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礦熱爐爐型結構原理

礦熱爐主要用于還原冶煉礦石,碳質還原劑及溶劑等原料。又稱爲電弧電爐或者電阻電爐。主要生産矽鐵,錳鐵,鉻鐵、鎢鐵、矽錳合金等冶金工業中重要工業原料及電石等化工原料。 其工作特点是采用耐火材料作炉衬,使用自培电极。电极插入炉料进行埋弧操作,利用

作者admin 浏览 发布时间 2017-01-02 11:47

礦熱爐爐型結構原理

礦熱爐主要用于還原冶煉礦石,碳質還原劑及溶劑等原料。又稱爲電弧電爐或者電阻電爐。主要生産矽鐵,錳鐵,鉻鐵、鎢鐵、矽錳合金等冶金工業中重要工業原料及電石等化工原料。
其工作特點是采用耐火材料作爐襯,使用自培電極。電極插入爐料進行埋弧操作,利用電弧的能量及電流通過爐料的,因爐料的電阻而産生能量來熔煉金屬,陸續加料,間歇式出鐵渣,連續作業的一種工業電爐。
1.2 矿热炉的冶金原理
礦熱爐生産的基本任務就是把金屬等有用元素從礦石或氧化物中提取出來。礦熱爐生産過程中的化學反應主要是氧化物的還原反應,同時也有元素的氧化反應。
礦熱爐生産的基本原理是基于選擇性氧化還原反應熱力學,其本質是所需元素的氧化物與還原劑反應生成所需元素和還原劑中主要元素的氧化物。
1.3 矿热炉工艺
礦熱爐通過加料裝置間斷加料入爐,搗爐機維護料面,配備開堵眼機或電弧燒穿器等開口設備開鐵口,液體合金流入鐵水包等容器中,然後運輸至模具處進行澆注,冷卻後,産品入成品庫。鐵渣則通過出渣口間歇式排出。
1.4 矿热炉分类和用途
電耗值隨原料成分,制成品成分,電爐容量等的不同而有很大差異。這裏是約值。
2 矿热炉主要零部件
2.1 主体构造
主要由爐體,爐蓋、短網,水冷系統,排煙系統,除塵系統,余熱處理系統,電極殼,電極壓放及升降系統,上箱X舷到y,把持器,燒穿器,液壓系統,礦熱爐變壓器及各種電器設備等組成。
2.2 主要零部件及作用
爐體
电炉爐體由爐殼和耐火炉衬组成。
爐殼由爐底板、爐牆板、箍圈和筋板組成,爐殼采用圓形結構,爐殼側板采用厚鋼板,支座爲架在混凝土上的槽鋼。
電爐爐襯的內襯使用高鋁質和鎂土質、碳質耐火材料;出爐口附近使用一級鎂磚及鎂質料,結合碳質矽磚等耐火材料砌築而成。
爐殼
对爐殼的要求是:强度应能满足炉衬受热而产生的剧烈膨胀,适应炉衬热涨冷宿的要求而且力争节省材料和便于制造。
爐殼上面集成着出铁口。
爐蓋
密封炉的爐蓋以水冷钢梁作为骨架砌以耐火磚及耐火材料,爐蓋顶部的三个电极孔主要是让三相電極把持器贯通炉内,并用绝缘材料使電極把持器与爐蓋绝缘。爐蓋上设有9个温度计插孔,用保护管插入耐火磚内。将温度计插入保护管内,可测量爐蓋内炉汽温度。
煙罩
煙罩的作用是封闭炉口,遮挡辐射热,收集冶炼反应过程中产出的烟气,改善操作环境。煙罩由盖板、侧壁、炉门、煙罩骨架等组成。煙罩是由钢板和型材焊接成形的,呈六边形。通过煙罩骨架坐在操作平台上。
煙氣導出管
煙氣導出管的作用是靠自然压差或除尘器的风机形成矮煙罩内的负压,实现向外排烟的。每台电炉设有2个烟道,烟道是用钢板和型材制作的。烟道由下部水冷段,烟管段、钟罩阀和烟道吊挂组成。
烟道下部水冷段座在矮煙罩的梁圈上,它是通水冷却的。烟管段分成若干节,直接通到屋顶外。屋顶外的烟道口上设有钟罩阀,钟罩阀是用来封闭烟道的。钟罩阀是用烟道油缸来开闭的,当需要接入除尘器时关闭钟罩阀,烟气通过三通在风机的作用下将烟气送入除尘器。
電極把持器
電極把持器是矿热炉的核心设备,它是由導電裝置、抱紧装置、压放装置、升降装置和把持筒、电极壳组成。電極把持器主要通过抱紧装置使铜瓦在适宜的压力下贴紧电机壳,保证从短網传来的大电流过集电环或无极电环的集电支承器、导电铜管经铜瓦传到电极上。
我国目前的矿热炉装备水平差异较大,使用電極把持器类型较多。目前国内使用的電極把持器如果按照报紧装置的类型区分。有径向打螺钉 禁式把持器、大螺栓夹紧式把持器、锥型环式把持器、组合式或标准组件把持器、波纹管式把持器等。
