專利名稱：旋風(fēng)爐爐渣生產(chǎn)巖棉熱銜接工藝用補(bǔ)熱爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬旋風(fēng)爐液態(tài)排渣無害化利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種旋風(fēng)爐爐渣生產(chǎn)巖棉熱銜接工藝所采用的補(bǔ)熱設(shè)備領(lǐng)域。
傳統(tǒng)的制造巖棉的方法是將玄物巖、焦碳等原料在沖天爐中由常溫加熱到1600℃，然后再將高溫熔體通過制棉設(shè)備將其制成棉。目前也有許多廠家直接將來至鍋爐的粉煤灰配以其它材料，再經(jīng)過高溫熔化，然后再制成巖棉，此種方法通常稱為“利廢法”，該法的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了廢物利用，但不具有節(jié)能方面的優(yōu)勢(shì)。
用高溫旋風(fēng)爐爐渣生產(chǎn)巖棉的方法，在國(guó)內(nèi)外有著眾多應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)外通常采用的熱銜接主要形式為(1)將高溫旋風(fēng)爐爐渣直接制成巖棉；該法的主要缺點(diǎn)是對(duì)絕大多數(shù)工廠而言，由于鍋爐車間布局的限制，從旋風(fēng)筒爐渣出口到制棉四輥機(jī)有一定的距離，必須有導(dǎo)流過程，其設(shè)備被稱為導(dǎo)流槽。在由于導(dǎo)流槽中爐渣未獲得能量補(bǔ)充，很容易結(jié)成硬塊，對(duì)穩(wěn)定與連續(xù)生產(chǎn)帶來嚴(yán)重影響。(2)采用硅碳烤窖，達(dá)到一定溫度(溫度不能太高，否則將燒壞導(dǎo)流槽中的碳或鉬電極)并保持一段時(shí)間后，將導(dǎo)流槽推入到接渣位置，等熔渣蓋過電機(jī)后，開始通電，并退出導(dǎo)流槽，待熔池所有電極都通上電后將導(dǎo)流槽伸入渣井接料，并開始正式生產(chǎn)。該方法的缺點(diǎn)是啟動(dòng)過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，硅碳棒烤窖也容易損壞；一旦導(dǎo)流槽出了故障，就無法實(shí)現(xiàn)冷啟動(dòng)。因?yàn)闋t渣冷卻后不再具有導(dǎo)電性，埋入渣中的電極無法工作。(3)在上述方案的基礎(chǔ)上，采用硅鉬棒代替硅碳棒。盡管可以實(shí)現(xiàn)冷啟動(dòng)，但由于被加熱材料的低導(dǎo)熱系數(shù)特點(diǎn)，造成啟動(dòng)時(shí)間很長(zhǎng)，并且移動(dòng)導(dǎo)流槽非常容易造成硅碳鉬棒的損壞，影響正常生產(chǎn)；(4)用燃料燃燒的方法，對(duì)爐渣進(jìn)行補(bǔ)熱。該法的主要缺點(diǎn)是效率低，無法實(shí)現(xiàn)冷啟動(dòng)，或者冷啟動(dòng)時(shí)間很長(zhǎng)，同時(shí)設(shè)備投資也很大，同時(shí)安全性也較差。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，運(yùn)行壽命長(zhǎng)，節(jié)能效果理想的旋風(fēng)爐爐渣生產(chǎn)巖棉熱銜接工藝用補(bǔ)熱爐。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案可依如下方式實(shí)現(xiàn)旋風(fēng)爐爐渣生產(chǎn)巖棉熱銜接工藝用補(bǔ)熱爐，其特點(diǎn)是含有帶有水冷槽的爐外襯；在所述水冷槽的內(nèi)側(cè)設(shè)有剛玉質(zhì)耐火材料層；在所述水冷槽的兩端分別設(shè)有與水冷槽內(nèi)腔相通的冷卻介質(zhì)入口、冷卻介質(zhì)出口；在所述水冷槽內(nèi)的下部水平設(shè)有電渣加熱電極；在所述水冷槽內(nèi)的上部設(shè)有電弧加熱電極；在所述水冷槽的端部設(shè)有出料口；所述電弧加熱電極與電渣加熱電極通過變壓器供電。
本實(shí)用新型所述出料口的側(cè)壁內(nèi)設(shè)有水冷腔；所述水冷腔與水冷槽的內(nèi)腔相通。
本實(shí)用新型電渣加熱電極可采用鉬電極；電弧加熱電極為石墨電極；電渣加熱電極開始加熱時(shí)，極間電流不小于10安培。
本實(shí)用新型采用的出料口的側(cè)壁內(nèi)設(shè)有水冷腔；所述水冷腔與水冷槽的內(nèi)腔相通。
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，運(yùn)行壽命長(zhǎng)，節(jié)能效果理想。通過此項(xiàng)技術(shù)所生產(chǎn)的終極產(chǎn)品一巖棉的品質(zhì)較高，環(huán)保效益顯著，而生產(chǎn)巖棉板的成本僅為傳統(tǒng)方法的一半.
