CN110360594B - 一种用于电熔融炉的预热点火方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的一种用于电熔融炉的预热点火方法及装置，用于利用赤泥生产岩棉，在三相石墨电极的尖端放电点附加大功率镍铬电阻丝预热作为点火装置，可对新电熔融炉炉内烘干、炉料预热、三相电极引燃电弧稳定过度。电熔融炉点电弧速度快，可平稳一次成功点弧，三相电流均衡，可自动或手动控制。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。本发明在实施过程中对电网无冲击、无谐波污染。
Description
技术领域
本发明涉及电熔融炉点火技术领域，更具体的说是涉及一种用于电熔融炉的预热点火方法及装置。
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。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的在于提供一种用于电熔融炉的预热点火方法及装置，用于利用赤泥生产岩棉，在电熔融炉内部采用三相石墨电极的尖端放电，并在三相石墨电极的尖端放电点分别各连接镍铬电阻丝，通过电熔融炉供电系统形成石墨电极的预热点火装置。通过控制电熔融炉烘干、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。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种用于电熔融炉的预热点火方法，包括如下步骤：
步骤1：通过控制三相石墨电极尖端放电点上的镍铬电阻丝发热功率，按照预设温度和预设烘干时间对炉体进行烘干；
步骤2：通过电熔融炉的液压自动控制系统控制三相石墨电极的高度，完成布料；
步骤3：通过控制三相石墨电极尖端放电点上的镍铬电阻丝发热功率，按照预设的预热时间对炉料进行预热；
步骤4：通过控制三相石墨电极尖端放电点上的镍铬电阻丝发热功率，使镍铬电阻丝融化，三相石墨电极的尖端放电点平稳起弧；
步骤5：通过有载调压单元调整对炉用变压单元的输出电压，使电熔融炉按额定功率稳定运行。
进一步，所述步骤1中，按照预设温度和预设烘干时间对炉体进行烘干，具体包括：
步骤11：电熔融炉炉膛内温度控制在100℃烘干48小时；
步骤12：电熔融炉炉膛内温度控制在200℃烘干48小时；
步骤13：电熔融炉炉膛内温度控制在300-400℃，直到炉膛内不出现潮气再连续烘干60小时；
步骤14：电熔融炉炉膛内温度控制在600℃烘干36小时。
进一步，所述预设温度不大于600℃。
进一步，所述步骤2包括：
步骤21：通过液压自动控制系统抬升三相石墨电极；
步骤22：通过电熔融炉的布料装置对炉膛均匀布料直径为1-4cm的赤泥配料球块，完成炉底布料；
步骤23：通过液压自动控制系统控制三相石墨电极下降至三相石墨电极尖端放电点处的镍铬电阻丝接近炉底炉料。
进一步，在所述步骤2中，布料完成后，赤泥配料球块在熔融炉内堆叠为圆锥形。
进一步，所述步骤3中，按照预设的预热时间对炉料进行预热包括：
步骤31：控制炉用变压单元的输出电压使三相石墨电极的镍铬电阻丝的每相功率达到30kW的发热量停止升压，使炉膛内的赤泥配料球块在预热状态；
步骤32：持续预热3-5小时，直至三相石墨电极1上的镍铬电阻丝附近的炉料已加热到熔融状态，使镍铬电阻丝附近炉料熔融液在炉膛底部形成小熔池；
步骤33：将三相石墨电极的输入功率分别控制在50-60kW，使三相石墨电极的尖端放电点形成相对较大的熔池。
进一步，所述步骤4包括：
将三相石墨电极的输入功率分别控制在60-100kW，使三相石墨电极的尖端放电点的镍铬电阻丝由于过载和过热融化；在电熔融炉三相石墨电极的尖端放电点形成的熔池和熔池底部铁液的作用下，三相石墨电极的尖端放电点成功起弧。
另外，在上述用于电熔融炉的预热点火方法的基础上，本发明还提供了一种用于电熔融炉的预热点火装置，包括高压电源、高压检测计量保护单元、炉用变压单元、有载调压单元、三相石墨电极、温度监控单元、计时单元和控制单元；