把持筒
把持筒是把持系统中的重要部件之一。把持筒又称电极外筒,用来悬吊電極把持器和电极,并在操作时能使电极升降。
導電裝置
传统的導電裝置一搬包括集电环、导电铜管和铜瓦。 集电环主要起均压作用,将电流集合起来,然后再分配给导电铜管,以使每根电极上每块铜瓦的电流基本相等. 铜瓦是将电能送到电极的主要部件。铜瓦用紫铜铸造,其内部有冷却水管,铜瓦与电极接触面允许的电流密度在0.9~2.5A/cm2范围内,铜瓦的高度约等于电极直径,铜瓦数量可根据每相电极的电流来计算。电极烧结带是整个电极强度的薄弱环节,铜瓦对电极的抱紧力为0.05~0.15MPa,接触压力来源于電極把持器。采用组合把持器的电极有助于改善电极烧结。
電極升降裝置
電極升降裝置使通过提升和下放电极以改变电极位置,调整电极电弧长度来调整电阻,达到调节电流大小的目的。电极升降速度视炉子功率不同而异,一般电极直径大于1m时电极升降速度为0.2~0.5m/min,小于1m时为0.4~0.8m/min。电极升降行程为2.1~2.6m.
短網
短網是输送低电压、大电流电能的装置,为使他能将取自由电网的能量做有效地输入矿热炉,考虑配置合理的短網的结构形式、选择适宜的短網电流密度,对获得良好的电力运行指标、 节约有色金属用量具有很大的经济意义。短網的主要作用是传输大电流,故短網中的电抗和电阻在整个线路中占很大比重,足以决定整个设备的电气特性,因此必须满足下面几个基本要求。
(1) 有足够的载流能力。
(2) 尽可能降低短網电阻。
(3) 短網的感抗值应足够小。
(4) 有良好的绝缘及机械强度。
短網补偿
矿热炉的系统电抗的70%是由短網系统产生的,基于这个原因,矿热炉的自然功率因数很难达到0.85以上,绝大多数的炉子的自然功率因数都在0.7~0.8 之间,较低的功率因数不仅使变压器的效率下降,消耗大量的无用功,浪费大量电能,且被电力部门加收额外的电力罚款,同时由于电极的人工控制以及堆料的工艺,导致三相间的电力不平衡加大,最高不平衡度可以达到20%以上,这导致冶炼效率的低下,电费增高,因此提高短網的功率因数,降低电网不平衡就成了降低能耗,提高冶炼效率的有效手段。
高壓供電系統
高壓供電系統由高压进线隔离开关及电压互感器、高压真空断路器及电流互感器、氧化锌避雷器及阻容吸收保护装置,构成高压进线柜、真空开关柜、氧化避雷器及阻容保护柜。
高壓供電系統可向电炉提供主电源,并可进行主回路短路保护,在高压回路设置过电压吸收装置,吸收操作过电压及浪涌电压,以保护变压器。氧化锌避雷器进行防雷击保护,进线隔离开关便于调试及维护。
冷卻水系統
由给水系统将水送至高处平台上,然后由水冷系统将水经水分配器对短網、水冷煙罩、水冷烟囱、压力环、铜瓦、水冷大套等进行冷却。另一路将水送入变压器的强油水冷装置冷却变压器。
2.3 主要备件
1) 砌炉用耐火材料;
2) 电极糊;
3) 变压器轨道及紧固件;
4) 液压介质;
5) 铜瓦;
6) 水冷电缆;
3  进料装置
目前常用的電爐加料系統包括以下兩種:
1.電爐振動輸送加料車
2.電爐自動加配料系統
電爐振動輸送加料車
電爐振動輸送加料車
電爐振動加料車將配好的鐵料移動至電爐加料口上方,利用振動方式將鐵料平穩地加入到電爐中。特點是給料均勻,不卡料,對鐵料顆粒大小沒有嚴格要求。
電爐自動加配料系統
系统包括:微机自动配铁装置,无线遥控备料系统,感应电炉熔炼管理系统,可以实现全部数据集中监控、统计、成分自动计算。还包括多台电炉加料车, 无人化行车自动加料PLC控制系统,可以实现行车自动吸料、自动放料、自动称量。
整個爐後配料無人操作。系統各部分均有手動、自動,保證在出現異常時能保證生産。控制系統可以遠距離控制配料系統進行料單修正。
3.2 出料装置
出料裝置包括開口機、鐵水包等。
開口機
開口機用于打开铁口,放出铁水。
