CN210036223U - 半密闭无固定阳极直流矿热炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种半密闭无固定阳极直流矿热炉，本实用新型包括：炉体、烟罩、电极柱系统、加料系统、炉气烟道、供电系统、冷却水系统和液压系统，炉体用于容纳炉料，电极柱系统用于利用直流电弧对炉料进行加热熔化，其包括阴极和阳极，且其均能够自由调节插入炉料的深度，炉体的炉壳上方设有烟罩，所述烟罩上开设有孔洞，炉气烟道用于将炉料产生的烟气排出，本实用新型不设固定阳极，阴极和阳极均可上下移动，并插入固态的炉料中，不与高温熔液直接接触，结构简单，设备运行可靠，故障率低，还可以将电极拔出炉料，方便检修。通过烟罩和炉气烟道收集高温烟气，改善工作环境，高温炉气可导入余热发电、原料烘干等设施二次利用，降低综合能耗。

Description

半密闭无固定阳极直流矿热炉

技术领域

本实用新型涉及冶炼设备技术领域，尤其涉及一种半密闭无固定阳极直流矿热炉。

背景技术

传统的直流矿热炉大多为采用固定阳极的方式供电，即阴极在上，阳极在下，热量仅自上而下的纵向传热，热辐射的面积较小，粉料的利用率低。固定阳极嵌入炉衬底部或者侧壁的炉衬内，长期处于高温熔液的环境中，固定阳极和炉衬寿命短，运行不稳定，故障率高，检修困难。冶炼时，多采用明弧冶炼，电极端头并未插入，炉料内损失的热量多，元素回收率低，生产效率不高。加料方式多为人工加料方式，工人劳动强度较大。冶炼产生的高温烟气并未有效利用且冶炼环境较差。

尽管直流矿热炉有着无电抗，功率因数高，直流电弧温度高等诸多优势，但是由于现有的直流矿热炉仍存在运行不稳定，故障率较高，粉料利用率低，综合能耗高，回收率低，工人劳动环境差且工作强度大，高温烟气并未有效利用等问题，所以直流矿热炉的优势一直未得到充分的发挥，至今还没有得到广泛的应用。

提高矿热炉装备水平，为将直流矿热炉的优势充分发挥，开发一种能稳定运行，可大量利用粉料，节能环保的直流矿热炉是铁合金和电石等行业目前的主要课题，也是服务于铁合金和电石等行业，装备制造领域的当务之急。

受冶炼工艺的限制，目前仍有工业硅、硅铁、高硅锰硅等合金品种在冶炼时需进行捣炉操作，无法实现全密闭生产，因此开发这种半密闭无固定阳极直流矿热炉，可冶炼一些不适于全密闭冶炼的铁合金品种，更有利于直流冶炼技术的推广。

实用新型内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种半密闭无固定阳极直流矿热炉。本实用新型采用的技术手段如下：

一种半密闭无固定阳极直流矿热炉，包括：炉体、烟罩、电极柱系统、加料系统、炉气烟道、供电系统、冷却水系统和液压系统，所述炉体用于容纳炉料，所述电极柱系统用于利用直流电弧对炉料进行加热熔化，其包括阴极和阳极，且其均能够自由调节插入炉料的深度，所述炉体的炉壳上方设有烟罩，所述烟罩上开设有孔洞，所述炉气烟道用于将炉料产生的烟气排出，其穿过烟罩上的孔洞后与主炉炉口相连，所述炉气烟道的顶端设置钟罩阀，钟罩阀下方设置有用于将高温炉气引出的炉气引出管，所述加料系统用于向炉体中供料，所述供电系统用于为系统中电极供电，所述冷却水系统用于为待冷却机构提供冷却水，所述液压系统用于为电极柱系统中的动力机构提供动力。

进一步地，所述炉体包括炉体基础、所述炉壳和炉衬，所述炉壳座于炉体基础上，在炉壳内砌筑所述炉衬，炉衬砌筑完成后形成的炉膛是矿热炉内炉料熔化反应的场所，所述炉壳侧壁还设有出炉口，反应完成后液态的熔融产品或者炉渣从所述出炉口排出。

进一步地，物料通过加料系统加入到炉体中，所述加料系统包括炉顶料仓、下料管，炉顶料仓安装于预设的土建平台上，炉顶料仓出口与下料管连接，下料管尾端穿过烟罩开设的下料管孔深入炉壳内，下料管的顶端设有用于调控物料流量的液压插板阀。

