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(chǎn)前要進(jìn)行烘爐。 通過烘爐，把爐襯中的水汽除掉，使?fàn)t襯燒結(jié)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(chǎn)技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。 烘爐質(zhì)量不僅會(huì)影響爐襯的使用壽命，而且還會(huì)影響礦 熱爐是否能順利投入生產(chǎn)。爐襯質(zhì)量不好，會(huì)降低爐體使 用壽命，并延長開爐時(shí)間，影響整個(gè)生產(chǎn)過程。 礦熱爐的烘爐應(yīng)嚴(yán)格按烘爐表進(jìn)行。烘爐時(shí)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(gè)烘爐過程分為兩個(gè)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(jìn)一步焙燒電極，烘干爐襯，并使?fàn)t襯達(dá)到一 定溫度（提溫），爐襯材料進(jìn)一步燒結(jié)，達(dá)到冶煉要求。 不管采用哪一種烘爐方案，都應(yīng)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?fàn)t體蓄積足夠熱量，使整個(gè)爐體具有良好的熱穩(wěn)定性。 礦熱爐及礦熱爐變參數(shù) 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(jí)數(shù)33級(jí) 開爐新工藝 采用柴烘-電烘-投料生產(chǎn)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(dòng)成 型工藝制作。成型時(shí)伴隨著炭磚內(nèi)部組織不斷密實(shí)，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(jié)劑和細(xì)粒度粉料租成含高揮發(fā)份的薄層。自焙 炭磚砌筑時(shí)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(shí)采用千斤頂擠緊，使自焙 炭磚緊密砌筑，形成一個(gè)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(dǎo)熱性好、 咼溫強(qiáng)度咼、不易粘渣、鐵和爐料、抵抗堿金屬、渣、鐵 和煤氣的化學(xué)侵蝕作用強(qiáng)等特性外，自焙炭磚爐襯通過吸

4、取烘爐和生產(chǎn)過程中的熱量，逐步焙燒成為結(jié)實(shí)、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(zhì)，用自焙炭磚 砌筑的爐襯必須用適當(dāng)?shù)暮鏍t方案才可達(dá)到預(yù)期目的。 2 烘爐 烘爐和投產(chǎn)初期，自焙炭磚爐襯要經(jīng)歷一個(gè)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(zhuǎn)移點(diǎn)， 以爐襯內(nèi)表面為起點(diǎn)沿爐襯厚度逐漸緩慢地出現(xiàn)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(chǎn)時(shí)由于溫差應(yīng)力 對(duì)爐襯砌筑砌體產(chǎn)生的破壞作用，并使 自焙炭磚爐襯逐漸地?zé)Y(jié)成為堅(jiān)實(shí)、致密的整體。 烘爐時(shí)，熱量經(jīng)過保護(hù)磚襯傳遞給自焙炭磚。首先是爐 襯內(nèi)表面被加

5、熱，隨著表面溫度升高，爐襯內(nèi)表面與爐襯 中部溫差增加，熱量向爐襯中部傳遞使?fàn)t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(gè)階段： (1) 水份和揮發(fā)份的排出。 烘爐時(shí)，爐溫達(dá)200 C爐襯表面水份蒸發(fā)。爐溫在 250~350 C時(shí)自焙炭磚中來自焦油中的低溫分解物質(zhì)大量 逸出。當(dāng)溫度為350~600 C時(shí)，焦油和瀝青中的高溫分解 物質(zhì)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(xiàn)有利于砌縫擠緊的明顯膨脹。 (2) 粘結(jié)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(zhì)受到溫度較低 的自焙炭磚外側(cè)和密封的爐殼的阻礙只能向爐襯內(nèi)側(cè)多孔 的熱表面擴(kuò)散。當(dāng)炭磚中部逸出的揮發(fā)物質(zhì)經(jīng)過被加熱到 700 C以上的炭磚熱表面層時(shí)，揮發(fā)物在熱表面層中分解析 出碳，填塞于炭磚孔隙中，使?fàn)t襯內(nèi)表面氣孔率降低，爐 襯內(nèi)表面形成一層堅(jiān)硬、致密殼體。隨作烘爐的時(shí)間延長， 硬殼的厚度不斷增加。烘爐終了爐內(nèi)溫升接近800 C時(shí)靠爐 殼側(cè)炭磚體中溫度僅僅達(dá)到100~150 C左右，對(duì)整過自焙 炭磚爐襯而言，烘爐僅僅實(shí)現(xiàn)了爐襯內(nèi)表面的定形。爐襯 內(nèi)表面粘結(jié)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(chǎn)時(shí)進(jìn)行的。投產(chǎn)后爐

