工業(yè)硅礦熱爐開爐操作及烘爐制度案例

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1、工業(yè)硅礦熱爐開爐操作及烘爐制度案例 2019年10月4日星期五 鐵合金礦熱爐爐體砌成后，在正式投產前要進行烘爐。 通過烘爐，把爐襯中的水汽除掉，使爐襯燒結成形，保證 在投料前爐膛和電極符合冶煉要求。開爐亦是工業(yè)硅礦熱 爐生產技術的一個重要組成部分。 烘爐質量不僅會影響爐襯的使用壽命，而且還會影響礦 熱爐是否能順利投入生產。爐襯質量不好，會降低爐體使 用壽命，并延長開爐時間，影響整個生產過程。 礦熱爐的烘爐應嚴格按烘爐表進行。烘爐時間的長短主 要取決于礦熱爐容量的大小、爐襯種類、冶煉品種等。 目前常用的烘爐方法的整個烘爐過程分為兩個階段。 第一階段是柴烘、油烘或焦烘。 其目的是

2、焙燒電極，使電極具有一定承受電流的能力， 除掉爐襯氣體、水分。 第二階段是用電烘爐。 其目的是進一步焙燒電極，烘干爐襯，并使爐襯達到一 定溫度（提溫），爐襯材料進一步燒結，達到冶煉要求。 不管采用哪一種烘爐方案，都應遵循升溫速度由慢而快, 火焰由小到大，電流由小到大。不但要求烘干爐襯，而且 要使爐體蓄積足夠熱量，使整個爐體具有良好的熱穩(wěn)定性。 礦熱爐及礦熱爐變參數 爐膛直徑7200 爐膛深度3100 電極直徑1272 極心圓直徑3100 變壓器容量3 XH000kV A 二次電壓范圍160V?256V 電壓級數33級 開爐新工藝 采用柴烘-電烘-投料生產的新開爐工

3、藝，省去焦烘階 段。 1 爐襯 爐襯采用自焙炭磚砌筑。自焙炭磚采用高頻模壓振動成 型工藝制作。成型時伴隨著炭磚內部組織不斷密實，接觸 模具的炭磚表面受模具的冷卻作用，炭磚表面行成一層致 密的硬殼。硬殼的最外層，即與模具接觸的炭磚表面，是 一層由粘結劑和細粒度粉料租成含高揮發(fā)份的薄層。自焙 炭磚砌筑時處于砌筑面的薄層被一定溫度的浸潤劑所浸潤， 形成一層極薄的軟化層，砌筑時采用千斤頂擠緊，使自焙 炭磚緊密砌筑，形成一個無縫的整體爐襯。 自焙炭磚除了具有碳素材料所具有的耐高溫、導熱性好、 咼溫強度咼、不易粘渣、鐵和爐料、抵抗堿金屬、渣、鐵 和煤氣的化學侵蝕作用強等特性外，自焙炭磚爐襯通過吸

4、取烘爐和生產過程中的熱量，逐步焙燒成為結實、致密近 于無縫的整體爐襯。 自焙炭磚與焙燒炭塊有其決然不同的性質，用自焙炭磚 砌筑的爐襯必須用適當的烘爐方案才可達到預期目的。 2 烘爐 烘爐和投產初期，自焙炭磚爐襯要經歷一個類似但又不 完全同于礦熱爐自焙電極的焙燒條件。它以溫升為轉移點， 以爐襯內表面為起點沿爐襯厚度逐漸緩慢地出現了由硬變 為可塑，再變硬的特殊焙燒過程。在這一特殊的焙燒條件 下自焙炭磚爐襯有效的緩解了烘爐和生產時由于溫差應力 對爐襯砌筑砌體產生的破壞作用，并使 自焙炭磚爐襯逐漸地燒結成為堅實、致密的整體。 烘爐時，熱量經過保護磚襯傳遞給自焙炭磚。首先是爐 襯內表面被加

5、熱，隨著表面溫度升高，爐襯內表面與爐襯 中部溫差增加，熱量向爐襯中部傳遞使爐襯中部溫度也隨 之上升。 但由于爐襯厚度較大，且處于單面受熱狀態(tài)，沿爐襯厚 度升溫速度是比較緩慢的。 爐襯的焙燒可分為三個階段： (1) 水份和揮發(fā)份的排出。 烘爐時，爐溫達200 C爐襯表面水份蒸發(fā)。爐溫在 250~350 C時自焙炭磚中來自焦油中的低溫分解物質大量 逸出。當溫度為350~600 C時，焦油和瀝青中的高溫分解 物質劇烈分解排出。在400~500 C的溫度區(qū)間，由于瀝青 的膨脹作用，使自焙磚出現有利于砌縫擠緊的明顯膨脹。 (2) 粘結劑的焦化。 隨著爐襯的溫度上升，超過700 C爐襯表面層中