进一步地，所述烟罩侧部设有用于对炉料进行捣炉和推料操作的检查门。

进一步地，所述电极柱系统为可升降机构，其包括电极升降机构、电极夹紧压放机构、电极导向机构、底部机构和电极，

所述电极升降机构安装于电极柱上部的预设土建平台上，其用于通过升降油缸带动电极柱整体上下移动；

所述电极夹紧压放机构位于电极柱上部，用于固定电极并随电极消耗控制其压放；

所述电极导向机构与电极柱的套筒接触，其用于在电极柱升降时，对整体升降的电极柱起导向作用，防止电极柱发生偏移；

底部机构位于电极柱的下部，其内置有导电元件，用于将电流导入电极；

电极的端头直接插入炉料中，用于将电流直接导入炉内，为冶炼提供所需电能。

进一步地，所述供电系统包括：变压器、整流器和二次母线，变压器一次侧输入交流电，经变压器调整为冶炼所需电压，变压器二次侧与整流器连接，整流器输出阴极和阳极两组接口，分别通过二次母线连接到阴极和阳极的底部机构中，即阴极接口与阴极电极相连，阳极接口与阳极电极相连，一个变压器配一套整流器，对应阴阳两根电极，组成一套供电系统，每套供电系统独立供电。

进一步地，每台矿热炉至少设有一套供电系统，配有2套及2套以上供电系统时，阴极和阳极的电极在炉内交错布置。

进一步地，所述冷却水系统用于为烟罩、炉气烟道、底部机构、变压器、整流器、二次母线提供冷却循环水。

本实用新型具有以下优点：

1、不设固定阳极，阴极和阳极均可上下移动，并插入固态的炉料中，不与高温熔液直接接触，结构简单，设备运行可靠，故障率低，还可以将电极拔出炉料，方便检修；

2、阴极与阳极平行布置，通过炉底导电，热能既有纵向传递也有横向传递，热能利用率高并可大量使用粉料；

3、埋弧冶炼，电弧均被埋在炉料中，元素回收率高，热能损失少；

4、设置炉顶加料系统，通过液压插板阀控制所需入炉原料量，无需人工加料，降低工人劳动强度，自动化程度高；

5、通过烟罩和炉气烟道收集高温烟气，改善工作环境，高温炉气可导入余热发电、原料烘干等设施二次利用，降低综合能耗。

基于上述理由本实用新型可在冶炼设备技术领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型半密闭无固定阳极直流矿热炉示意图。

图2为本实用新型实施例中两套供电系统电极的布置形式。

图3为本实用新型实施例中一套供电系统电极的布置形式

图4为本实用新型实施例中三套供电系统电极的布置形式

图5为本实用新型实施例中四套供电系统电极的布置形式1

图6为本实用新型实施例中四套供电系统电极的布置形式2

1.炉体基础、2.炉壳、3.出炉口、4.炉衬、5.冷却水系统、6.烟罩、7.下料管、8.炉气烟道、9.炉顶料仓、10.炉气引出管、11.钟罩阀、12.电极升降机构、 13.电极夹紧压放机构、14.电极导向机构、15.液压插板阀、16.液压系统、17. 变压器、18.整流器、19.二次母线、20底部机构、21电极、22炉料。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

传统交流矿热炉中由于不分阴极和阳极，所有电极均可在行程范围内升降，但是目前现有直流矿热炉均为阴极可升降，阳极固定在炉膛底部或侧部的炉衬中。热能利用率低且电极氧化速度快，过高的损耗也使得经济负担加重。同时，受冶炼工艺的限制，目前仍有工业硅、硅铁、高硅锰硅等合金品种在冶炼时需进行捣炉操作，无法实现全密闭生产，基于此，如图1所示，本实用新型实施例公开了一种半密闭无固定阳极直流矿热炉，包括：炉体、烟罩6、电极柱系统、加料系统、炉气烟道8、供电系统、冷却水系统5和液压系统16，所述炉体用于容纳炉料22，所述电极柱系统用于利用直流电弧对炉料22进行加热熔化，其中的电极21包括阴极和阳极，且其均能够自由调节插入炉料22的深度，在需要检修时，还可以将电极21拔出炉料22，方便检修，所述炉体的炉壳2上方设有烟罩6，所述烟罩6上开设有孔洞，所述炉气烟道8用于将炉料产生的烟气排出，其穿过烟罩6上的孔洞后与主炉炉口相连，所述炉气烟道8的顶端设置钟罩阀11，钟罩阀11下方设置有用于将高温炉气引出的炉气引出管10，所述加料系统用于向炉体中供料，所述供电系统用于为系统中电器元件供电，所述冷却水系统5用于为待冷却机构提供冷却水，所述液压系统16用于为电极柱系统中的动力机构提供动力。