7、襯 內(nèi)表面溫度迅速上升到1000~1250 C伴隨著熱量從爐內(nèi)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(wǎng)狀組織結(jié)構(gòu)將自焙炭磚中顆粒和粉料都固結(jié) 為一體。在生產(chǎn)過程中始終都在進(jìn)行著自焙，揮發(fā)物裂解 形成熱解碳以及石墨化的轉(zhuǎn)化過程。 為防止自焙炭磚爐襯在烘爐和開爐時(shí)氧化。預(yù)防開爐裝 料時(shí)，自焙炭磚爐襯直接受到爐料的沖擊和高爐點(diǎn)火以后 爐襯升溫過快損壞爐襯，并借助礦熱爐生產(chǎn)時(shí)的熱量實(shí)現(xiàn) 自焙炭磚的“爐內(nèi)燒成”。在砌筑自焙炭磚的同時(shí)，自焙 炭磚爐內(nèi)的外露部分必須砌筑適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)裝置。 221 柴烘 在爐內(nèi)預(yù)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(shí) 間約占整個(gè)烘烤時(shí)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_(dá)到把持系 統(tǒng)護(hù)屏位置。在烘烤過程中，應(yīng)注意小面電極的烘烤情況。 烘烤時(shí)間為72小時(shí)，消耗木材200t左右。此時(shí)爐底溫度 約 120 C。 注意事項(xiàng)： 烘爐初期電極和其它設(shè)備如煙罩、壓力環(huán)、保護(hù)大套等 承受的熱量較少，因而需冷卻水較少。水量應(yīng)根據(jù)熱量不 斷增加而調(diào)節(jié)控制，應(yīng)保持水流暢通。 2.2.2 電烘 送電前檢查礦熱爐設(shè)備，使之處于正常運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí) 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(chǎn)后， 再將孔洞封堵。 檢查短網(wǎng)、供電、控制系統(tǒng)，及機(jī)械、電氣部分，保證 機(jī)械部件絕緣良好，短網(wǎng)導(dǎo)電、絕緣良好。 清理爐膛，在爐底三相電極圓心連線方向鋪設(shè)高約 300mm ,寬約800mm ,粒度3 ~ 50mm 的石油焦或碳素 電極碎顆粒，以構(gòu)成電流回路和便于起弧。二次電壓置于 最低擋位，空載實(shí)驗(yàn)10分鐘，檢查各樓層各相關(guān)設(shè)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(jí)電壓烘爐，然后逐步升高電壓。電極少動(dòng)，三

10、相平衡， 每通2小時(shí)停20分鐘散熱，每4小時(shí)增加電流的原則通過 供電。 電烘時(shí)執(zhí)行開爐前預(yù)定的操作方案，按電烘爐進(jìn)度計(jì)劃 表。電流由小到大，逐漸升高，并留間歇停電時(shí)間，使?fàn)t 襯升溫均勻。隨著送電時(shí)間的逐漸增加，間歇停電時(shí)間逐 漸減少。時(shí)刻注意爐內(nèi)設(shè)備，杜絕電極事故發(fā)生。 在送電加熱升溫過程中，需嚴(yán)格控制溫升速度，否則會(huì) 在電極內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力和表面應(yīng)力，使電極機(jī)械強(qiáng)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(shí)，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(zhuǎn)移，都在進(jìn)行著 水分蒸發(fā)，粘結(jié)劑軟化，

