构331对三相石墨电极31进行高度控制,可通过调节三相石墨电极31与熔融液的接触面积来改变三相电阻,在有载情况下变换电压,使电弧热量集中,电弧稳定,不存在电压和电流波动大、电弧燃烧不稳定、短路和断弧现象,在实施过程中对电网无冲击、无谐波污染。
此外,电熔融炉内工作层高碳砖炉衬解决了赤泥为高碱性,对电熔融炉内层的腐蚀问题;二是设置了专门的岩棉熔融液流体口、铁熔融液流体口,可在不影响岩棉熔融液正常流出的情况下使得赤泥中铁进行回收;三是设置了专门的清渣口,电熔融炉需要停炉检修时可彻底放净炉内流液,便于炉内清理检修;四是在电熔融炉熔融生产过程中无废气、粉尘、废水产生,对环境无污染;五是炉衬采用绝热层、保温层、抗氧化层和熔融液工作层设计,热效率高达70%以上,高效节能;六是引入了石墨电极31大功率镍铬电阻丝预热点火装置3,对炉内烘干、预热、熔池形成、引燃电弧稳定、点炉速度快、三相电流均衡、自动控制,对电网无冲击、无谐波,对电网无污染。本发明可平稳一次成功点弧,不存在电压和电流波动大、电弧燃烧不稳定、短路和断弧现象。七是电熔融炉内工作层高碳砖炉衬和三相石墨电极31在长期高温、高碱熔融液条件下侵蚀下运行,每吨岩棉产品平均可有4-6kg碳被侵蚀消耗在熔融液里,正好对炉料赤泥中的铁起到还原剂的作用,可在利用赤泥生产岩棉的同时将多余的铁还原出来,副产品可得到10%以上的单质铁。
实施例三
根据以上实施例,为了解决现有电熔融炉起弧时三相电流不平衡的问题,本发明提供了一种电熔融方法,使用电熔融炉进行物料的处理,其步骤主要包括:
1)运行前准备;
2)布料;
3)炉料预热;
4)熔池产生;
5)点火装置3点火起弧;
6)维持生产,形成熔融额定电流、熔融额定电压、熔融额定功率,稳定运行;
7)输出流股,熔融液液位到达设定高度,打开出料口,使熔融液流股流出并将其引至下一物料处理工序。
具体的,步骤1)的运行前准备包括设备验收、运行前烘干和烘干后检查三个步骤;其中,设备验收,堵塞和/或关闭出料口,再进行设备验收;
运行前烘干,在整机运行前利用点火装置3对电熔融炉进行烘干;
烘干后检查,电熔融炉烘干后,再次进行整体设备的检查。
进一步的,为防止三相石墨电极31在空气中高温氧化,在运行前烘干步骤时,炉膛内温度控制在600℃以下。
具体的,在运行前烘干步骤时,电熔融炉炉膛内温度控制在100℃烘干48小时;炉膛内温度控制在200℃烘干48小时;炉膛内温度控制在300-400℃直到炉膛内不出现潮气再连续烘干60小时;最后炉膛内温度控制在600℃烘干36小时。
为合理布料同时避免电阻丝受损,在步骤2)的布料过程主要包括,
①将三相石墨电极31抬升至布料不会损坏电阻丝的高度;
②布料调控装置进行布料,当物料到达第一设定高度时,暂停布料;
③降低三相石墨电极31的高度,在电阻丝接近炉料时停止下降;
④布料调控装置继续在炉体1内进行均匀布料,直至物料在炉膛内布满。
其中步骤①可通过炉盖2上的料位观察窗23进行观察。
在步骤3)中,通过控制三相石墨电极31尖端放电点上的电阻丝的发热功率,对炉料进行预热。当每相的电阻丝达到设定的发热量时,停止升压,使炉料在预热状态。
在步骤4)中,石墨电极31点火起弧,电阻丝及连接零件融化。
在步骤6)中,通过电极自动调节机构33控制三相石墨电极31在熔池的升降高度,实现三相石墨电极31全程熔融液埋弧运行。
进一步的,当需要停炉时,需进行清炉,清炉的步骤包括,首先停止布料,然后在炉料基本消耗完毕时,停止向石墨电极31供电,打开出料口,进行清炉,排出副产品和/或渣液。
本发明提供的电熔融方法,采用点火装置3进行起弧,点电弧速度快,可平稳一次成功点弧,三相电流均衡,可自动或手动控制。同时,可通过调节三相石墨电极31与熔融液的接触面积控制三相电阻,在有载情况下变换电压,使电弧热量集中,电弧稳定,不存在电压和电流波动大、电弧燃烧不稳定、短路和断弧现象,在实施过程中对电网无冲击、无谐波污染。