6、的半焦 逐漸變成全焦。爐襯中逸出的大量揮發(fā)物質受到溫度較低 的自焙炭磚外側和密封的爐殼的阻礙只能向爐襯內側多孔 的熱表面擴散。當炭磚中部逸出的揮發(fā)物質經過被加熱到 700 C以上的炭磚熱表面層時，揮發(fā)物在熱表面層中分解析 出碳，填塞于炭磚孔隙中，使爐襯內表面氣孔率降低，爐 襯內表面形成一層堅硬、致密殼體。隨作烘爐的時間延長， 硬殼的厚度不斷增加。烘爐終了爐內溫升接近800 C時靠爐 殼側炭磚體中溫度僅僅達到100~150 C左右，對整過自焙 炭磚爐襯而言，烘爐僅僅實現了爐襯內表面的定形。爐襯 內表面粘結劑的焦化已基本完成。 (3) 高溫焙燒。 自焙炭磚的高溫焙燒是在生產時進行的。投產后爐

7、襯 內表面溫度迅速上升到1000~1250 C伴隨著熱量從爐內向 爐襯中部傳遞，裂解出來的氫大量逸出，而析出的熱解碳 分布在炭磚中氣孔的殼壁、顆粒表面以及自焙炭磚砌縫的 孔隙中行成網狀組織結構將自焙炭磚中顆粒和粉料都固結 為一體。在生產過程中始終都在進行著自焙，揮發(fā)物裂解 形成熱解碳以及石墨化的轉化過程。 為防止自焙炭磚爐襯在烘爐和開爐時氧化。預防開爐裝 料時，自焙炭磚爐襯直接受到爐料的沖擊和高爐點火以后 爐襯升溫過快損壞爐襯，并借助礦熱爐生產時的熱量實現 自焙炭磚的“爐內燒成”。在砌筑自焙炭磚的同時，自焙 炭磚爐內的外露部分必須砌筑適當的保護裝置。 221 柴烘 在爐內預先放好木材，

8、用廢油引燃，慢慢燃燒，火焰高 度不超過爐口。前期用小火烘烤電極，小火烘烤電極的時 間約占整個烘烤時間的1/3?1/2左右。而后用大火烘烤電 極，使木材均勻而劇烈燃燒?；鹧娓叨纫话憧蛇_到把持系 統(tǒng)護屏位置。在烘烤過程中，應注意小面電極的烘烤情況。 烘烤時間為72小時，消耗木材200t左右。此時爐底溫度 約 120 C。 注意事項： 烘爐初期電極和其它設備如煙罩、壓力環(huán)、保護大套等 承受的熱量較少，因而需冷卻水較少。水量應根據熱量不 斷增加而調節(jié)控制，應保持水流暢通。 2.2.2 電烘 送電前檢查礦熱爐設備，使之處于正常運行狀態(tài)，同時 檢查礦熱爐絕緣，保證絕緣可靠。在爐殼距底部一定高度 以

9、上的位置打出20mm 的孔，間距約1200mm（ 橫向）X 400mm（縱向），以利于水蒸氣和揮發(fā)分的逸出;正常生產后， 再將孔洞封堵。 檢查短網、供電、控制系統(tǒng)，及機械、電氣部分，保證 機械部件絕緣良好，短網導電、絕緣良好。 清理爐膛，在爐底三相電極圓心連線方向鋪設高約 300mm ,寬約800mm ,粒度3 ~ 50mm 的石油焦或碳素 電極碎顆粒，以構成電流回路和便于起弧。二次電壓置于 最低擋位，空載實驗10分鐘，檢查各樓層各相關設備。 下插電極，開始低檔位送電引弧烘爐。為了起弧方便， 開始使用略高一些的電壓通電，待電弧穩(wěn)定后，使用低等 級電壓烘爐，然后逐步升高電壓。電極少動，三

