[發明專利]新型節能型非圓非柱形系列礦熱爐

無效

• 申請號: 200910168142.8
• 申請日: 2009-08-26
• 公開（公告）號: CN101639317A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 巴涌
• 申請（專利權）人: 巴涌
• 主分類號: F27B3/08
• 分類號: F27B3/08;F27B3/10;F27B3/12;F27B3/14;F27B3/20;F27D11/10;C01B31/32
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技術領域：

本發明是用于節能新型系列礦熱爐的綜合技術和設計以及礦熱爐相應其它配套設備和材料的設計。

對任何冶煉礦熱爐、電石爐行業來說，其冶煉爐膛和相應裝置的的幾何形狀和尺寸等結構的改變，會直接影響冶煉工藝、冶煉效果和冶煉節能效率和噸能耗的改變。

該專利可應用所有密閉，半密閉，開放式礦熱爐，可用于冶煉電石，黃磷、硅系(硅鐵、硅鈣、硅鋇、金屬硅等)、錳系(錳鐵、硅錳、金屬錳等)，鉻系或者鎳系、鉬鐵、鎢鐵、鈦鐵等各種礦熱爐，供電方式可采用直流，低頻交流，中頻、高頻交流礦熱爐。等離子冶煉爐，電磁冶煉爐等新型能源礦熱爐。供電變壓器可采用三相變壓器或單相變壓器，一次供電電壓可用于11KV、35KV、66KV、110KV、220KV等任何電壓等級，礦熱爐功率500-500000千瓦。電極布置為等邊對稱或不等邊等任何方式。電極采用預焙或自焙任何碳或者石墨或其它電極。二次供電加電裝置采用銅瓦或組合把持器導電元件或其它任何加電方式。電極形狀采用方形、圓形、長方形、橢圓形等任何形狀。礦熱爐冶煉還原劑為含碳的任何材料，比如，蘭炭，焦炭，半焦，無煙煤，水洗煤，石油焦，或優質原煤，優質木炭等任何碳材。

技術背景：

從礦熱爐或電石爐水平斷面上講：傳統冶煉埋弧礦熱爐的爐膛橫斷面都是圓形，少數為長方形或橢圓，但是除了圓形(附圖1)，其它方式因其實際應用的不對稱性引起的供電負荷和電位梯度不對稱等問題以及因為爐子三相電極不平衡的布置操作難度大而基本完全被淘汰。僅就目前存留的圓形爐膛結構來講，在小功率礦熱爐應用還勉強維持，但是大型爐子其缺點暴露越來越大，主要因小功率爐子需要較小的同心圓負荷和較小的爐底負荷，而大功率礦熱爐需要較大的同心圓負荷和相對小功率爐子更大的爐底負荷，這種小爐子和大型爐子功率增量與結構上形成的非線性的增量關系，使大型礦熱爐采用普通圓形爐膛無法實現小礦熱爐的單耗指標并體現規模優勢，2.5萬千瓦以上大型密閉(半密閉)或開放礦熱爐使用傳統的圓形爐膛會引起電極上抬，導致冶煉能耗增加，衍生故障較多，難以長期低耗穩定運行，對原料品位要求也比較苛刻。

從礦熱爐縱向斷面上講：傳統礦熱爐爐膛和爐殼縱向為柱形(附圖1)或上粗下細的等爐壁厚的圓臺型(附圖2)，縱向截面為矩形(附圖12)或等腰梯形(附圖13)爐壁是上下等厚度。

發明內容：

發明目的(解決的問題)

本發明的設計原理和目的與傳統設計有全新的設計角度和思路。其主要目的就是在保證在較大的同心圓負荷和電極坩堝區的前提下，通過有效減少冶煉死區面積，減少容易產生渦流的冶煉死區，用時增加爐底負荷實現礦熱爐冶煉時電極更深的插入原料，以提高礦熱爐和電石爐能耗利用率，通過有效提升二次電壓增加冶煉變壓器自身的效率、功率因數，同時增加礦熱爐或電石爐對低品位原料的適用性。通過本專利技術可以解決諸多現行礦熱爐和電石爐存在的單耗高及不能長期穩定運行的問題，用于20000KVA(千瓦)以下的小爐子上比傳統爐型科學節能，電極下插好，用于25000KVA(千瓦)以上的大型礦熱爐，其預期的電極下插和綜合節電、節能效果會非常顯著。

實際冶煉中在爐膛的中部和頂部，因為沒有出爐操作，單從保溫目的講，耐火爐壁完全可以增厚，因此本發明除使用兩種傳統等厚爐壁的縱向結構外，采用礦熱爐頂部爐壁厚底部爐壁薄的特殊結構或爐膛上、中、下不爐壁不等厚結構，(附圖14，附圖15，附圖16)，同時將爐膛內部縱向爐壁為使用雙曲線或近似弧形或等效多段線結構，爐膛外殼則使用上口略大的圓臺行或柱形(附圖14)，這樣可以實現增加保溫效果。同時，從爐面熱量回收上分析，較大的爐膛頂部可以延長熱交換時間，利于爐面熱能的回收，在爐膛低部形成增大的儲料空間(指雙曲線型或上部細下部粗的爐膛結構)，利于減小礦熱爐因間歇式出爐時爐內成品熔融料液液位上升對電極的上抬影響(附圖15，附圖16)，從爐膛縱向(過中心軸)結構上，爐膛中部較厚的保溫層利于保溫，底部較薄的保溫層結構利于方便出爐操作。而采用雙曲線爐膛時頂部爐墻厚度與傳統相近，但中部高溫區較厚的爐墻也利于保溫，同時因為專利系列礦熱爐水平斷面的爐膛結構與傳統不同，最終其爐殼側壁和爐面散熱量也小于傳統爐子，近一步實現冶煉單耗電的降低