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连接，所述三相石墨电极设在电熔融炉内，三相石墨电极的尖端放电点分别与镍铬电阻丝连接；所述温度监控单元设在电熔融炉内，控制单元分别与有载调压单元、温度监控单元和计时单元连接；
所述高压电源用于提供三相母线；所述高压检测计量保护单元用于实时测量高压电压，并实施保护性跳闸的同时发出报警信号；所述炉用变压单元采用炉用变压器，用于向三相石墨电极提供三相工作电流；所述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的输入功率；所述三相石墨电极用于对电阻丝发出热量，对电熔融炉的炉料起到预热作用，并形成熔池；所述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单元；所述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单元；所述控制单元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镍铬电阻丝发热功率。
对比现有技术，本发明有益效果在于：本发明提出的一种用于电熔融炉的预热点火方法及装置，用于利用赤泥生产岩棉，在三相石墨电极的尖端放电点附加大功率镍铬电阻丝预热作为点火装置，可对新电熔融炉炉内烘干、炉料预热、三相电极引燃电弧稳定过度。电熔融炉点电弧速度快，可平稳一次成功点弧，三相电流均衡，可自动或手动控制。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。本发明在实施过程中对电网无冲击、无谐波污染。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
附图1是本发明的方法流程图。
附图2是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做出说明。
如图1所示的一种用于电熔融炉的预热点火方法，包括如下步骤：
步骤1：通过控制三相石墨电极尖端放电点上的镍铬电阻丝发热功率，按照预设温度和预设烘干时间对炉体进行烘干。
本步骤实现了电熔融炉运行前对炉体的烘干。在三相石墨电极的尖端放电点，三相分别各连接(可在三相石墨电极头上打眼套丝，用螺丝加平垫压接紧电阻丝接头)30kW镍铬电阻丝，通过有载调压单元调整低端电压来控制三相石墨电极镍铬电阻丝以10-30kW的功率发出热量，对电熔融炉进行烘干。第一步，电熔融炉炉膛内温度控制在100℃烘干48小时；第二步，炉膛内温度控制在200℃烘干48小时；第三步，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。注意，在对新电熔融炉炉膛进行烘干时，炉膛内温度控制在600℃以内，目的是防止三相石墨电极在空气中高温氧化。
步骤2：通过电熔融炉的液压自动控制系统控制三相石墨电极的高度并完成布料。
在对炉底布料前，液压自动控制系统将三相石墨电极抬升，抬升到布料时不损坏三相石墨电极镍铬电阻丝即可停止，可用布料位观察窗进行观察。通过布料装置对炉膛均匀布料赤泥配料球块，赤泥配料球块直径1-4cm,优选2cm,当布料赤泥配料球块到炉膛底部30-40cm高度时，停止布料；通过液压自动控制系统控制三相石墨电极下降，当三相石墨电极的尖端放电点处的镍铬电阻丝接近炉料时，三相石墨电极停止下降。注意不要使三相石墨电极的尖端放电点和电阻丝镍铬受力，以防折断，可用布料位观察窗进行观察；再通过电熔融炉的布料阀门、布料装置对炉膛内通过阀门均匀布料赤泥配料球块，直至赤泥配料球块在炉膛内布满料。布料应做到：使炉膛内的赤泥配料球块堆叠为圆锥形，在炉膛内下致密、上疏松，中间高，四周低。
步骤3：通过控制三相石墨电极尖端放电点上的镍铬电阻丝发热功率，按照预设的预热时间对炉料进行预热。