11、揮發(fā)份逸出，有機(jī)物高溫分解、 焦化、炭化等多種復(fù)雜的物理、化學(xué)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(jié)劑（包括自焙炭磚和 炭糊中）在烘爐時(shí)的適當(dāng)溫度（約150 C）,經(jīng)過焦化、石墨 化過程形成的焦炭網(wǎng)將炭磚中的粉料和顆粒料膠結(jié)成結(jié)實(shí)、 致密近似于無縫的整體。在上述過程中，如果溫度控制不 當(dāng)，自焙炭磚中有可能產(chǎn)生裂紋，甚至使自焙炭磚出現(xiàn)組 織結(jié)構(gòu)的破壞。所以，自焙炭磚礦熱爐爐襯開爐前必須要 有相應(yīng)的烘爐制度。 烘爐制度 自焙炭磚中粘結(jié)劑的折焦量與烘爐時(shí)的升溫速度有密切 關(guān)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(qiáng)度提高，有利于提供爐襯的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。 因此

12、，條件允許時(shí)，應(yīng)適當(dāng)延長烘爐時(shí)間，有利于提高自 焙炭磚爐襯的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。推薦以下的烘爐制度。 爐襯烘烤制度 當(dāng)送電時(shí)間達(dá)到約90h,爐底溫度達(dá)到350 C左右時(shí)，啟 動(dòng)爐體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，同時(shí)保持爐體以最大速度旋轉(zhuǎn)，以使?fàn)t 底及爐壁盡可能受熱均勻。電烘時(shí)電壓也可逐漸升高，停 電散熱時(shí)間25~35分鐘，電烘時(shí)為穩(wěn)定電弧保持額定的功 率，根據(jù)具體情況往電極周圍和爐內(nèi)添加焦炭。同時(shí)應(yīng)盡 量少動(dòng)電極和使三相電極負(fù)荷保持均勻。 在電能消耗達(dá)到40萬kW h左右，或在確定爐襯溫度 達(dá)到預(yù)定值后，則烘爐結(jié)束，即可轉(zhuǎn)入投料生產(chǎn)階段。電 烘爐結(jié)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(chǎn)

13、 投料前將爐體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)頻率調(diào)整為零，投入約50立方 米大木塊，加入過渡性爐料。在24h內(nèi)陸續(xù)投入的爐料約 堆積至爐膛總?cè)莘e的60% ,并控制功率因數(shù)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(wù) 依然是焙燒電極和礦熱爐蓄熱。要嚴(yán)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(dòng)電極，加 料、推料動(dòng)作要輕，以免爐料下榻進(jìn)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(hù)好，一切操作 都要輕，盡量減少加料量又不要出現(xiàn)刺火塌料現(xiàn)象，使?fàn)t 內(nèi)能夠多蓄積熱量，為正常爐況打下基礎(chǔ)。爐口料面要平 穩(wěn)上升，前兩天操作更需注意礦熱爐設(shè)備(電氣、機(jī)械設(shè)備)

14、的運(yùn)行情況，不允許搗爐，使坩堝盡快更好地形成。 在電能消耗達(dá)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(jìn)入正常操作，爐 體旋轉(zhuǎn)的頻率設(shè)定為8?12H z,在約100h內(nèi)快速均勻增至 滿負(fù)荷。 結(jié)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(shí)，采用柴烘增加了爐前工人添加木材的勞動(dòng)強(qiáng) 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(guān)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(shí) 現(xiàn)自焙炭磚爐襯的“爐襯內(nèi)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(jié)實(shí)、致密近于無縫的 整體爐襯。