CN2607712Y - 黄磷电炉用三相七组电极装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种黄磷电炉用三相七组电极装置，属化工设备领域。整套装置由磷炉变压器、和变压器相连的三相七组导电短网、和短网相连的七组石墨电极共同组成。变压器低压输出端采用Y－△接线形成短网A相、B相、C相，再由A相分出a1、a2，B相分出b1、b0、b2，C相分出b1、b2共七组输出，形成导电短网接至七组石墨电极，使电能合理输入黄磷电炉转化为热能加热炉料发生直接还原反应生产黄磷。具有短网配置合理、电损小、电能输送量大、炉内电流分布合理、可提高电炉容量(17500KVA以上)、及生产能力、降低产品成本能耗的优点。

Description

黄磷电炉用三相七组电极装置

技术领域：本实用新型涉及一种能提高电炉法黄磷电炉容量，且节能降耗明显的黄磷电炉用电极装置，属化工设备领域。

背景技术：黄磷作为一种基础化工产品在国民经济中占有重要地位，国内黄磷生产均采用电炉法，即将黄磷混合原料(磷矿、硅石、焦碳)加入电炉中，由三相磷炉变压器经短网通过电极输入电能在电炉内转化为热能，炉料被加热熔融并发生直接还原反应生产黄磷。国内黄磷电炉分为大、中、小型。大型电炉采用自焙电极，装置均为国外引进，中小型电炉立足于国内发展。八十年代以前，单炉容量一般都在2000KVA左右，年产黄磷1000吨左右，随着技术发展，相继出现了5000-15000KVA各种系列电炉。单炉容量的扩大，使生产能力增大、炉体热惯性增大、热损失减小等。但随着电炉容量的不断扩大，特别是进入中型黄磷规模(容量10000KVA)以后，传统的三相三组电极限制了黄磷电炉容量的扩大，甚至目前国内最大容量15000KVA中型电炉三相三组电极均没能满负荷生产，主要问题是生产过程中电极容易折断(其原因有四方面：第一，随着电炉容量的扩大，电极在炉内的自由端增长，抗炉料剪切能力降低，而炉料因反应量大，炉内运动加剧对电极的剪切力增大；第二，随着电炉容量的扩大，炉内“料位平衡”不易控制，电极容易偏斜，炉料对电极的压力增大；第三，随着电炉容量的扩大，炉内熔渣形成加快，半熔层容易形成“空洞”，炉内容易“塌料”；第四，随着电炉容量的扩大，电流通过电极特别是电极接头处电流密度增大，容易发红而降低接头强度)。因此只能采取消级地降低负荷的方法来维持生产(装置最高只运行13000KVA)，同时增粗电极(20寸增至24寸)，由此带来负荷不足、生产能力低、电耗高、电极成本高、甚至无法正常生产等弊端。采用三相六组电极方案进行的技术改造，在黄磷电炉容量扩大方面迈出了可喜的一步；但三相六组电极虽然减小了炉料对每组电极的剪切力，减少了每组电极的电极电流密度，却在炉内电流分布方面完全改变了三相三组电极熔池相切理论的分布状况，破坏了炉内化学反应层的均匀分布，形成中部死角中部反应层不能直接受到电能电阻热的作用，而是靠传热的形成维持，园周电极位置及熔池均成环状分布，热损失大，电炉的设备利用率低，电耗高。

发明内容：本实用新型的目的在于保留现有技术优点，克服现有技术缺点，提供一种既能提高黄磷电炉容量、使生产规模得予提高，又能按照传统三相三组电极“熔池相切”理论进行电流分布，使炉内化学反应能合理有效地利用电能，实现节能降耗的供电装置。

本实用新型的目的是通过下列装置完成的：黄磷电炉用三相七组电极装置由电炉变压器1和与之匹配的导电短网2、以及分布于炉内的电极3组成，短网2包括与变压器输出端相连的补偿软连接部分及分配出电极连接线的短网总管，其特殊之处在于短网2为三相七组短网，电极3为七组石墨电极；短网由A、B、C三相输入变为A相的a1及a2、B相的b0及b1与b2、C相的c1及c2七组输出；各相分别先合并、后分组，采用Y-Δ接线组别，将电炉变压器1的低压输出端连接排ay连接形成短网A相、bz连接形成短网B相、cx连接形成短网C相，再由A相分出a1及a2两组输出、B相分出b1及b0与b2三组输出，C相分出c1及c2两组输出，分组后的七组短网输出分别与A1、A2、B1、B0、B2、C1、C2七组石墨电极3相连，由石墨电极3输送电能进入电炉。七组电极中与A、C相连接的电极A1、A2、C1、C2在电炉内对角线分布，与B相连接的电极B1、B0、B2在电炉内直线分布；与B相b0组相连的电极B0在电炉内中心位置，其余6组电极(A1、A2、B1、B2、C1、C2)均匀围绕中心对称分布。

