矿热炉直接电烘新开炉工艺原理及操作过程

矿热炉直接电烘新开炉工艺原理及操作过程矿热炉主要技术参数

2.1自焙电极焙烧原理

（1）电极糊电阻的变化

低温下电极糊不导电，当温度在373K时，由于煤焦油、沥青熔化，电极糊的电阻上升，当温度在373—973K焙烧时，电阻大幅下降，但在973K时焙烧的自焙电极电阻高。当存在电极壳时，在973K前焙烧的电极糊实际上几乎不导电。电流负荷是通过铁壳传导的。

（2）电极糊焙烧时机械强度的变化

当电极糊的加热温度低于673K时，电极变软，机械强度下降，但当温度在673～973K时，电极机械强度急剧上升到最大值。

（3）电极糊焙烧时气体逸出量的变化规律

如图1所示.当电极糊的焙烧温度在673～773K时，气体大量逸出，在该温度下电极糊烧结，当温度在873～1023K 时，粘结剂焦化，电极达到最终的强度。

（4）挥发物的热分解

在电极壳内，电极糊焙烧时发生挥发物逸出和热功当量分解，游离碳沉积在炭素电极块的气孔中，使电极的气孔变小。游离碳提高电极的强度、降低电极的电阻。

（5）电极糊的焦化热

电极糊的单位焦耳(焙烧)热为1.49~2.51kJ&g·K

从以上分析可以看出。控制电极糊温度在673～973K是焙烧电极的关键.而焙烧过程中电极糊温度是随着输入到炉内的功率变化而变化的，根据焦化热的大小、所需焙烧电极糊的重量及控制温度可推算出电极糊焙烧的关键过程是输入到炉内功率的大小。

电极糊的焦化热：2.0kJ/kg·K(取平均值)，电极糊的体密度：1.45kg/cm2，电极壳的直径：l450mm，焙烧段电极壳长度：3×4000=12000mm(无老电极头)。

则电极糊的重量为：π×1.45×1.45÷4×12×1.45=28.73t。

当温度控制在673K时，输入功率为：28730×2×673=38670580kJ=lO743kWh。

当温度控制在773K时，输入功率为：28730×2×773=44416580kJ=12339kWh。

当温度控制在973K时，输入功率为：28730×2×973=55908580kJ=15531kWh。

从以上的计算可得出。通过控制输入到炉内的功率可控制电极烧结的最佳温度。根据。通过控制电流(I)和电压(U)可控制功率的大小。

（6）增大炉内电阻

新开炉期间炉内电流走向主要为“电极一炉料一电极”回路及“电极一炉底碳砖一电极”回路，所以通过增大炉料电阻和炉底电阻可增大炉内电阻。

②炉内立炭砖和极心圆底炭砖表面都砌一层耐火砖;

②耐火砖上铺一层电阻大、含SiO较高的锰矿;

③新开炉焙烧电极阶段的炉料主要为焦炭，但焦炭的电阻随着温度的升高而急剧下降，因此，用含SiO2较高的锰矿与焦炭按不同的比例，在负荷提升的不同阶段加入炉内。

（7）将三相电极下端加装启动缸

一般110kV变压器高压侧为Y形接法，新开炉不具备Y/△转换功能。即在输入电压降低倍的情况下，变压器输出线电压有效值不能降低√3倍，加装启动缸的目的就是为了有效控制焙烧电流。

2.2电极焙烧与炉衬烘烤曲线图

25.5MVA矿热炉炉衬采用细缝砌筑工艺，由粘土砖、高铝砖和半石墨质预焙炭块等组成，其中不定型材料厚度不大于200mm。

3.1开炉前的准备工作

(1)将正常下放电极壳的下部焊接底锥形电极壳，其厚度由3mm增加至6mm，扩大电极壳的承载能力。

(2)在锥形电极壳以上1800mm之间打一些直径3～5mm 的小孔，增加挥发物的排出途径。

(3)炉底极心圆炭砖表面砌一层耐火砖。耐火砖上铺一层100mm左右厚的高SiO2锰矿(或打炉料)。

(4)在炉底三相电极下各焊接直径1800mm×1700mm启动缸，启动缸之间用直径30mm圆钢相连。

(5)变压器经二次以上冲击试验和不少于24h空载试运行。

(6)根据温度控制需要设计负荷提升方案。

3.2开炉过程

(1)送电前在炉底及启动缸均匀铺上一层100mm厚的炉料，炉料组成为5~25mm的焦炭与含SiO2较高的锰矿按1：1混和。

(2)根据炉膛深度和启动缸位置下放三相电极约2500mm。

(3)在三相电极构成的三角形区域及启动缸内加入约25mm的焦粒引弧送电，前1h电流可适当加大。

(4)送电后前24h。每小时测加糊一次，以后每两小时测

加糊一次，糊柱控制在接触器上沿3.54m。

(5)送电120h后.将变压器低压侧分接开关降档，二次

电压开始上升。

(6)送电144h时后，加入新开炉(造渣)料。

(7)初投料后约l5万kwh电时出零炉铁。

结果与优化分析

4.1新开炉结果

本次2台25.5MVA锰硅合金电炉相继直接电烘新开炉，未发生任何电极事故，电极焙烧质量好、且炉衬烘烤良好。

1#炉从开始送电到出零炉铁共用192h。共耗电53.5万kWh，焦炭48t。零炉铁即为合格品，其化学成分：Mn63.39%、Si17.59%、C1.28%、P0.155%、S0.009%。

另外开炉期间炉口温度不高，无噪音和灰尘，不需要砌花墙或焊花栏，减轻了员工的劳动强度，改善了工作环境。

4.2新开炉优化分析

(一)成本比较

目前电价属中位运行。而焦炭价位相比较低，综合比较直接电烘成本稍高，而先焦烘后电烘时间稍长.但操作强度和安全环境得到极大的改善。

(二)固化工艺

以110kV直降的矿热炉用变压器目前还无法实现Y/△转换，即随着国家输电电压等级不断提高，一段时间内大型锰硅合金矿热炉采用高等级电压直降变压器的新开炉，二次电压不能按传统的Y/△转换进行操作。

在实际电烘过程中。采用组合式把持器的电炉是通过调节电极弧距大小来控制电流的.而铜瓦式把持器电炉靠调整电极均热时间来控制电流大小。

(三)优化分析

笔者对同样是110kV直降的两种分别是组合把持器和铜