專利名稱：旋風爐爐渣生產巖棉熱銜接工藝用補熱爐的制作方法
技術領域：
本實用新型屬旋風爐液態(tài)排渣無害化利用技術領域，特別涉及一種旋風爐爐渣生產巖棉熱銜接工藝所采用的補熱設備領域。
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)點是實現了廢物利用，但不具有節(jié)能方面的優(yōu)勢。
用高溫旋風爐爐渣生產巖棉的方法，在國內外有著眾多應用。目前，國內外通常采用的熱銜接主要形式為(1)將高溫旋風爐爐渣直接制成巖棉；該法的主要缺點是對絕大多數工廠而言，由于鍋爐車間布局的限制，從旋風筒爐渣出口到制棉四輥機有一定的距離，必須有導流過程，其設備被稱為導流槽。在由于導流槽中爐渣未獲得能量補充，很容易結成硬塊，對穩(wěn)定與連續(xù)生產帶來嚴重影響。(2)采用硅碳烤窖，達到一定溫度(溫度不能太高，否則將燒壞導流槽中的碳或鉬電極)并保持一段時間后，將導流槽推入到接渣位置，等熔渣蓋過電機后，開始通電，并退出導流槽，待熔池所有電極都通上電后將導流槽伸入渣井接料，并開始正式生產。該方法的缺點是啟動過程費時費力，硅碳棒烤窖也容易損壞；一旦導流槽出了故障，就無法實現冷啟動。因為爐渣冷卻后不再具有導電性，埋入渣中的電極無法工作。(3)在上述方案的基礎上，采用硅鉬棒代替硅碳棒。盡管可以實現冷啟動，但由于被加熱材料的低導熱系數特點，造成啟動時間很長，并且移動導流槽非常容易造成硅碳鉬棒的損壞，影響正常生產；(4)用燃料燃燒的方法，對爐渣進行補熱。該法的主要缺點是效率低，無法實現冷啟動，或者冷啟動時間很長，同時設備投資也很大，同時安全性也較差。
本實用新型的目的在于提供一種結構簡單，成本低廉，運行壽命長，節(jié)能效果理想的旋風爐爐渣生產巖棉熱銜接工藝用補熱爐。
本實用新型的技術解決方案可依如下方式實現旋風爐爐渣生產巖棉熱銜接工藝用補熱爐，其特點是含有帶有水冷槽的爐外襯；在所述水冷槽的內側設有剛玉質耐火材料層；在所述水冷槽的兩端分別設有與水冷槽內腔相通的冷卻介質入口、冷卻介質出口；在所述水冷槽內的下部水平設有電渣加熱電極；在所述水冷槽內的上部設有電弧加熱電極；在所述水冷槽的端部設有出料口；所述電弧加熱電極與電渣加熱電極通過變壓器供電。
本實用新型所述出料口的側壁內設有水冷腔；所述水冷腔與水冷槽的內腔相通。
本實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，極間電流不小于10安培。
本實用新型采用的出料口的側壁內設有水冷腔；所述水冷腔與水冷槽的內腔相通。
本實用新型結構簡單，成本低廉，運行壽命長，節(jié)能效果理想。通過此項技術所生產的終極產品一巖棉的品質較高，環(huán)保效益顯著，而生產巖棉板的成本僅為傳統(tǒng)方法的一半.
以下結合附圖詳述本發(fā)明的最佳實施方式


圖1為本實用新型整體結構示意圖；圖2為本實用新型出料口部分結構示意圖；圖3為本實用新型電弧加熱與電渣加熱電路原理框圖；圖4為涉及本實用新型制棉工藝流程框圖；爐渣特性測試(1)粘度測試根據傳統(tǒng)的沖天爐巖棉生產工藝理論和實踐，旋風爐液態(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，即成分與溫度。在對旋風爐所排出的液態(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，以保證甩棉質量。
根據錦化公司提供的爐渣試樣，測得了旋風爐爐渣的粘度η(Pa·S)與溫度T(℃)的關系。1η0.6=4.217+0.003326T---(r=0.998)]]>由此可以得出如下結論
①對于該種爐渣，為了能夠得到巖棉，出補熱爐的溫度應控制在一定溫度范圍內。出補熱爐落到甩棉輥頭的熔體溫度應高于1440.溫度太高(如1700℃)對甩棉也不利。推薦的補熱爐溫度為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)爐渣電導率測試用四探針法測得了不同煤種與不同配比下旋風爐爐渣電導率G與溫度T(K)的關系。以下給出了某典型渣樣的電導率LnG＝8.186-19733.2/T從以上結果看①冷態(tài)下爐渣幾乎不導電，因此，旋風爐爐渣補熱爐的冷啟動不能依靠直接電阻加熱來實現，必須依靠其它間接的方式來實現熱銜接設備的冷爐啟動。
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，采用三個單項變壓器比采用一個三相變壓器工作要可靠得多。
(2)旋風爐爐渣導熱系數的測試錦化化工集團公司熱力公司所用西山煤而得到的旋風爐爐渣的到錐溫度T1(1190℃)、半球態(tài)溫度T2(1230℃)和流狀態(tài)溫度T3(1330℃)，對于采用水冷掛渣方法測試爐渣導熱系數的數據是非常有用的。
在570～1148℃溫度范圍內所測得的導熱系數結果為隨溫度的升高而增大，用最小二乘法將溫度與導熱系數的數據處理得λ＝-2.36+0.006t式中，t為爐渣溫度，℃；λ為渣殼導熱系數，W/(m·℃).