通过有载调压单元控制炉用变压器的电压使三相石墨电极的镍铬电阻丝对炉料预热每相功率达到30kW的发热量时，停止升压；此时炉膛内的赤泥配料球块在预热状态，炉料起弧预热时间需3-5小时；当对炉料预热时间3小时后，三相石墨电极上的镍铬电阻丝附近的炉料已加热到熔融状态，镍铬电阻丝附近炉料熔融液在炉膛底部形成小熔池存在；由于在三相石墨电极的尖端放电点有该小熔池和镍铬电阻丝的同时加热存在，将三相石墨电极的输入功率分别控制在50-60kW，此时，很快会在三相石墨电极的尖端放电点形成相对较大的熔池。
步骤4：通过控制三相石墨电极尖端放电点上的镍铬电阻丝发热功率，使镍铬电阻丝融化，三相石墨电极的尖端放电点平稳起弧。
电熔融炉内三相石墨电极的尖端放电点形成相对较大的熔池后，将三相石墨电极的输入功率分别控制在60-100kW，很快三相石墨电极的尖端放电点的镍铬电阻丝由于过载和过热融化。此时，镍铬电阻丝及相应的压接螺丝、平垫的使命完成，随炉内熔池熔融液的高温融化、消失。在电熔融炉三相石墨电极的尖端放电点形成的熔池和熔池底部铁液的作用下，三相石墨电极的尖端放电点可平稳一次成功起弧。
步骤5：通过有载调压单元调整对炉用变压单元的输出电压，使电熔融炉按额定功率稳定运行。
三相石墨电极点火成功引燃稳定电弧后，通过有载调压单元对炉用变压单元进行电压调整，控制三相石墨电功率对电熔融炉的输入，炉用变压单元采用炉用变压器，一般优选用中级电压和输入变压器额定功率的2/3左右。
最后，电熔融炉的三相石墨电极进入稳定运行阶段。达到电熔融炉稳定运行后，电弧完全被炉料包围起来，热量几乎全部被炉料所吸收，三相石墨电极的尖端放电点熔池高温熔融液在电熔融炉炉膛底部热辐射和热传导的共同作用下，炉膛底部熔融液面上升，当熔融液面上升到一定高度能维持正常运行生产岩棉时，可以通过有载调压单元使电熔融炉在额定功率下长期稳定运行。
如图2所示，本发明还提供了一种用于电熔融炉的预热点火装置，包括高压电源、高压检测计量保护单元、炉用变压单元、有载调压单元、三相石墨电极、温度监控单元、计时单元和控制单元；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连接，所述三相石墨电极设在电熔融炉内，三相石墨电极的尖端放电点分别与镍铬电阻丝连接；所述温度监控单元设在电熔融炉内，控制单元分别与有载调压单元、温度监控单元和计时单元连接；所述高压电源用于提供三相母线；所述高压检测计量保护单元用于实时测量高压电压，并实施保护性跳闸的同时发出报警信号；所述炉用变压单元采用炉用变压器，用于向三相石墨电极提供三相工作电流；所述有载调压单元用于控制炉用变压器的输出电流进而控制电熔融炉进行预热点火的输入功率；所述三相石墨电极用于对电阻丝发出热量，对电熔融炉的炉料起到预热作用，并形成熔池；所述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单元；所述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单元；所述控制单元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镍铬电阻丝发热功率。
所述炉用变压器，容量在4000-12500kvA,优选10000kvA；一次电压10-35kv,优选35kV；二次电压100-300V，分6-12档,优选二次电压100-300V，分10档；一次电流100-200A，优选一次电流165A；二次电流5000-25000A，优选8000-20000A；炉用变压器接线组别Y/△-11或,Y/Y-12，优选炉用变压器接线组别Y/△-11；冷却方式为强迫油循环风冷或强迫油循环水冷，优选强迫油循环水冷。
另外，所述高压电源、高压检测计量保护单元、炉用变压单元、有载调压单元、三相石墨电极、温度监控单元、计时单元、控制单元和液压控制系统，均为本领域技术人员常用电气组件和液压组件。
结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
Claims (7)
1.一种用于电熔融炉的预热点火方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：通过控制三相石墨电极尖端放电点上的镍铬电阻丝发热功率，按照预设温度和预设烘干时间对炉体进行烘干；
