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(shù)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(dǎo)電，當(dāng)溫度在373K時(shí)，由于煤焦油、瀝青熔化，電極糊的電阻上升，當(dāng)溫度在373—973K焙燒時(shí)，電阻大幅下降，但在973K時(shí)焙燒的自焙電極電阻高。當(dāng)存在電極殼時(shí)，在973K前焙燒的電極糊實(shí)際上幾乎不導(dǎo)電。電流負(fù)荷是通過鐵殼傳導(dǎo)的。(2)電極糊焙燒時(shí)機(jī)械強(qiáng)度的變化當(dāng)電極糊的加熱溫度低于673K時(shí)，電極變軟，機(jī)械強(qiáng)度下降，但當(dāng)溫度在673?973K時(shí)，電極機(jī)械強(qiáng)度急劇上升到最大值。(3)電極糊焙燒時(shí)氣體逸出量的變化規(guī)律如圖1所示.當(dāng)電極糊的焙燒溫度在673?773K時(shí)，氣體大量逸出，在該溫度下電極糊燒結(jié)，當(dāng)溫度在873?1023K時(shí)，粘結(jié)劑焦化，電極達(dá)到最終的強(qiáng)度。(4)揮發(fā)物的熱分解在電極殼內(nèi)，電極糊焙燒時(shí)發(fā)生揮發(fā)物逸出和熱功當(dāng)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(qiáng)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(guān)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(guān)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(dāng)溫度控制在673K時(shí)，輸入功率為：28730X2X673=38670580kJ=1O743kWh。當(dāng)溫度控制在773K時(shí)，輸入功率為：28730X2X773=44416580kJ=12339kWh。當(dāng)溫度控制在973K時(shí)，輸入功率為：28730X2X973=55908580kJ=15531kWh。從以上的計(jì)算可得出。通過控制輸入到爐內(nèi)的功率可控制電極燒結(jié)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(fù)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(dòng)缸一般110kV變壓器高壓側(cè)為Y形接法，新開爐不具備Y/△轉(zhuǎn)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(dòng)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(xì)縫砌筑工藝，由粘土磚、高鋁磚和半石墨質(zhì)預(yù)焙炭塊等組成，其中不定型材料厚度不大于200mm。開爐前的準(zhǔn)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(kuò)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(dòng)缸，啟動(dòng)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(yàn)和不少于24h空載試運(yùn)行。(6)根據(jù)溫度控制需要設(shè)計(jì)負(fù)荷提升方案。開爐過程(1)送電前在爐底及啟動(dòng)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(dòng)缸位置下放三相電極約2500mm。(3)在三相電極構(gòu)成的三角形區(qū)域及啟動(dòng)缸內(nèi)加入約25mm的焦粒引弧送電，前1h電流可適當(dāng)加大。(4)送電后前24h。每小時(shí)測(cè)加糊一次，以后每兩小時(shí)測(cè)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(cè)分接開關(guān)降檔，二次電壓開始上升。(6)送電144h時(shí)后，加入新開爐(造渣)料。(7)初投料后約15萬kwh電時(shí)出零爐鐵。結(jié)果與優(yōu)化分析4.1新開爐結(jié)果本次2臺(tái)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(xué)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(dòng)強(qiáng)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(jià)屬中位運(yùn)行。而焦炭價(jià)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(shí)間稍長.但操作強(qiáng)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(shí)現(xiàn)Y/△轉(zhuǎn)換，即隨著國家輸電電壓等級(jí)不斷提高，一段時(shí)間內(nèi)大型錳硅合金礦熱爐采用高等級(jí)電壓直降變壓器的新開爐，二次電壓不能按傳統(tǒng)的Y/△轉(zhuǎn)換進(jìn)行操作。在實(shí)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(shí)間來控制電流大小。（三）優(yōu)化分析筆者對(duì)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(jìn)行對(duì)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(yīng)的電極焙燒長度達(dá)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(jié)。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(dǎo)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(dǎo)電，由于采用波紋管一一對(duì)應(yīng)，過載能力強(qiáng)、電極下插好，適合低電壓、大電流品種冶煉。功率因數(shù)補(bǔ)償，輸入側(cè)一般采用二組中壓(10kV/35kV)濾波裝置。輸出側(cè)目前有兩種形式：低補(bǔ)(并聯(lián))和縱補(bǔ)(串聯(lián))，前者體積大、補(bǔ)電流，后者做在變壓器內(nèi)、補(bǔ)電壓。筆者認(rèn)為縱補(bǔ)更適合錳硅合金生產(chǎn)。當(dāng)然，也有考慮增加設(shè)備就相應(yīng)增加耗能環(huán)節(jié)而不用輸出側(cè)補(bǔ)償?shù)?。結(jié)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(jī)結(jié)合.在110kV直降且無Y/△轉(zhuǎn)換開關(guān)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(guān)參數(shù)，制定合理的負(fù)荷提升方案.控制電極糊焙燒溫度是關(guān)鍵。(3)采用直接電烘新開爐，不僅可以保證開爐質(zhì)量，而且