以下結(jié)合附圖詳述本發(fā)明的最佳實(shí)施方式


圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型出料口部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型電弧加熱與電渣加熱電路原理框圖；圖4為涉及本實(shí)用新型制棉工藝流程框圖；爐渣特性測(cè)試(1)粘度測(cè)試根據(jù)傳統(tǒng)的沖天爐巖棉生產(chǎn)工藝?yán)碚摵蛯?shí)踐，旋風(fēng)爐液態(tài)渣甩棉的最佳粘度范圍是0.5～2.5PaS.影響液態(tài)爐渣粘度的因素主要有兩點(diǎn)，即成分與溫度。在對(duì)旋風(fēng)爐所排出的液態(tài)渣完成配料和增鈣后，就只能用控制溫度的方式來改變粘度，以保證甩棉質(zhì)量。
根據(jù)錦化公司提供的爐渣試樣，測(cè)得了旋風(fēng)爐爐渣的粘度η(Pa·S)與溫度T(℃)的關(guān)系。1η0.6=4.217+0.003326T---(r=0.998)]]>由此可以得出如下結(jié)論
①對(duì)于該種爐渣，為了能夠得到巖棉，出補(bǔ)熱爐的溫度應(yīng)控制在一定溫度范圍內(nèi)。出補(bǔ)熱爐落到甩棉輥頭的熔體溫度應(yīng)高于1440.溫度太高(如1700℃)對(duì)甩棉也不利。推薦的補(bǔ)熱爐溫度為1550℃.
②在溫度1500℃左右，熔體粘度隨著溫度的變化速度趨于平緩。這說明，從工藝和操作的角度看，所給定的爐渣就粘度而言，在溫度1500左右非常適合于甩棉。
(1)爐渣電導(dǎo)率測(cè)試用四探針法測(cè)得了不同煤種與不同配比下旋風(fēng)爐爐渣電導(dǎo)率G與溫度T(K)的關(guān)系。以下給出了某典型渣樣的電導(dǎo)率LnG＝8.186-19733.2/T從以上結(jié)果看①冷態(tài)下爐渣幾乎不導(dǎo)電，因此，旋風(fēng)爐爐渣補(bǔ)熱爐的冷啟動(dòng)不能依靠直接電阻加熱來實(shí)現(xiàn)，必須依靠其它間接的方式來實(shí)現(xiàn)熱銜接設(shè)備的冷爐啟動(dòng)。
②爐渣的溫度不同，電阻率就不同。因此，用單一的三相變壓器很難做到三相平衡供電。為了使各加熱區(qū)域的供電功率可調(diào)，采用三個(gè)單項(xiàng)變壓器比采用一個(gè)三相變壓器工作要可靠得多。
(2)旋風(fēng)爐爐渣導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試錦化化工集團(tuán)公司熱力公司所用西山煤而得到的旋風(fēng)爐爐渣的到錐溫度T1(1190℃)、半球態(tài)溫度T2(1230℃)和流狀態(tài)溫度T3(1330℃)，對(duì)于采用水冷掛渣方法測(cè)試爐渣導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)據(jù)是非常有用的。
在570～1148℃溫度范圍內(nèi)所測(cè)得的導(dǎo)熱系數(shù)結(jié)果為隨溫度的升高而增大，用最小二乘法將溫度與導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)據(jù)處理得λ＝-2.36+0.006t式中，t為爐渣溫度，℃；λ為渣殼導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·℃).