七组电极3的合理分布使电能有效地作用在炉内炉料化学反应层上，实现电能的有效作用，从而降低电耗，提高产量。

本装置利用增加电极组的数量来提高电极在黄磷电炉内的抗剪力及料炉对电极的压力，同时减少每组电极的电极电流密度，以此解决黄磷炉容量扩大所遇到的难题，使磷炉变压器容量可达17500KVA以上，保证了黄磷炉的扩容需要。按照电阻炉接受电能时，各相电流通入电炉后，所形成的“熔池”园相切，且直接作用在电阻层上时，电能在电阻层上的转化率最高的“溶池相切”理论，确定七组电极在黄磷炉内的最佳布置，并按计算所得电流、电压值确定操作指标，以实现提高电能在炉内反应层炉料电阻上转化为热能的转化率，达到高效利用电能，节能降耗的目的，以此实现本实用新型的发明目的。

附图说明：下面结构附图及电流分布图，就本实用新型黄磷电炉用三相七组电极装置作进一步说明，但本实用新型的保护范围不限于实施例所列举的结构。

图1为本实用新型示意图。1为变压器、2为导电短网、3为电极、5为补偿软连接部分、4为短网总管、6为变压器输出端，短网2通过补偿软连接部分与变压器1输出端相连，其七组输出分别与七组石墨电极3相连。

图2为短网结构原理图。1为磷炉变压器，a、b、c、x、y、z为变压器输出端连接排；2为导电短网，A、B、C为短网三相输入，a1、a2为短网A相两组输出，b1、b0、b2为短网B相三组输出，c1、c2为短网C相两组输出；A1、A2、B1、B0、B2、C1、C2为分别与a1、a2、b1、b0、b2、c1、c2七组短网输出相连的七组电极3。

图3为电极位置平面布置图。A1、A2、B1、B0、B2、C1、C2七组电极在炉内分别构成A1-B0-C1、A2-B0-C2两个小三角形回路，A1-B2-C2、A2-B1-C1两个大三角形回路，A1-B1-C2，A1-B0-C2，A2-B2-C1，A2-B0-C1四个偏三角形回路。

图4为电流分布图。该图反映了三相七组电极3输入电炉电能形成的炉内电流分布状况(I为各电极之间形成的电流)。

具体实施方式：黄磷电炉用三相七组电极装置由电炉变压器1和与之匹配的导电短网2、以及分布于炉内的电极3组成，短网包括与变压器输出端相连的补偿软连接部分5及分配出电极连接线的短网总管4，其特殊之处在于短网2为三相七组短网，电极3为七组石墨电极；短网由A、B、C三相输入变为A相的a1及a2、B相的b0及b1与b2、C相的c1及c2七组输出，各相分别先合并、后分组；通过补偿软连接部分5，采用Y-Δ接线组别，将电炉变压器1的低压输出端6的连接排ay连接形成短网A相、bz连接形成短网B相、cx连接形成短网C相；再通过短网总管4由A相分出a1及a2两组输出、B相分出bB1及b0与b2三组输出，C相分出c1及c2两组输出，分组后的七组短网输出分别与A1、A2、B1、B0、B2、C1、C2七组石墨电极3相连，由石墨电极3输送电能进入电炉。七组电极中与A、C相连接的电极A1、A2、C1、C2在电炉内对角线分布，与B相连接的电极B1、B0、B2在电炉内直线分布；与B相b0组相连的电极B0在电炉内中心位置，其余6组电极(A1、A2、B1、B2、C1、C2)均匀围绕中心对称分布。

使用时将磷炉变压器3调至规定档位，按设计值给定容量，使电能经磷炉变压器输出端通过导电短网2，由七组石墨电极3进入电炉。由于七组电极A1、A2、B1、B0、B2、C1、C2在炉内分别构成A1-B0-C1、A2-B0-C2两个小三角形回路，A1-B2-C2、A2-B1-C1两个大三角形回路，A1-B1-C2，A1-B0-C2，A2-B2-C1，A2-B0-C1四个偏三角形回路；电流在电炉内形成若干三角形分布电流，每组电极在炉内通电后形成“熔池”相切，保证了电能合理地作用在炉内化学反应炉料电阻上，使反应层炉料电阻最大可能地接受电能而发热，产生化学反应所需要的高温；同时，三相电流在炉内实现平衡，完全清除炉内死角，实现电炉合理供电，使炉内化学反应电能利用率最高。

Claims (2)

1、黄磷电炉用三相七组电极装置，由电炉变压器(1)和与之匹配的导电短网(2)、以及分布于炉内的电极(3)组成，短网(2)包括与变压器输出端相连的补偿软连接部分及分配出电极连接线的短网总管，其特征在于短网(2)为三相七组短网，电极(3)为七组石墨电极；短网由A、B、C三相输入变为A相的a1及a2、B相的b0及b1与b2、C相的c1及c2七组输出，变压器输出各相经短网分别先合并为A、B、C三相、后再分为七组输出，分组后的七组短网输出分别与A1、A2、B1、B0、B2、C1、C2七组石墨电极(3)相连。

2、根据权利要求1所述的黄磷电炉用三相七组电极装置，其特征是七组电极中与A、C相连接的电极在电炉内对角线分布，与B相连接的电极在电炉内直线分布；与B相b0组相连的电极在电炉内中心位置，其余6组均匀围绕中心对称分布。

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