实施例四
本发明提供一种电熔融赤泥生产岩棉的方法,使用如实施例三所述的电熔融方法采用赤泥为主料生产岩棉。
具体的,在设备验收阶段时,将第一出料口12从外口堵塞,将第二出料口13和清炉出渣口14分别从炉膛内口到外口(包括中间通道)堵塞,并关闭炉门盖16,对电炉本体、水路、电路、设备绝缘、电极、炉顶布料装置22、原料输送系统进行设备验收,对计量、称重经校验显示准确,手自动操作达到运行要求等。其中,第一出料口12从外口用白云石碎石粉兑水搅拌成泥块堵塞,将第二出料口13和清炉出渣口14从炉膛内口到外口用白云石碎石粉兑水搅拌成泥块堵塞、包括中间通道塞实,关闭炉门盖。
在运行前烘干阶段时,通过有载调压单元调整低端电压,控制三相石墨电极31的电阻丝分别以10-20kW的功率发出热量对炉体1炉膛进行烘干。
在布料过程中,赤泥球块直径为1-4cm,优选为2cm,所述的第一设定高度为距离炉膛底部20-40cm的高度,当布料赤泥配料球块到炉膛底部20-40cm高度时,停止布料。
炉料起弧预热时间需3-5小时;当对炉料起弧预热时间3小时后,通过石墨电极31点火装置3的三相石墨电极31上的电阻丝对电阻丝附近的炉料已加热到熔融状态,电阻丝及三相石墨电极31附近炉料熔融形成较小熔池,可起到引燃稳定电弧的作用,本发明可平稳一次成功点弧,不存在电压和电流波动大、电弧燃烧不稳定、短路和断弧现象。
通过控制系统4控制有载调压装置对变压器进行电压调整控制三相电流。当石墨电极31点火成功引燃稳定电弧后,镍铬电阻丝及压接螺丝、平垫的使命完成随炉内熔池的高温熔化、消失。
利用点火装置3,在三相石墨电极31的尖端放电成功引燃稳定电弧后,可在以三相石墨电极31等边中心为圆心,以约2m的直径范围内在电熔融炉膛底部形成较大炉料熔池,此时炉内的温度可达1500℃,随着熔池熔融液液位的增加,三相石墨电极31在熔融液中的接触面积增加,三相石墨电极31不光靠稳定电弧放电对炉料产生热能使炉料熔化,同时三相石墨电极31在熔池熔融液的电阻作用下对炉料产生热能。
随着熔池熔融液液位进一步的增加,此时炉内的温度可达1700℃,熔池体积增加三相石墨电极31在熔融液中的面积再度增加,当岩棉熔融液位能维持正常生产岩棉时,三相石墨电极31输出的电流和电压即为熔融额定电流、熔融额定电压。
电流靠电极自动调节机构33自动控制三相石墨电极31在熔池的升降高度与熔融液的接触面积来控制三相电阻,实现三相石墨电极31全程熔融液埋弧运行。电压靠控制系统4控制有载调压单元,控制三相石墨电极31的三相电压。通过自动控制电流和电压,当岩棉熔融液液位达到一定高度时,用钢钎凿开第一炉门的岩棉熔融液出口121,岩棉熔融液流出,能维持电熔融炉产出的岩棉熔融液正常生产岩棉电源变压器对电熔融炉输入的能量,就是电熔融炉的熔融额定功率。
熔融液热辐射使炉膛内壁的炉料进一步熔化。熔化的单质铁聚集在炉底,由于铁液面不断上升,为维持一定的电弧长度和防止电极接近炉底铁液面短路,电极也相应回升,主要靠电熔融炉的电极自动调节机构33和控制系统4(优选为低压电控装置,此为现有技术在此不再赘述。)检测到炉料熔化液面的合适高度,电极自动回升阶段即告结束,电极以维持合适的功率稳定运行。
在维持电熔融炉产出的岩棉熔融液长期正常生产岩棉过程中,三相石墨电极31在长期高温、高碱熔融液条件下埋弧运行生产过程中,正常有很少一部分碳消耗在熔融液中。具体的,石墨电极31的消耗主要有几个方面:1、电极放电端面消耗(升华);2、电极侧面热应力导致剥落(熔解);3、电极折断(高位断裂)、残端消耗(低位断裂)。每吨岩棉产品平均可有3-5kg石墨电极31消耗。正好对炉料赤泥中的铁起到还原剂的作用。