從此可以看出①旋風(fēng)爐爐渣的導(dǎo)熱系數(shù)在低溫下并不大，隨著溫度的升高導(dǎo)熱系數(shù)上升很快，普通耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨著溫度的變化都不象爐渣那樣變化很大。因此，在低溫下旋風(fēng)爐爐渣是一種非常好的保溫材料。
②旋風(fēng)爐爐渣的導(dǎo)熱系數(shù)與其它酸性耐火材料相比并不大(在600℃下旋風(fēng)爐爐渣、普通硅磚、普通高鋁磚與普通粘土磚的導(dǎo)熱系數(shù)W/(m·℃).分別為1.24，1.60，1.41，1.19。這為直接采用旋風(fēng)爐爐渣作爐襯即自成爐襯(Self-formed Refractory)提供了理論依據(jù)。
如圖所示，旋風(fēng)爐爐渣生產(chǎn)巖棉熱銜接工藝用補(bǔ)熱爐，含有帶有水冷槽1的爐外襯2；在所述水冷槽1的內(nèi)側(cè)設(shè)有剛玉質(zhì)耐火材料層11；在所述水冷槽1的兩端分別設(shè)有與水冷槽1內(nèi)腔相通的冷卻介質(zhì)入3、冷卻介質(zhì)出口4；在所述水冷槽1內(nèi)的下部水平設(shè)有電渣加熱電極5；在所述水冷槽1內(nèi)的上部設(shè)有電弧加熱電極6；在所述水冷槽1的端部設(shè)有出料口7；所述電弧加熱電極6與電渣加熱電極5通過變壓器供電。
本實(shí)用新型所述出料口的側(cè)壁內(nèi)設(shè)有水冷腔8；所述水冷腔8與水冷槽1的內(nèi)腔相通。
本實(shí)用新型所述電渣加熱電極5采用鉬電極；所述電弧加熱電極6為石墨電極；本實(shí)用新型所涉及的熱銜接工藝部分可按下述步驟依次進(jìn)行(A)在旋風(fēng)爐的下游與成棉生產(chǎn)線之間設(shè)置本實(shí)用新型；(B)用電弧法將本實(shí)用新型內(nèi)的爐渣冷態(tài)材料升溫到1600℃；(C)待本實(shí)用新型內(nèi)的爐料導(dǎo)電后，撤消電弧加熱；(D)啟動(dòng)埋入補(bǔ)熱爐內(nèi)熔體中的電渣加熱電極，以接續(xù)冷啟動(dòng)終結(jié)后的后續(xù)加熱工序；(E)將本實(shí)用新型移到旋風(fēng)爐爐底下承接高溫熔渣并進(jìn)行補(bǔ)熱工序。
本實(shí)用新型的電渣加熱電極采用鉬電極；電弧法加熱電極為石墨電極；如果水平放置的電渣加熱用電極之間的電阻降到1Ω，那么電極間施加以250V電壓，電極與熔池中就通過250A的電流。電渣加熱電極開始加熱時(shí)，極間電流不小于10安培。
從冷啟動(dòng)試驗(yàn)可以得到如下結(jié)論當(dāng)用電弧加熱時(shí)，爐渣熔體在高度方向上的傳熱是很慢的，因此，從冷啟動(dòng)角度分析，電渣加熱用電極相互之間的高度差不能太大，一般不得超過50mm.若考慮補(bǔ)熱爐內(nèi)的熔體在正常工作時(shí)的流動(dòng)在高度方向上應(yīng)有波浪形變化，那么電渣電極之間的高度差應(yīng)為20～30mm。
本實(shí)用新型的補(bǔ)熱爐采用三臺(tái)變壓器，每臺(tái)變壓器的容量為200千伏安。通過合理選擇變壓器參數(shù)和結(jié)構(gòu)，變壓器既可作為電弧加熱用，也可作為電渣加熱用。
自成爐襯技術(shù)涉及水冷出料口與復(fù)合爐體結(jié)構(gòu)，如
圖1～2所示，9為水冷槽1的爐內(nèi)襯(自成爐襯)，10為出料口7的內(nèi)襯(自成爐襯)。對(duì)于補(bǔ)熱爐爐體材料，采用自成爐襯原理，根據(jù)冷卻強(qiáng)度的大小，可合理調(diào)節(jié)爐襯厚度。為了配合冷爐啟動(dòng)，考慮到爐子的安全性和縮短啟動(dòng)時(shí)間，爐體采用了復(fù)合結(jié)構(gòu)。即爐體的最外層是水冷夾套(水冷槽1)，冷卻強(qiáng)度可以調(diào)節(jié)，在水冷夾套(水冷槽1)內(nèi)襯以剛玉質(zhì)耐火材料層11。當(dāng)剛玉質(zhì)耐火材料層11由于受到電弧輻射和爐渣的物理化學(xué)侵蝕后，就會(huì)在剛玉質(zhì)耐火材料層上掛上熔渣，形成爐內(nèi)襯(自成爐襯)。按照相同的原理出料口7的內(nèi)襯10也是在動(dòng)態(tài)中自然形成。本發(fā)明所涉及的補(bǔ)熱爐由于水冷腔8與水冷槽1的內(nèi)腔相通使得水冷槽1與出料口7的熱交換介質(zhì)的循環(huán)過程一體化(當(dāng)然，這種熱交換方式也不是唯一的)。如