所述炉体包括炉体基础1、所述炉壳2和炉衬4，所述炉壳2座于炉体基础上，在炉壳2内砌筑所述炉衬4，炉衬4砌筑完成后形成的炉膛是矿热炉内炉料22熔化反应的场所，所述炉壳2侧壁还设有出炉口3，反应完成后液态的熔融产品或者炉渣从所述出炉口3排出，出炉口3中有φ80-100的炉眼，正常冶炼时炉眼用耐火泥堵住，出炉时用开眼机的钻杆将炉眼钻开。

物料通过加料系统加入到炉体中，所述加料系统包括炉顶料仓9、下料管7，炉顶料仓9安装于预设的土建平台上，炉顶料仓9出口与下料管7连接，下料管7尾端穿过烟罩6开设的下料管7孔深入炉壳2内，下料管7可根据实际应用场景分为若干均匀分布的支路，从而均匀地将物料输送至炉体中。

所述烟罩6侧部设有用于对炉料22进行捣炉和推料操作的检查门。

所述电极柱系统为可升降机构，其包括电极升降机构12、电极夹紧压放机构13、电极导向机构14、底部机构20和电极，

所述电极升降机构12安装于电极柱上部的预设土建平台上，其用于通过升降油缸带动电极柱整体上下移动；每套电极升降系统由2个升降油缸组成，升降油缸的尾部安装于电极柱上部的预设土建平台上，升降油缸活塞杆的头部与电极柱的上部连接，每套电极升降系统中的2个升降油缸平行布置，随着活塞杆的运动，同步带动电极柱系统的整体升降。

所述电极夹紧压放机构位于电极柱上部，由若干组夹紧机构、夹紧油缸和压放油缸等组成，夹紧机构内置碟簧，利用碟簧的预紧力通过夹钳将电极夹紧；夹紧油缸用于克服碟簧的预紧力使夹钳松开；压放油缸固定在电极柱上部的套筒上，压放油缸的活塞杆头部与夹紧机构相连，随着压放油缸活塞杆的运动，使得夹紧机构和电极一起向下压放；通过夹紧油缸和发放油缸的综合作用，使电极固定于电极柱上并随电极消耗控制其压放。液压系统16为电极升降机构、电极夹紧压放机构等设备提供液压动力。

所述每套电极导向机构由4个导向滑轮组成，导向滑轮直接与电极柱的套筒接触，并分布于电极柱的四周；在电极柱升降时，对整体升降的电极柱起导向作用，防止电极柱发生偏移。

底部机构位于电极柱的下部，由保护套、底环和导电元件等组成，导电元件与电极直接接触，导电元件内置预紧碟簧，预紧力使导电元件与电极接触更为紧密，更好的将电流导入电极；保护套和底环分别位于导电元件的外部和底部，在高温和粉尘的环境中对导电元件起到一定的保护作用。

电极的端头直接插入炉料22中，用于将电流直接导入炉内，为冶炼提供所需电能。

所述供电系统包括：变压器17、整流器18和二次母线19，变压器17一次侧输入交流电，经变压器17调整为冶炼所需电压，变压器17二次侧与整流器18连接，整流器18输出阴极和阳极两组接口，分别通过二次母线19连接到阴极和阳极的底部机构20中，即阴极接口与阴极电极相连，阳极接口与阳极电极相连，一个变压器17配一套整流器18，对应阴阳两根电极，组成一套供电系统，每套供电系统独立供电。

每台矿热炉至少设有一套供电系统，配有2套及2套以上供电系统时，阴极和阳极的电极在炉内交错布置。

所述冷却水系统5用于为烟罩6、炉气烟道8、底部机构20、变压器17、整流器18、二次母线19提供冷却循环水。冷却水系统5由水分配器和循环水管路组成，水分配器分出若干条管路，通过管路分别送至需冷却的设备，再通过回水管路送至水分配器的回水槽中。

按照一定比例配好的原料，可通过皮带机、料罐车、加料机、吊装等方式，将原料加入炉顶料仓9内，再通过下料管7将原料加入炉内，入炉原料的量可通过液压插板阀15来控制。炉顶料仓9、下料管7和液压插板阀15 的数量和位置可根据炉型的大小和具体冶炼工艺进行合理的搭配和布置。

变压器17一次侧输入交流电，先经变压器17调整为冶炼所需电压，再经整流器18整流为直流电，输出阴阳两极的接口，阴极与阴极电极相连，阳极与阳极电极相连。一个变压器配一套整流器，对应阴阳两根电极，组成一套供电系统。每台矿热炉可配有1套或者多套供电系统，若这台矿热炉配有 2套及2套以上供电系统时，阴级和阳极的电极21应在炉内交错布置。参照图2-图6。