從此可以看出①旋風爐爐渣的導熱系數在低溫下并不大，隨著溫度的升高導熱系數上升很快，普通耐火材料的導熱系數隨著溫度的變化都不象爐渣那樣變化很大。因此，在低溫下旋風爐爐渣是一種非常好的保溫材料。
②旋風爐爐渣的導熱系數與其它酸性耐火材料相比并不大(在600℃下旋風爐爐渣、普通硅磚、普通高鋁磚與普通粘土磚的導熱系數W/(m·℃).分別為1.24，1.60，1.41，1.19。這為直接采用旋風爐爐渣作爐襯即自成爐襯(Self-formed Refractory)提供了理論依據。
如圖所示，旋風爐爐渣生產巖棉熱銜接工藝用補熱爐，含有帶有水冷槽1的爐外襯2；在所述水冷槽1的內側設有剛玉質耐火材料層11；在所述水冷槽1的兩端分別設有與水冷槽1內腔相通的冷卻介質入3、冷卻介質出口4；在所述水冷槽1內的下部水平設有電渣加熱電極5；在所述水冷槽1內的上部設有電弧加熱電極6；在所述水冷槽1的端部設有出料口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。
本實用新型所述出料口的側壁內設有水冷腔8；所述水冷腔8與水冷槽1的內腔相通。
本實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；本實用新型所涉及的熱銜接工藝部分可按下述步驟依次進行(A)在旋風爐的下游與成棉生產線之間設置本實用新型；(B)用電弧法將本實用新型內的爐渣冷態(tài)材料升溫到1600℃；(C)待本實用新型內的爐料導電后，撤消電弧加熱；(D)啟動埋入補熱爐內熔體中的電渣加熱電極，以接續(xù)冷啟動終結后的后續(xù)加熱工序；(E)將本實用新型移到旋風爐爐底下承接高溫熔渣并進行補熱工序。
本實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，極間電流不小于10安培。
從冷啟動試驗可以得到如下結論當用電弧加熱時，爐渣熔體在高度方向上的傳熱是很慢的，因此，從冷啟動角度分析，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.若考慮補熱爐內的熔體在正常工作時的流動在高度方向上應有波浪形變化，那么電渣電極之間的高度差應為20～30mm。
本實用新型的補熱爐采用三臺變壓器，每臺變壓器的容量為200千伏安。通過合理選擇變壓器參數和結構，變壓器既可作為電弧加熱用，也可作為電渣加熱用。
自成爐襯技術涉及水冷出料口與復合爐體結構，如
圖1～2所示，9為水冷槽1的爐內襯(自成爐襯)，10為出料口7的內襯(自成爐襯)。對于補熱爐爐體材料，采用自成爐襯原理，根據冷卻強度的大小，可合理調節(jié)爐襯厚度。為了配合冷爐啟動，考慮到爐子的安全性和縮短啟動時間，爐體采用了復合結構。即爐體的最外層是水冷夾套(水冷槽1)，冷卻強度可以調節(jié)，在水冷夾套(水冷槽1)內襯以剛玉質耐火材料層11。當剛玉質耐火材料層11由于受到電弧輻射和爐渣的物理化學侵蝕后，就會在剛玉質耐火材料層上掛上熔渣，形成爐內襯(自成爐襯)。按照相同的原理出料口7的內襯10也是在動態(tài)中自然形成。本發(fā)明所涉及的補熱爐由于水冷腔8與水冷槽1的內腔相通使得水冷槽1與出料口7的熱交換介質的循環(huán)過程一體化(當然，這種熱交換方式也不是唯一的)。如
圖1所示，熱交換介質從冷卻介質入口3進入，從冷卻介質出口4流出。在熱工方面，爐子的結構也采取了許多措施。為了提高爐子的可靠性和減少熱損失，對電渣加熱電極的端部進行了變徑處理；采用迷宮式密封處理爐蓋與爐體的結合問題；采用楔形磚結構對爐蓋進行密封，以大幅度降低由于電弧加熱后進入電渣加熱狀態(tài)下的爐子熱損失。在爐子上還開設了排鐵口和溢流口，以提高爐子的適應性。在正常運行時，每臺變壓器的輸出功率為110～130KW。
權利要求1.旋風爐爐渣生產巖棉熱銜接工藝用補熱爐，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)的內側設有剛玉質耐火材料層(11)；在所述水冷槽(1)的兩端分別設有與水冷槽(1)內腔相通的冷卻介質入(3)、冷卻介質出口(4)；在所述水冷槽(1)內的下部水平設有電渣加熱電極(5)；在所述水冷槽(1)內的上部設有電弧加熱電極(6)在所述水冷槽(1)的端部設有出料口(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.根據權利要求1所述的旋風爐爐渣生產巖棉熱銜接工藝用補熱爐，其特征在于所述出料口(7)的側壁內設有水冷腔(8)；所述水冷腔(8)與水冷槽(1)的內腔相通。
3.根據權利要求1或2所述的旋風爐爐渣生產巖棉熱銜接工藝用補熱爐，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；
專利摘要本實用新型屬旋風爐液態(tài)排渣無害化利用技術領域,特別涉及一種旋風爐爐渣生產巖棉熱銜接工藝用補熱設備領域,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)的內側設有剛玉質耐火材料層(11);在所述水冷槽(1)的兩端分別設有冷卻介質入口(3)、冷卻介質出口(4);在所述水冷槽(1)內的下部水平設有電渣加熱電極(5);在所述水冷槽(1)內的上部設有電弧加熱電極(6);在所述水冷槽(1)的端部設有出料口(7)。
文檔編號F27B3/08GK2514285SQ0122972
公開日2002年10月2日 申請日期2001年7月5日 優(yōu)先權日2001年7月5日
發(fā)明者郭鳳翔, 顧根華, 金士照, 劉銘, 方福生 申請人:遼寧節(jié)能熱電集團公司, 錦化化工(集團)有限責任公司, 東北大學