此外,根据赤泥特性,选用高碳质中性耐火砖做工作层炉衬,虽然可耐高温和炉料的浸蚀、相对其他工作层炉衬有良好的抗碱性。但是高碳质中性耐火砖做本发明的工作层炉衬,是在长期在高温、高碱熔融液恶劣条件下运行的,每吨岩棉产品平均可有1kg高碳砖中的碳被侵蚀消耗熔融液里,造成少量高碳砖被侵蚀,亦对赤泥中的铁起到还原剂的作用。
电熔融炉内工作层高碳砖炉衬和三相石墨电极31在长期高温、高碱熔融液条件下侵蚀下运行,正常每吨岩棉产品平均可有4-6kg碳被岩棉熔融液侵蚀消耗在熔融液里,正好对炉料赤泥中的铁起到还原剂的作用,可在利用赤泥生产岩棉的同时还原出单质铁来,副产品可得到10%以上的单质铁。
随着电熔融炉熔融液液位保持稳定高度能长期稳定从第一炉门、岩棉熔融液出口121、溜槽将岩棉熔融液送入四轴离心机,正常生产岩棉。此时的电熔融炉内底部铁的液面也在逐渐增高,当铁溶液的液面到达第一出料口12的高度时,可通过岩棉熔融液出口121观察有大量的铁火花出现,此时必须通过第二炉门、铁液出口、炉门盖16、溜槽放铁,否则会造成岩棉产量和质量下降。
第一次放铁当岩棉熔融液出口121观察有大量的铁火花出现时,打开第二炉门的炉门盖16,启动开堵眼机5,对第二炉门的铁液出口开眼,开眼打通后铁液随溜槽流出,接铁车6接铁。值得注意是放铁时,铁的流股不要过大,以免因炉膛内熔融液面急剧下降影响岩棉产量和质量。铁液要细流股慢放,每次约放出1T铁,炉内约留有0.6-1T铁,以不影响岩棉产量为佳。当放铁完毕立即用用白云石碎石粉兑水搅拌成泥块通过开堵眼机5堵塞,同时关闭第二炉门的炉门盖16。以后可根据运行经验和时间适时重复放铁。
第三炉门的清炉出渣口不出渣液时用白云石碎石粉泥块堵塞、并通过手动机械把手关闭第三炉门上清炉出渣口上的带水冷不锈钢炉门盖16。
当需要停炉检修时,首先停止向炉膛内布料,待炉膛内炉料消耗的基本完毕即不能正常出棉生产时,停止向炉内电极供电。打开第二炉门的炉门盖16,启动开堵眼机5,对第二炉门的铁液出口开眼,开眼打通后铁液随溜槽流出,接铁车6接铁,此时可快放,待第二炉门的铁液出口无流出铁液,可通过手动机械把手开启第三炉门盖16,再启动开堵眼机5钻开白云石泥块封堵的清炉出渣口流体口,渣液从第三炉门上清炉出渣口流出,通过下端带水冷不锈钢固定溜槽送入地坑。出渣完毕,炉膛内基本干净便于检查、检修。
以上是用赤泥生产岩棉熔融工段的整个用电熔融炉代替高炉简要生产工艺流程实施例,与高炉生产岩棉和电弧炉炼钢相同的成熟技术不再赘述。
本发明提供的电熔融赤泥生产岩棉的方法,在使用电熔融炉利用赤泥为主料进行岩棉生产时,由于赤泥及配料在电熔融炉中熔化,三相石墨电极31和炉膛的熔融液工作层的高碳质中性耐火砖在长期高温、高碱熔融液条件下侵蚀下运行,每吨岩棉产品平均可有4-6kg碳被侵蚀消耗在熔融液里,正好对炉料赤泥中的铁起到还原剂的作用,可在利用赤泥生产岩棉的同时还原出单质铁来,由于铁液与岩棉的密度不同,此时岩棉熔融液在上,铁液在下,残渣位于炉体1炉膛的底部,当铁液达到一定程度可同时提出副产品铁。且电熔融炉熔融生产过程中无废气、粉尘、废水产生,对环境无污染。
本发明可平稳一次成功点弧,不存在电压和电流波动大、电弧燃烧不稳定、短路和断弧现象。且利用该种电熔融炉进行无机纤维生产投资成本、运行成本、环保成本、节能减排等方面均优于冲天炉生产岩棉制品。
综上所述,本发明利用电熔融炉代替冲天炉生产岩棉工艺过程的熔融工段,在三相石墨电极31的尖端放电点附加电阻丝作为点火装置3,以电熔融炉原本的三相低压交流电作电源,利用电阻丝对新电熔融炉进行炉内烘干、炉料预热,并进一步对三相石墨电极31引燃电弧稳定过度,利用电流通过石墨电极31对炉底铁液之间产生电弧释放电能使炉内的炉料高温熔化。
