礦熱爐直接電烘新開爐工藝原理及操作過程

礦熱爐直接電烘新開爐工藝原理及操作過程礦熱爐主要技術參數(shù)2.1自焙電極焙燒原理(1)電極糊電阻的變化低溫下電極糊不導電，當溫度在373K時，由于煤焦油、瀝青熔化，電極糊的電阻上升，當溫度在373—973K焙燒時，電阻大幅下降，但在973K時焙燒的自焙電極電阻高。當存在電極殼時，在973K前焙燒的電極糊實際上幾乎不導電。電流負荷是通過鐵殼傳導的。(2)電極糊焙燒時機械強度的變化當電極糊的加熱溫度低于673K時，電極變軟，機械強度下降，但當溫度在673?973K時，電極機械強度急劇上升到最大值。(3)電極糊焙燒時氣體逸出量的變化規(guī)律如圖1所示.當電極糊的焙燒溫度在673?773K時，氣體大量逸出，在該溫度下電極糊燒結，當溫度在873?1023K時，粘結劑焦化，電極達到最終的強度。(4)揮發(fā)物的熱分解在電極殼內(nèi)，電極糊焙燒時發(fā)生揮發(fā)物逸出和熱功當量分解，游離碳沉積在炭素電極塊的氣孔中，使電極的氣孔變小。游離碳提高電極的強度、降低電極的電阻。（5）電極糊的焦化熱電極糊的單位焦耳（焙燒）熱為1.49?2.51kJ&g?K從以上分析可以看出?？刂齐姌O糊溫度在673?973K是焙燒電極的關鍵.而焙燒過程中電極糊溫度是隨著輸入到爐內(nèi)的功率變化而變化的，根據(jù)焦化熱的大小、所需焙燒電極糊的重量及控制溫度可推算出電極糊焙燒的關鍵過程是輸入到爐內(nèi)功率的大小。電極糊的焦化熱：2.0kJ/kg?K（取平均值），電極糊的體密度：1.45kg/cm2,電極殼的直徑：1450mm,焙燒段電極殼長度：3X4000=12000mm（無老電極頭）。則電極糊的重量為：nX1.45X1.45+4X12X1.45=28.73t。當溫度控制在673K時，輸入功率為：28730X2X673=38670580kJ=1O743kWh。當溫度控制在773K時，輸入功率為：28730X2X773=44416580kJ=12339kWh。當溫度控制在973K時，輸入功率為：28730X2X973=55908580kJ=15531kWh。從以上的計算可得出。通過控制輸入到爐內(nèi)的功率可控制電極燒結的最佳溫度。根據(jù)。通過控制電流（I）和電壓（U）可控制功率的大小。（6）增大爐內(nèi)電阻新開爐期間爐內(nèi)電流走向主要為“電極一爐料一電極”回路及“電極一爐底碳磚一電極”回路，所以通過增大爐料電阻和爐底電阻可增大爐內(nèi)電阻。②爐內(nèi)立炭磚和極心圓底炭磚表面都砌一層耐火磚；②耐火磚上鋪一層電阻大、含SiO較高的錳礦；③新開爐焙燒電極階段的爐料主要為焦炭，但焦炭的電阻隨著溫度的升高而急劇下降，因此，用含SiO2較高的錳礦與焦炭按不同的比例，在負荷提升的不同階段加入爐內(nèi)。(7)將三相電極下端加裝啟動缸一般110kV變壓器高壓側為Y形接法，新開爐不具備Y/△轉換功能。即在輸入電壓降低倍的情況下，變壓器輸出線電壓有效值不能降低J3倍，加裝啟動缸的目的就是為了有效控制焙燒電流。2.2電極焙燒與爐襯烘烤曲線圖25.5MVA礦熱爐爐襯采用細縫砌筑工藝，由粘土磚、高鋁磚和半石墨質(zhì)預焙炭塊等組成，其中不定型材料厚度不大于200mm。開爐前的準備工作(1)將正常下放電極殼的下部焊接底錐形電極殼，其厚度由3mm增加至6mm,擴大電極殼的承載能力。(2)在錐形電極殼以上1800mm之間打一些直徑3?5mm的小孔，增加揮發(fā)物的排出途徑。(3)爐底極心圓炭磚表面砌一層耐火磚。耐火磚上鋪一層100mm左右厚的高SiO2錳礦(或打爐料)。