冶煉鐵合金的主要設備。鐵合金電爐分為還原電爐和精煉電爐兩類。
還原電爐又稱埋弧電爐或礦熱電爐,采取電極插入爐料的埋弧操作,還原電爐有敞口、封閉(或半封閉),爐體有固定、旋轉(zhuǎn)等各種形式。50年代以前普遍采用敞口固定式電爐(圖1a鐵合金還原電爐),隨著環(huán)境保護要求的提高和余熱利用技術的進展,對不同產(chǎn)品分別采用封閉式電爐(圖1b鐵合金還原電爐)或矮煙罩、半封閉式電爐(圖1c鐵合金還原電爐)。爐體旋轉(zhuǎn)可以消除懸料、減少結(jié)殼“刺火”使布料均勻、反應區(qū)擴大,以利爐況順行。電爐容量(在鐵合金生產(chǎn)中指電爐變壓器容量,按千伏安計,用以標志電爐能力)在50年代以前一般從幾百至一萬千伏安左右,后來逐漸向大型化發(fā)展。70年代新建電爐一般為20000~40000千伏安,最大的封閉式電爐達75000千伏安,最大的半封閉爐達96000千伏安。
現(xiàn)代鐵合金電爐一般為圓形爐體,配備三根電極。大型錳鐵電爐有采用矩形多電極的。大型硅鐵電爐有些裝備旋轉(zhuǎn)機構(gòu),爐體以30~180小時旋轉(zhuǎn)360°的速度沿水平方向旋轉(zhuǎn)或往復擺動。封閉電爐設置密封的爐蓋,半封閉電爐在煙罩下設有可調(diào)節(jié)開啟度的操作門,以控制抽入空氣量和煙氣溫度。
電極系統(tǒng)廣泛采用連續(xù)自焙電極,最大的直徑可達2000毫米,有的還做成中空式。連續(xù)自焙電極由薄鋼板電極殼和電極糊組成,在運行中電極糊利用電流通過時產(chǎn)生的熱量和爐熱的傳導輻射自行焙燒。隨著電極的消耗,電極殼要相應逐節(jié)焊接,并向殼內(nèi)充填電極糊。電極把持器由接觸頰板(導電銅瓦)、銅管和把持環(huán)等構(gòu)件組成,它的作用是將電流輸向電極,并將電極夾持在一定的高度上,還可以調(diào)節(jié)電極糊的燒結(jié)狀態(tài)。電極升降和壓放裝置吊掛著整根電極,用以調(diào)整電極插入深度。
從變壓器低壓側(cè)到電極把持器的饋電線路通稱短網(wǎng),是一段大截面的導體,用以輸送大電流至爐內(nèi)。大型電爐變壓器的二次繞組多數(shù)通過短網(wǎng)在電極上完成三角形接線。整個網(wǎng)路由硬母線束、軟母線束和銅管組成。
精煉電爐用于精煉中碳、低碳、微碳鐵合金。電爐容量一般為1500~6000千伏安,采用敞口固定或帶蓋傾動形式。前者類似還原電爐,可配備連續(xù)自焙電極;后者類似電弧煉鋼爐,使用石墨或炭質(zhì)電極。
鐵合金電爐煤氣凈化鐵合金還原電爐生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量煤氣。用敞口電爐生產(chǎn)時,煤氣遇空氣燃燒成為煙氣,量大塵多,既難凈化,又不利于能量回收,長期污染環(huán)境,形成公害并造成能量損失。70年代以來,為了保護環(huán)境和節(jié)約能源,鐵合金還原電爐逐漸由敞口電爐改為封閉或半封閉電爐。冶煉錳鐵、鉻鐵等鐵合金用封閉電爐,冶煉需要料面操作的鐵合金(硅鐵、金屬硅等),則用半封閉電爐。
封閉電爐設置密封的爐蓋和泄爆裝置,產(chǎn)生的煤氣于未燃狀態(tài)引出,導入煤氣凈化設施凈化回收。煤氣發(fā)生過程連續(xù)穩(wěn)定,煤氣體積只有敞口電爐煙氣體積的1~2%。因此煤氣凈化設備小,組合簡單,凈化操作便利。煤氣凈化一般采用濕法工藝。煤氣含CO、H□、CH□等有效燃料成分約占氣體體積的80%,主要是CO,發(fā)熱值為2100~2400千卡/標米□。
為了治理硅鐵電爐的煙氣,起初將敞口電爐的高煙罩改為矮煙罩,后來發(fā)展成為半封閉電爐。其發(fā)展過程見圖2敞口鐵合金電爐煙氣治理發(fā)展過程。
能控制煙氣量便于凈化和回收熱能。裝設余熱鍋爐時,回收的熱量可達電爐總耗能量的30%或總耗電量的65%,如用于發(fā)電可回收電能約20%。煙氣凈化一般采用干法工藝。
硅錳鐵合金電爐在冶煉生產(chǎn)過程中排出大量的高溫含塵煙氣,煙塵主要成份是MnO和SiO2,煙塵粒徑大部分小于5um。因此,如果不采取有效的煙氣凈化,這種含微細粒徑的含塵煙氣對室內(nèi)外環(huán)境和人體健康危害很大。并影響鐵合金周圍的大氣環(huán)境和工人的身心健康。因此,無論從環(huán)保效益還是社會效益,治理好硅錳礦熱爐煙氣都具有極其重要的意義。
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