电熔融炉点电弧速度快,可平稳一次成功起弧,三相电流均衡,可自动或手动控制。同时,该电熔融炉通过电极升降机构331对三相石墨电极31进行高度控制,可通过调节三相石墨电极31与熔融液的接触面积,在有载情况下变换电压,使电弧热量集中,电弧稳定,不存在电压和电流波动大、电弧燃烧不稳定、短路和断弧现象,在实施过程中对电网无冲击、无谐波污染。
在使用电熔融炉利用赤泥为主料进行岩棉生产时,由于赤泥及配料在电熔融炉中熔化,三相石墨电极31和炉膛的熔融液工作层高碳质中性耐火砖在长期高温、高碱熔融液条件下侵蚀下运行,每吨岩棉产品平均可有4-6kg碳被侵蚀消耗在熔融液里,正好对炉料赤泥中的铁起到还原剂的作用,可在利用赤泥生产岩棉的同时还原出单质铁来,由于铁液与岩棉熔融液的密度不同,此时无机纤维熔融液在上,铁液在下,残渣位于炉体1的工作区的底部,当铁液达到一定程度可同时提出副产品铁。且电熔融炉熔融赤泥生产岩棉过程中无废气、粉尘、废水产生,对环境无污染。
本发明可平稳一次成功点弧,不存在电压和电流波动大、电弧燃烧不稳定、短路和断弧现象。且利用该种电熔融炉进行岩棉生产投资成本、运行成本、环保成本、节能减排等方面均优于冲天炉生产岩棉制品。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述,但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下,本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换,而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种电熔融炉,包括电熔融炉本体、控制系统(4)和供电系统,所述控制系统(4)与供电系统电连接,所述供电系统包括点火装置(3),所述电熔融炉本体与点火装置(3)结构配合,其特征在于:
所述点火装置(3)包括,石墨电极(31),所述石墨电极(31)为三相石墨电极(31),所述三相石墨电极(31)的放电点分别电连接有电阻丝;
电极自动调节机构(33),所述电极自动调节机构(33)包括电极升降机构(331),所述电极升降机构(331)与三相石墨电极(31)电连接,所述电极升降机构(331)驱动三相石墨电极(31)进行升降;
所述电熔融炉本体设置有供石墨电极(31)移动的通道。
2.如权利要求1所述的电熔融炉,其特征在于:所述供电系统还包括,
高压电源,用于提供三相母线;
高压检测计量保护单元,用于实时监测高压电压、电流,并可在实施保护性跳闸的同时发出报警信号;
炉用变压单元,用于向三相石墨电极(31)提供三相工作电流;
有载调压单元,用于控制炉用变压器的输出电压进而改变电流,控制电熔融炉进行预热点火和正常运行的输入功率;
温度监控单元,用于监控电熔融炉炉膛内温度,并将温度信号发送至控制系统(4);
计时单元,用于记录烘干时间和预热时间,并生成时间数据发送至控制系统(4);
所述高压电源通过高压检测计量保护单元与炉用变压单元电连接,所述炉用变压单元分别与有载调压单元和三相石墨电极(31)电连接,所述温度监控单元靠近第一炉门观察口设置,所述控制系统(4)分别与有载调压单元、温度监控单元、计时单元和点火装置(3)电连接;
所述控制系统(4),通过温度信号和时间数据向有载调压单元发出控制信号,控制三相石墨电极(31)发热功率或尖端放电点上的电阻丝发热功率;
所述供电系统包括电流监控单元,所述电流监控单元用于实时监测起弧阶段的电流,并将电流信号发送至控制系统(4);