(4)在爐底三相電極下各焊接直徑1800mmX1700mm啟動缸，啟動缸之間用直徑30mm圓鋼相連。(5)變壓器經(jīng)二次以上沖擊試驗和不少于24h空載試運行。(6)根據(jù)溫度控制需要設計負荷提升方案。開爐過程(1)送電前在爐底及啟動缸均勻鋪上一層100mm厚的爐料，爐料組成為5?25mm的焦炭與含SiO2較高的錳礦按1：1混和。(2)根據(jù)爐膛深度和啟動缸位置下放三相電極約2500mm。(3)在三相電極構成的三角形區(qū)域及啟動缸內(nèi)加入約25mm的焦粒引弧送電，前1h電流可適當加大。(4)送電后前24h。每小時測加糊一次，以后每兩小時測加糊一次，糊柱控制在接觸器上沿3.54m。(5)送電120h后.將變壓器低壓側分接開關降檔，二次電壓開始上升。(6)送電144h時后，加入新開爐(造渣)料。(7)初投料后約15萬kwh電時出零爐鐵。結果與優(yōu)化分析4.1新開爐結果本次2臺25.5乂丫人錳硅合金電爐相繼直接電烘新開爐，未發(fā)生任何電極事故，電極焙燒質(zhì)量好、且爐襯烘烤良好。1#爐從開始送電到出零爐鐵共用192h。共耗電53.5萬女亞卜焦炭48t。零爐鐵即為合格品，其化學成分：Mn63.39%、Si17.59%、C1.28%、P0.155%、S0.009%。另外開爐期間爐口溫度不高，無噪音和灰塵，不需要砌花墻或焊花欄，減輕了員工的勞動強度，改善了工作環(huán)境。4.2新開爐優(yōu)化分析（一）成本比較目前電價屬中位運行。而焦炭價位相比較低，綜合比較直接電烘成本稍高，而先焦烘后電烘時間稍長.但操作強度和安全環(huán)境得到極大的改善。（二）固化工藝以110kV直降的礦熱爐用變壓器目前還無法實現(xiàn)Y/△轉換，即隨著國家輸電電壓等級不斷提高，一段時間內(nèi)大型錳硅合金礦熱爐采用高等級電壓直降變壓器的新開爐，二次電壓不能按傳統(tǒng)的Y/△轉換進行操作。在實際電烘過程中。采用組合式把持器的電爐是通過調(diào)節(jié)電極弧距大小來控制電流的.而銅瓦式把持器電爐靠調(diào)整電極均熱時間來控制電流大小。（三）優(yōu)化分析筆者對同樣是110kV直降的兩種分別是組合把持器和銅瓦的大型礦熱爐的新開爐進行對比.發(fā)現(xiàn)同樣都是直接電烘方式，采用銅瓦的爐膛深度可增加。其相應的電極焙燒長度達到3000cm以上；而組合把持器由于不能倒拔，電極焙燒長度不得超過2500mm，否則易過燒結。即生產(chǎn)錳硅合金的大型礦熱爐適合選用銅瓦(波紋管)把持系統(tǒng)。這可解釋為，組合把持器屬于內(nèi)導電。其電極焙燒速度加快，很適合電石等使用電壓偏高、電流偏小的品種冶煉。而銅瓦把持器屬于外導電，由于采用波紋管一一對應，過載能力強、電極下插好，適合低電壓、大電流品種冶煉。功率因數(shù)補償，輸入側一般采用二組中壓(10kV/35kV)濾波裝置。輸出側目前有兩種形式：低補(并聯(lián))和縱補(串聯(lián))，前者體積大、補電流，后者做在變壓器內(nèi)、補電壓。筆者認為縱補更適合錳硅合金生產(chǎn)。當然，也有考慮增加設備就相應增加耗能環(huán)節(jié)而不用輸出側補償?shù)?。結論(1)把電極焙燒理論、電器參數(shù)和爐內(nèi)電阻控制等有機結合.在110kV直降且無Y/△轉換開關的鐵合金大型礦熱爐上采用直接電烘新開爐是可行的。(2)根據(jù)電爐容量，需焙燒電極糊量及相關參數(shù)，制定合理的負荷提升方案.控制電極糊焙燒溫度是關鍵。(3)采用直接電烘新開爐，不僅可以保證開爐質(zhì)量，而且