圖1所示，熱交換介質(zhì)從冷卻介質(zhì)入口3進(jìn)入，從冷卻介質(zhì)出口4流出。在熱工方面，爐子的結(jié)構(gòu)也采取了許多措施。為了提高爐子的可靠性和減少熱損失，對(duì)電渣加熱電極的端部進(jìn)行了變徑處理；采用迷宮式密封處理爐蓋與爐體的結(jié)合問題；采用楔形磚結(jié)構(gòu)對(duì)爐蓋進(jìn)行密封，以大幅度降低由于電弧加熱后進(jìn)入電渣加熱狀態(tài)下的爐子熱損失。在爐子上還開設(shè)了排鐵口和溢流口，以提高爐子的適應(yīng)性。在正常運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)變壓器的輸出功率為110～130KW。
權(quán)利要求1.旋風(fēng)爐爐渣生產(chǎn)巖棉熱銜接工藝用補(bǔ)熱爐，其特征在于含有帶有水冷槽(1)的爐外襯(2)；在所述水冷槽(1)的內(nèi)側(cè)設(shè)有剛玉質(zhì)耐火材料層(11)；在所述水冷槽(1)的兩端分別設(shè)有與水冷槽(1)內(nèi)腔相通的冷卻介質(zhì)入(3)、冷卻介質(zhì)出口(4)；在所述水冷槽(1)內(nèi)的下部水平設(shè)有電渣加熱電極(5)；在所述水冷槽(1)內(nèi)的上部設(shè)有電弧加熱電極(6)在所述水冷槽(1)的端部設(shè)有出料口(7)；所述電弧加熱電極(6)與電渣加熱電極(5)通過變壓器供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋風(fēng)爐爐渣生產(chǎn)巖棉熱銜接工藝用補(bǔ)熱爐，其特征在于所述出料口(7)的側(cè)壁內(nèi)設(shè)有水冷腔(8)；所述水冷腔(8)與水冷槽(1)的內(nèi)腔相通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的旋風(fēng)爐爐渣生產(chǎn)巖棉熱銜接工藝用補(bǔ)熱爐，其特征在于所述電渣加熱電極(5)采用鉬電極；所述電弧加熱電極(6)為石墨電極；
專利摘要本實(shí)用新型屬旋風(fēng)爐液態(tài)排渣無害化利用技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種旋風(fēng)爐爐渣生產(chǎn)巖棉熱銜接工藝用補(bǔ)熱設(shè)備領(lǐng)域,其特征在于:含有:帶有水冷槽(1)的爐外襯(2);在所述水冷槽(1)的內(nèi)側(cè)設(shè)有剛玉質(zhì)耐火材料層(11);在所述水冷槽(1)的兩端分別設(shè)有冷卻介質(zhì)入口(3)、冷卻介質(zhì)出口(4);在所述水冷槽(1)內(nèi)的下部水平設(shè)有電渣加熱電極(5);在所述水冷槽(1)內(nèi)的上部設(shè)有電弧加熱電極(6);在所述水冷槽(1)的端部設(shè)有出料口(7)。
文檔編號(hào)F27B3/08GK2514285SQ0122972
公開日2002年10月2日 申請(qǐng)日期2001年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月5日
發(fā)明者郭鳳翔, 顧根華, 金士照, 劉銘, 方福生 申請(qǐng)人:遼寧節(jié)能熱電集團(tuán)公司, 錦化化工(集團(tuán))有限責(zé)任公司, 東北大學(xué)