所述电极自动调节机构(33)包括液压系统(332),所述电极升降机构(331)包括液压油缸,所述液压油缸与液压系统(332)连接,所述液压系统(332)与控制系统(4)连接,所述控制系统(4)根据电流信号通过液压系统(332)调节三相石墨电极(31)的升降;
所述液压系统(332)包括阀台,所述阀台上设置有带有信号放大器的比例阀,所述控制系统(4)根据电流监控单元发送的电流信号发出指令使比例阀动作,进而控制液压油缸伸缩;
所述石墨电极(31)的端部设置有可拆卸结构。
3.如权利要求1所述的电熔融炉,其特征在于:所述电熔融炉本体包括炉体(1)和炉盖(2);
所述炉体(1)内设置有炉顶布料装置(22),所述炉顶布料装置(22)通过物料传送装置与供料装置连通;
所述炉体(1)的侧壁的下部上设置有出料口;
所述炉盖(2)上设置有可供石墨电极(31)通过的电极通道孔(21),所述电极通道孔(21)周围附有耐高温绝缘材料;
所述出料口上设置有流体流量调节结构;
所述出料口包括第一出料口(12)、第二出料口(13)和清炉出渣口(14),所述第一出料口(12)、第二出料口(13)、清炉出渣口(14)的设置高度依次降低;所述第一出料口(12)与炉底的高度差为20-50cm,所述第二出料口(13)与炉底的高度差为4-10cm,所述清炉出渣口(14)与炉底的高度差为1-5cm;
所述第一出料口(12)、第二出料口(13)、清炉出渣口(14)环绕电熔融炉本体的外壁设置;
所述第一出料口(12)上设置有观察口,所述观察口上安装有耐热玻璃。
4.如权利要求3所述的电熔融炉,其特征在于:包括测温装置,所述测温装置靠近观察口设置;
所述出料口上安装有炉门框(15);
所述第二出料口(13)和清炉出渣口(14)上分别安装有可升降的炉门盖(16),所述炉门框(15)与炉门盖(16)结构配合;
所述电熔融炉本体上设置有水冷系统,所述炉门框(15)和炉门盖(16)设置有水冷却结构,所述水冷却结构与水冷系统连通;
所述炉体(1)设置有炉底和内壁炉衬(11),所述内壁炉衬(11)从外到内依次为绝热层、保温层、抗氧化层和熔融液工作层;
所述绝热层采用0.5-2.5cm的石棉板制成;
所述保温层采用粘土砖制成;
所述抗氧化层采用刚玉莫来石制成;
所述保温层和抗氧化层的厚度均为20-30cm;
所述熔融液工作层采用耐高温且中性或抗碱性强的材料制成,所述熔融液工作层,厚度约25-50cm;
所述熔融液工作层选用高碳质中性耐火砖做炉衬。
5.如权利要求3所述的电熔融炉,其特征在于:所述炉顶布料装置(22)包括,
壁挂料斗(223),所述壁挂料斗(223)通过物料传送装置与供料装置电连接;
布料流管(222),所述布料流管(222)连通壁挂料斗(223)与炉体(1)内的熔融区;
布料调控装置,所述布料调控装置与布料流管(222)电连接;
所述布料调控装置包括,布料阀门,所述布料阀门包括第一布料阀(221),所述第一布料阀(221)安装在布料流管(222)上;
料位测量装置,所述料位测量装置包括用于测量炉体(1)内部工作区的第一料位测量装置,所述第一料位测量装置的监测单元安装在炉体(1)的工作区内;
所述第一料位测量装置与第一布料阀(221)电连接,当第一料位测量装置监测到炉体(1)内部工作区料位低于设定值时,第一布料阀(221)打开,当炉体(1)内料位高于设定值时,第一布料阀(221)关闭;
所述布料阀门包括第二布料阀,所述第二布料阀安装在壁挂料斗(223)与布料流管(222)的连接处,或安装在布料流管(222)靠近壁挂料斗(223)的一端;
所述料位测量装置包括用于测量壁挂料斗(223)内料位的第二料位测量装置,所述第二料位测量装置的监测单元设置在壁挂料斗(223)内,所述第二料位测量装置与物料传送装置电连接,当第二料位测量装置监测到壁挂料斗(223)内的料位低于设定值时,物料传送装置向壁挂料斗(223)内上料,当壁挂料斗(223)内的料位高于设定值时,物料传送装置停止上料。