開口機有机械式、液压式、电弧式、燒穿器等多种。
燒穿器
电炉燒穿器的作用是用来烧穿出铁口的。燒穿器由燒穿器本体、母线、轨道、吊挂等组成。燒穿器本体在炉口处是可以移动的,以便对准出铁口。堵出铁口时或不使用时可把它从炉口处移开。烧穿母线为铜排,它的电源来自于电炉变压器,通过铜排把电流连接到燒穿器本体上。燒穿器本体、 8 铜排的吊挂上都装有绝缘件,以保证操作的安全性。
鐵水包
鐵水包用于铸造车间浇注作业,在炉前承接铁液后,由行车运到铸型处进行浇注
3.3搗爐機
用于使電爐爐內布料均勻,擴大反應區,並消除懸料、搗碎熔渣,減少結殼和料面噴火,達到爐況平順。
3.4 余热处理
礦熱爐生産過程中會産生的大量的高溫煙氣及輻射熱量。通常企業都會將這部分能量收集起來進行二次利用,避免浪費。
1.技術原理:通過余熱回收裝置,利用生産過程中産生的高溫煙氣及輻射熱量,進行二次回收利用,在余熱鍋爐內産生中低壓蒸汽,進而推動發電設備進行發電。
2.关键技术:矿热炉高温烟气导入余热锅炉,蒸汽驱动汽轮机组从而带动发电。 当余热发电设备出现故障或进行正常维修时进行烟气导出转换。
3.5 除尘系统
采用袋式除塵器系統治理電石爐、礦熱爐、矽鐵爐的煙塵,是目前電石爐、礦熱爐、矽鐵爐除塵發展的主流,由于電石爐是高耗能生産設備,煙氣中殘存的熱量多,煙氣溫度高,因此,不管采取何種型式的布袋除塵器系統,均須采取降溫措施。
4  矿热炉安装
电炉的安装可根据现场的实际情况制定安装程序。这里介绍的安装 顺序仅供参考:电炉结构部件的安装由下往上,电极系统部件的安装由上往下。电炉结构部件的安装:电炉炉底工字钢、爐體旋转系统、爐殼和出铁口、矮煙罩、烟道、炉前排烟、箱X舷低场5缂低巢考陌沧埃旱缂芊庾爸谩㈦姌O升降裝置、电极压放装置、電極把持器。然后是短網、水冷系统、燒穿器的安装。最后是液压系统的安装和配管。箱X舷低车钠教ㄒ韵虏糠忠诙叹W安装后进行。
4.2 矿热炉调试
電爐的各部分設備安裝完成以後要進行空負荷調試,同時對各部分進行調整,使電爐設備能滿足設計和使用的要求。
其空负荷试车和调整的内容包括:压力环通过铜瓦抱紧电极、压力环的松开和减压松开电极;抱闸环抱紧电极;电极的压放;电极的升降;烟道帽的开闭;水冷系统的通水和压力试验;箱X舷低车恼⒎У目斩;液压系统的全部动作。要求达到运动平稳、无任何卡阻,无任何不正常的反映。无动力的部件也要求达到上述要求。各动作要求不少于5次,凡双向动作的设备在试车时都必须双向试车,单向动作的设备,试车的方向必 须与工作方向一致。
4.3 矿热炉维护
檢查:
对煙罩、烟道要定期检查内衬耐火泥是否损坏。煙罩上不得有积累烟尘。对煙罩、烟道整个电绝缘系统定期检查,保持绝缘点上没有烟尘沉积,定期用压缩空气吹扫清理。在每次零、部件维修时都要更换已损坏的绝缘部件。
定期用壓縮空氣清掃電極系統的絕緣部件。
经常检查短網的紧固件和吊挂连接处。
经常检查各传动部位是否发热;紧固件是否松动;结构件是否有变形和焊缝开裂。 经常检查液压站的油面是否正常,油温是否正常,油泵是否发热、液压油缸是否有渗漏现象。
經常檢查水冷電纜、輸水膠管外皮是否有破損。冷卻水的回水水溫是否正常。
維護:
出铁口的維護: 由于间断出铁,这里温度变化大,铁水冲刷,所以出铁口需要经常维护修补。出铁口更换:清除杂物割下旧出铁口,装上新的出铁口。
密封套的调整与检修: 密封套的作用是保护每个电极柱下段的部件不受电炉烟气的热量和电炉的热辐射影响,需及时更换。
銅瓦的拆換:安裝後應作壓力試驗。
导电管和水冷电缆的維護: 水冷电缆和导电管的联接处装有卡环,在安装和检修时要特别注意。
矮煙罩的維護: 矮煙罩的维修主要是对通水构件的维护、检修,防止漏水和烟气泄露。烟道维修也是防止下部水冷段漏水和所有烟管段烟气的泄露。
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