步骤2：通过电熔融炉的液压自动控制系统控制三相石墨电极的高度并完成布料；
步骤3：通过控制三相石墨电极尖端放电点上的镍铬电阻丝发热功率，按照预设的预热时间对炉料进行预热；
步骤4：通过控制三相石墨电极尖端放电点上的镍铬电阻丝发热功率，使镍铬电阻丝融化，三相石墨电极的尖端放电点平稳起弧；
步骤5：通过有载调压单元调整对炉用变压单元的输出电压，使电熔融炉按额定功率稳定运行；
其中，所述步骤3中，按照预设的预热时间对炉料进行预热包括：
步骤31：控制炉用变压单元的输出电压使三相石墨电极的镍铬电阻丝的每相功率达到30kW的发热量停止升压，使炉膛内的赤泥配料球块在预热状态；
步骤32：持续预热3-5小时，直至三相石墨电极上的镍铬电阻丝附近的炉料已加热到熔融状态，使镍铬电阻丝附近炉料熔融液在炉膛底部形成小熔池；
步骤33：将三相石墨电极的输入功率分别控制在50-60kW，使三相石墨电极的尖端放电点形成相对较大的熔池。
2.根据权利要求1所述的用于电熔融炉的预热点火方法，其特征在于：所述步骤1中，按照预设温度和预设烘干时间对炉体进行烘干，具体包括：
步骤11：电熔融炉炉膛内温度控制在100C°烘干48小时；
步骤12：电熔融炉炉膛内温度控制在200C°烘干48小时；
步骤13：电熔融炉炉膛内温度控制在300-400C°，直到炉膛内不出现潮气再连续烘干60小时；
步骤14：电熔融炉炉膛内温度控制在600C°烘干36小时。
3.根据权利要求1所述的用于电熔融炉的预热点火方法，其特征在于：所述预设温度不大于600C°。
4.根据权利要求1所述的用于电熔融炉的预热点火方法，其特征在于，所述步骤2包括：
步骤21：通过液压自动控制系统抬升三相石墨电极；
步骤22：通过电熔融炉的布料装置对炉膛均匀布料直径为1-4cm的赤泥配料球块，完成炉底布料；
步骤23：通过液压自动控制系统控制三相石墨电极下降至三相石墨电极尖端放电点处的镍铬电阻丝接近炉底炉料。
5.根据权利要求4所述的用于电熔融炉的预热点火方法，其特征在于：在所述步骤2中，布料完成后，赤泥配料球块在熔融炉内堆叠为圆锥形。
6.根据权利要求1所述的用于电熔融炉的预热点火方法，其特征在于，所述步骤4包括：
将三相石墨电极的输入功率分别控制在60-100kW，使三相石墨电极的尖端放电点的镍铬电阻丝由于过载和过热融化；在电熔融炉三相石墨电极的尖端放电点形成的熔池和熔池底部铁液的作用下，三相石墨电极的尖端放电点成功起弧。
7.一种用于电熔融炉的预热点火装置，其特征在于：包括高压电源、高压检测计量保护单元、炉用变压单元、有载调压单元、三相石墨电极、温度监控单元、计时单元和控制单元；
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连接，所述三相石墨电极设在电熔融炉内，三相石墨电极的尖端放电点分别与镍铬电阻丝连接；所述温度监控单元设在电熔融炉内，控制单元分别与有载调压单元、温度监控单元和计时单元连接；
所述高压电源用于提供三相母线；所述高压检测计量保护单元用于实时测量高压电压，并实施保护性跳闸的同时发出报警信号；所述炉用变压单元采用炉用变压器，用于向三相石墨电极提供三相工作电流；所述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的输入功率；所述三相石墨电极用于对电阻丝发出热量，对电熔融炉的炉料起到预热作用，并形成熔池；所述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单元；所述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单元；所述控制单元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镍铬电阻丝发热功率。
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