6.一种电熔融方法,其特征在于:使用电熔融炉进行物料的处理,其步骤主要包括:
1)运行前准备;
2)布料;
3)炉料预热;
4)熔池产生;
5)点火装置(3)点火起弧;
6)形成熔融额定电流、熔融额定电压、熔融额定功率,维持稳定运行;
7)输出流股,熔融液液位到达设定高度,打开出料口,将熔融液流股引至下一处理工序。
7.如权利要求6所述的电熔融方法,其特征在于:步骤1)的运行前准备包括设备验收、运行前烘干和烘干后检查三个步骤;其中,
设备验收,堵塞和/或关闭出料口,再进行设备验收;
运行前烘干,在整机运行前利用点火装置(3)对电熔融炉进行烘干;
烘干后检查,电熔融炉烘干后,再次进行整体设备的检查;
在运行前烘干步骤时,炉膛内温度控制在600℃以下;
在运行前烘干步骤时,电熔融炉炉膛内温度控制在100℃烘干48小时;炉膛内温度控制在200℃烘干48小时;炉膛内温度控制在300-400℃直到炉膛内不出现潮气再连续烘干60小时;最后炉膛内温度控制在600℃烘干36小时;
在步骤2)的布料过程主要包括,
①将三相石墨电极(31)抬升至布料不会损坏电阻丝的高度;
②布料调控装置进行布料,当物料到达第一设定高度时,暂停布料;
③降低三相石墨电极(31)的高度,在电阻丝接近炉料时停止下降;
④布料调控装置继续在炉体(1)内进行均匀布料,直至物料在炉膛内布满;
在步骤3)中,通过控制三相石墨电极(31)尖端放电点上的电阻丝的发热功率,对炉料进行预热;
当每相的电阻丝达到设定的发热量时,停止升压,使炉料在预热状态;
在步骤4)中,石墨电极(31)点火起弧,电阻丝及连接零件融化;
在步骤6)中,通过电极自动调节机构(33)控制三相石墨电极(31)在熔池的升降高度,实现三相石墨电极(31)全程熔融液埋弧运行;
当需要停炉时,需进行清炉,清炉的步骤包括,首先停止布料,然后在炉料基本消耗完毕时,停止向石墨电极(31)供电,打开出料口,进行清炉,排出副产品和/或渣液。
8.一种电熔融赤泥生产岩棉的方法,其特征在于:使用如权利要求6或7所述的电熔融方法采用赤泥为主料生产岩棉;
在设备验收阶段时,将第一出料口(12)从外口堵塞,将第二出料口(13)和清炉出渣口(14)分别从炉膛内口、出口通道到外口堵塞,并关闭炉门盖(16),在进行设备验收;
第一出料口(12)从外口用白云石碎石粉兑水搅拌成泥块堵塞,将第二出料口(13)和清炉出渣口(14)从炉膛内口、出口通道到外口用白云石碎石粉兑水搅拌成泥块堵塞、塞实;
在运行前烘干阶段时,通过有载调压单元调整低端电压,控制三相石墨电极(31)的电阻丝发出热量对炉体(1)进行烘干;
在布料过程中,所述的第一设定高度为距离炉膛底部20-40cm的高度;
在熔池产生后,控制系统(4)通过电极自动调节机构(33)实时调整电极高度,维持电弧长度,并防止电极接近炉底铁液面短路;
在输出岩棉熔融液流股过程中,当铁溶液的液面到达第一出料口(12)的高度时,通过开堵眼机(5)开通第二出料口(13)进行放铁,当放出的铁到设定值时,堵塞和/或关闭第二出料口(13);
放铁时,铁液采用细流股慢放;
在放铁后堵塞第二出料口(13)时,使用白云石碎石粉泥块通过开堵眼机(5)堵塞,同时关闭第二出料口(13)的炉门盖(16);
当需要清炉时,首先停止布料,然后在炉料基本消耗完毕时,停止向石墨电极(31)供电,通过开堵眼机(5)开通第二出料口(13),引出铁液,待第二出料口(13)再无铁液流出时,通过开堵眼机(5)开通清炉出渣口(14)引出渣液。
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