[實用新型]底插式電極熔化爐電極冷卻器

有效

• 申請號: 201420174284.1
• 申請日: 2014-04-11
• 公開（公告）號: CN203794770U
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 毛會曾;郎海林
• 申請（專利權）人: 撫順科盛霞石微晶材料設備制造有限公司
• 主分類號: C03B5/167
• 分類號: C03B5/167
• 代理公司: 撫順宏達專利代理有限責任公司 21102
• 代理人: 李壯男

一、技術領域

本實用新型涉及底插式電極熔化爐（全電熔或局部電熔）電極在超高溫工作狀態（1600℃以上溫度）對導電體衡溫冷卻保護，關聯導電體電阻值、電極熱功率、熔化物電流密度、電熔爐生產效率、設備服務年限、產品質量等諸多生產工藝和生產安全問題，尤其是超高溫電阻熱加熱工件和導電體工件帶電運行的單體裝備和系統裝備長效冷卻技術。

二、背景技術

有氧明焰燃燒是人類社會長期沿用的熱工技術和方式，隨著現代工業的高速發展，傳統熱工方式的不足和弊端已經顯現，在生產效率，環境安全主要環節上形成嚴重影響。受現代科學的驅動和科技創新作用，電極熔化法首先在玻璃行業得到應用和推廣。目前已成為玻璃行業、其它非金屬材料及金屬材料領域新型的制備工藝和裝備技術。

電極熔化技術應用電極電阻自熱高溫原理完成熔化物的熔融，利用非金屬材料高溫熔融狀態下，具有半導體和導體性能及金屬材料在熔融狀態下，電阻值增大特性，實現熔化物質的導電產生電阻熱而熔化生產。現代電熔爐，采用低電壓大電流工藝技術和三相交流單相電極環流技術，不僅電極工作產生超高溫狀態，也使熔化物在液態時增大電流密度，產生高溫電阻熱，具有更高的熔化速度和生產效率。尤其電熔工作無需助氧。受電磁場束縛作用及非金屬材料熔融粘性作用，被熔化物料揮發大為減少，極大的提高了環保等級和環境指數。成為現代熔化熱工的重要制備技術。

電極是電熔爐設備中的核心工件。電極材料不僅要有較高的耐熱強度，同時要具有良好的導電系數，高溫狀態下的電阻穩定性能，超強的耐腐蝕性能。目前全世界玻璃行業及非金屬熔化裝備的電熔爐，首選鉬金屬和鉬基合金作為電極。因為鉬及鉬基合金具備上述性能外，還具有超高的熔點（2630℃）和高溫下良好電流輸出密度。

但鉬電極存在的致命缺點是低溫氧化分解，鉬金屬在370~600℃溫度內，氧化成三氧化鉬，呈粉態物質。造成電極的斷裂和孔隙，導致強度下降和導電性能降低。受此影響，尤其受現有冷卻技術的束縛，到目前為止，電極電熔爐的制式，幾十年難以改變。一直沿用頂插式電極為主，側插式電極制式為輔的裝備制式。主要原因是電極在損壞后，能夠更換及冷卻技術難以保證。

電極熔化爐發明迄今已有幾十年的歷史，電熔爐的熱工材料，建安標準，電氣控制，熔化制度已經非常成熟和可靠。但受電極置入方式規定的裝備制式，目前存在較大的產能和效益差別。同時存在裝備延伸應用巨大的能源和環保效應，底插式電極熔化爐具有突出的裝備優異性能和多行業，多領域的延伸應用優勢。經科學研究和實踐證明，電熔爐電極制式（電極置入方式）對電熔爐的產率效能、功率消耗、裝備成本，產品質量，生產效益具有明顯的差別。底插式電極熔化爐比頂插式和側插式電極熔化爐具有突出的優勢。從目前及今后的社會需求及環境保護要求實際狀況出發，無氧熔融及貧氧裂解制備技術，已成為現代社會處理有害工業棄廢物、高含水危化物及燃燒處理后有害渣物及飛灰物的重要技術趨向和裝備途徑。因此底插式電極熔化爐特有的裝備制式和空間條件，多種類熱工的組合條件，具有跨行業和領域的應用延伸和發展需求。

底插式電極熔化爐存在的最大問題，是電極更換。較大產能的電熔爐（一般為玻璃態物料100噸/日以上）電極不允許在大修期內更換，因此，目前較大產能的底插式電極熔化爐受到制約。難以推廣和應用。

底插式電極熔化爐優異的性能和現實的狀況，關鍵是電極的更換，核心問題是電極的冷卻技術及裝備技術。因鉬電極具有良好的耐高溫耐腐蝕性能。在非低溫氧化條件下，具有長久的工作壽命。但冷卻裝備及技術不能予以保證，采用現有電極冷卻方式及裝備技術，難以實現底插式電極熔化爐的使用安全。

現有國內外底插式電極熔化爐冷卻技術基本結構和技術特征主要有兩種方式：

一種為管式滿溢法冷卻。即電極與導電體連接部位置于密封的金屬筒體內，冷卻水在筒體處于滿溢狀態，以此解決導電體的受熱和電阻值變化。這種方式要求進排水速度較快，產生大量的熱能流失，總體電耗較大。一旦遇有加入熔化物料較大，降低電極溫度時，或供電系統中斷，電極無功率情況下，易造成電極低溫氧化。使電極變細或分解孔隙，嚴重時斷裂發生事故。