10、相平衡， 每通2小時停20分鐘散熱，每4小時增加電流的原則通過 供電。 電烘時執(zhí)行開爐前預定的操作方案，按電烘爐進度計劃 表。電流由小到大，逐漸升高，并留間歇停電時間，使爐 襯升溫均勻。隨著送電時間的逐漸增加，間歇停電時間逐 漸減少。時刻注意爐內設備，杜絕電極事故發(fā)生。 在送電加熱升溫過程中，需嚴格控制溫升速度，否則會 在電極內部產生應力和表面應力，使電極機械強度受損。 而電極溫升是通過電阻熱來確定的。因此，合理的供電制 度，可有效控制合理的電極和爐襯的溫升速度。 自焙炭磚爐襯隔絕空氣焙燒時，自焙炭磚及砌縫中的炭 糊受熱以后，沿爐襯厚度方向以溫度為轉移，都在進行著 水分蒸發(fā)，粘結劑軟化，

11、揮發(fā)份逸出，有機物高溫分解、 焦化、炭化等多種復雜的物理、化學變化過程。而自焙炭 磚以及用其砌筑成的爐襯就是依靠粘結劑（包括自焙炭磚和 炭糊中）在烘爐時的適當溫度（約150 C）,經過焦化、石墨 化過程形成的焦炭網將炭磚中的粉料和顆粒料膠結成結實、 致密近似于無縫的整體。在上述過程中，如果溫度控制不 當，自焙炭磚中有可能產生裂紋，甚至使自焙炭磚出現組 織結構的破壞。所以，自焙炭磚礦熱爐爐襯開爐前必須要 有相應的烘爐制度。 烘爐制度 自焙炭磚中粘結劑的折焦量與烘爐時的升溫速度有密切 關系，隨著升溫速度減慢，瀝青的折焦量增大，自焙炭磚 的密度增大，強度提高，有利于提供爐襯的整體結構強度。 因此

12、，條件允許時，應適當延長烘爐時間，有利于提高自 焙炭磚爐襯的結構強度。推薦以下的烘爐制度。 爐襯烘烤制度 當送電時間達到約90h,爐底溫度達到350 C左右時，啟 動爐體旋轉機構，同時保持爐體以最大速度旋轉，以使爐 底及爐壁盡可能受熱均勻。電烘時電壓也可逐漸升高，停 電散熱時間25~35分鐘，電烘時為穩(wěn)定電弧保持額定的功 率，根據具體情況往電極周圍和爐內添加焦炭。同時應盡 量少動電極和使三相電極負荷保持均勻。 在電能消耗達到40萬kW h左右，或在確定爐襯溫度 達到預定值后，則烘爐結束，即可轉入投料生產階段。電 烘爐結束前礦熱爐的最大的功率通常為額定功率的1/3? 1/2。 投料生產

13、 投料前將爐體旋轉機構頻率調整為零，投入約50立方 米大木塊，加入過渡性爐料。在24h內陸續(xù)投入的爐料約 堆積至爐膛總容積的60% ,并控制功率因數在0.65~0.72 之間。 用烘爐電壓開爐，一直到爐況正常。此階段的主要任務 依然是焙燒電極和礦熱爐蓄熱。要嚴格控制料面上升速度， 加料速度和輸入電量要一致。前期操作盡量少動電極，加 料、推料動作要輕，以免爐料下榻進入電極下，使電極上 抬，造成爐底上漲。新開爐料面一定要維護好，一切操作 都要輕，盡量減少加料量又不要出現刺火塌料現象，使爐 內能夠多蓄積熱量，為正常爐況打下基礎。爐口料面要平 穩(wěn)上升，前兩天操作更需注意礦熱爐設備(電氣、機械設備)

14、的運行情況，不允許搗爐，使坩堝盡快更好地形成。 在電能消耗達到60萬kW h左右，即可出第一爐。間 隔8?10h后，出第二爐。出完第二爐后進入正常操作，爐 體旋轉的頻率設定為8?12H z,在約100h內快速均勻增至 滿負荷。 結論 (1) 采用柴烘，需消耗一定量的木材，不適合木材奇缺的 地區(qū)，同時，采用柴烘增加了爐前工人添加木材的勞動強 度。 (2) 省去焦烘階段，減輕了爐前工人添加焦炭和清理爐膛 積灰的工作量。 (3) 該方法適用于25.5MV A以上的工業(yè)硅礦熱爐的開 爐操作。 ⑷開爐操作的關鍵是爐襯的升溫速度要均勻一致，電極 的升溫要緩慢而均勻，投料后依然要注意礦熱爐蓄熱，實 現自焙炭磚爐襯的“爐襯內揮發(fā)物裂解形成熱解碳以及石 墨化”，使自焙炭磚逐步焙燒成為結實、致密近于無縫的 整體爐襯。