[發明專利]一種分層組合電極礦熱熔煉爐及其控制方法

有效

• 申請號: 202010550247.6
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111811268B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 何雅玲;張軒愷;童自翔;劉占斌;李冬;胡鑫
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F27B14/06
• 分類號: F27B14/06;F27B14/14;F27B14/20;F27D11/10;C22B4/08
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 范盈

本發明公布了一種分層組合電極礦熱熔煉爐及其控制方法，所述分層組合電極礦熱熔煉爐的結構包括電極系統和爐體。所述電極系統包括上電極把持器，下電極把持器，電極銅瓦，中軸陰電極，外圍空心陰電極，爐底陽電極，電源，變壓器，電機履帶裝置，總控制電腦，電壓表。所述爐體包括爐蓋，爐殼，爐襯，爐體支撐，水泵，熱電偶。通過布置外圍空心陰電極，使得電流可以流過靠近爐襯側爐料。相比于傳統單電極礦熱熔煉爐，分層組合電極礦熱熔煉爐爐內不但焦耳熱極值降低，而且爐內焦耳熱分布范圍得到了擴大，有效地改善了爐內爐料熱量分布不均的問題，同時也提升爐內能量的利用效率和爐料熔化速率，可廣泛應用于冶金化工行業。

技術領域

本發明屬于冶金化工生產領域，特別涉及一種分層組合電極礦熱熔煉爐及其控制方法。

背景技術

礦熱熔煉爐作為工業生產的重要部件，被廣泛的應用于鋼鐵和有色金屬冶煉工藝當中。近年來，隨著社會的發展、科技的進步，對礦熱熔煉爐的能耗、產能以及排放要求越來越高，不斷有新型強化換熱技術和礦熱熔煉爐優化設計方法在礦熱熔煉爐上得以應用。現有的技術中，礦熱熔煉爐的電極多為圓柱形電極，當電極插入爐料進行埋弧操作時，利用電極端部電弧的能量及電流流過爐料所產生的電阻熱來熔煉金屬。然而如此設置，爐內熱量集中分布于電極端部，爐內熱量分布的不均勻性十分明顯，在爐體中心區域大量電能產生的熱量被用于已經熔化過的爐料上，而在爐壁等邊緣位置的爐料只能通過導熱和自然對流兩種熱輸運方式接收熱量，嚴重削弱了礦熱熔煉爐的冶煉性能。綜上所述，如何有效地改善礦熱熔煉爐爐內熱量分布不均的問題，是目前本領域技術人員急需解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種不僅能夠降低爐內焦耳熱極值，而且爐內焦耳熱分布范圍得到了擴大，有效地改善了爐內爐料熱量分布不均的問題，同時也提升爐內能量的利用效率和爐料熔化速率的分層組合電極礦熱熔煉爐及其控制方法。

為達到上述目的，本發明的分層組合電極礦熱熔煉爐包括電極系統和爐體系統，所述電極系統包括與總控制電腦相連接的第一、二電機履帶裝置，在第一、第二電機履帶裝置上分別固定有上電極把持器和下電極把持器，上、下電極把持器分別通過電極銅瓦夾持有中軸陰電極和外圍空心陰電極，中軸陰電極穿過外圍空心陰電極，在中軸陰電極和外圍空心陰電極下端設置有爐體，中軸陰電極和外圍空心陰電極插入爐體中，所述的爐體系統包括中空結構的帶有冷卻水進、出口的爐殼，在爐殼頂部裝配爐蓋、底部設置有中空結構的帶有冷卻水進、出口的爐體支撐，爐殼內側布置爐襯，爐體支撐上部的爐體內裝配有與電源相連的爐底陽電極，上電極把持器與變壓器的一側電極相接，變壓器另一側電極與電源相接；下電極把持器與電源相接；在上電極把持器與變壓器之間，下電極把持器與電源之間分別安裝有監測電壓的第一、第二電壓表，在爐殼和爐體支撐的冷卻水進口安裝有水泵和進水口熱電偶，其出口，安裝有監測水溫度的出水口熱電偶。

所述中軸陰電極、外圍空心陰電極、爐殼、爐襯與爐底陽電極同軸安裝。

所述外圍空心陰電極端部到爐底陽電極上部距離為中軸陰電極端部到爐底陽電極上部距離的1.0～2.0倍。

所述外圍空心陰電極的橫截面積為中軸陰電極橫截面積的1.0～1.5倍。

所述加載至中軸陰電極的電壓絕對值為加載至外圍空心陰電極的電壓絕對值的0.8～0.9倍。

所述的變壓器、電壓表還分別與總控制電腦相連。

所述的水泵、進水口熱電偶及出水口熱電偶分別與總控制電腦相連。

所述電源為直流電源或交流電源。

本發明分層組合電極礦熱熔煉爐的控制方法如下：

1)首先通過總控制電腦控制電機履帶裝置，帶動外圍空心陰電極和中軸陰電極插入爐襯內；

2)加入原料礦石，直至爐料完全沒過外圍空心陰電極端部；