电极21可采用自焙电极、石墨电极、中空电极等多种形式；电极21端头插入炉料22内，进行埋弧冶炼，利用直流电弧对炉料22进行加热熔化，在炉内发生还原、电解等反应后，生成合格的液态产品，液态的产品或者渣通过出炉口3流出。电极21可以根据操作工艺的需求，使用电极升降机构 12进行整体升降。在电极21升降的过程中，有电极导向机构14对其进行导向作用，防止电极21偏移。随着电极21在炉内的消耗，使用夹紧压放机构 13对电极进行压放。阴极和阳极的电极柱系统，在结构和功能上是一样的，均可实现电极21的升降、夹紧压放和导向等功能。

烟罩6用于收集炉内反应产生的高温烟气，由于处于高温环境，烟罩6 为水冷结构，同时可隔绝炉内的高温，改善车间内的工作环境。工人可通过烟罩6上的检查门对于炉内的料面进行处理。

由于炉气的温度较高，可利用其余热进行发电、原料烘干等。烟罩6收集的高温烟气通过炉气烟道8导出，由炉气引出管送至余热利用设施，利用后的炉气再经过除尘设备处理后达标排放。钟罩阀11为常闭状态，仅在紧急事故状态下打开。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种半密闭无固定阳极直流矿热炉，其特征在于，包括：炉体、烟罩、电极柱系统、加料系统、炉气烟道、供电系统、冷却水系统和液压系统，所述炉体用于容纳炉料，所述电极柱系统用于利用直流电弧对炉料进行加热熔化，其包括阴极和阳极，且其均能够自由调节插入炉料的深度，所述炉体的炉壳上方设有烟罩，所述烟罩上开设有孔洞，所述炉气烟道用于将炉料产生的烟气排出，其穿过烟罩上的孔洞后与主炉炉口相连，所述炉气烟道的顶端设置钟罩阀，钟罩阀下方设置有用于将高温炉气引出的炉气引出管，所述加料系统用于向炉体中供料，所述供电系统用于为系统中电极供电，所述冷却水系统用于为待冷却机构提供冷却水，所述液压系统用于为电极柱系统中的动力机构提供动力。

2.根据权利要求1所述的半密闭无固定阳极直流矿热炉，其特征在于，所述炉体包括炉体基础、所述炉壳和炉衬，所述炉壳座于炉体基础上，在炉壳内砌筑所述炉衬，炉衬砌筑完成后形成的炉膛是矿热炉内炉料熔化反应的场所，所述炉壳侧壁还设有出炉口，反应完成后液态的熔融产品或者炉渣从所述出炉口排出。

3.根据权利要求1所述的半密闭无固定阳极直流矿热炉，其特征在于，物料通过加料系统加入到炉体中，所述加料系统包括炉顶料仓、下料管，炉顶料仓安装于预设的土建平台上，炉顶料仓出口与下料管连接，下料管尾端穿过烟罩开设的下料管孔深入炉壳内，下料管上设有用于调控物料流量的液压插板阀。

4.根据权利要求1所述的半密闭无固定阳极直流矿热炉，其特征在于，所述烟罩侧部设有用于对炉料进行捣炉和推料操作的检查门。

5.根据权利要求1所述的半密闭无固定阳极直流矿热炉，其特征在于，所述电极柱系统为可升降机构，其包括电极升降机构、电极夹紧压放机构、电极导向机构、底部机构和电极，

所述电极升降机构安装于电极柱上部的预设土建平台上，其用于通过升降油缸带动电极柱整体上下移动；

所述电极夹紧压放机构位于电极柱上部，用于固定电极并随电极消耗控制其压放；

所述电极导向机构与电极柱的套筒接触，其用于在电极柱升降时，对整体升降的电极柱起导向作用，防止电极柱发生偏移；

底部机构位于电极柱的下部，其内置有导电元件，用于将电流导入电极；

电极的端头直接插入炉料中，用于将电流直接导入炉内，为冶炼提供所需电能。

6.根据权利要求1～5任一项所述的半密闭无固定阳极直流矿热炉，其特征在于，所述供电系统包括：变压器、整流器和二次母线，变压器一次侧输入交流电，经变压器调整为冶炼所需电压，变压器二次侧与整流器连接，整流器输出阴极和阳极两组接口，分别通过二次母线连接到阴极和阳极的底部机构中，即阴极接口与阴极电极相连，阳极接口与阳极电极相连，一个变压器配一套整流器，对应阴阳两根电极，组成一套供电系统，每套供电系统独立供电。

7.根据权利要求6所述的半密闭无固定阳极直流矿热炉，其特征在于，每台矿热炉至少设有一套供电系统，配有2套及2套以上供电系统时，阴极和阳极的电极在炉内交错布置。

8.根据权利要求6所述的半密闭无固定阳极直流矿热炉，其特征在于，所述冷却水系统用于为烟罩、炉气烟道、底部机构、变压器、整流器、二次母线提供冷却循环水。

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