高溫電爐定義及其無氧銅退火規(guī)程

換器以及電氣元件等均少損壞，做到了無維修或少維修。
雖然到目前為止，檢測(cè)儀表及PLC變送器、轉(zhuǎn)換器均未損壞，但不等于不壞，若有一天出現(xiàn)元器件損壞情況，備件供應(yīng)周期長(zhǎng)，因此應(yīng)有一定的備件儲(chǔ)備。
制酸煙氣電加熱爐的設(shè)計(jì)左宏宜（大冶有色金屬公司冶煉廠，湖北黃石435005）[摘要]本文根據(jù)自制SO煙氣電加熱爐的設(shè)計(jì)、制作、運(yùn)行實(shí)踐，介紹了該爐的工藝計(jì)算要點(diǎn)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和電控特性。
銅冶煉煙氣制酸系統(tǒng)由于原料煙氣的氣量和濃度隨冶煉周期變化而波動(dòng)，為保證制酸轉(zhuǎn)化工段的煙溫，使用電加熱爐對(duì)SO煙氣進(jìn)行補(bǔ)溫成為較常用的手段。我廠諾蘭達(dá)爐銅冶煉煙氣制酸系統(tǒng)配置了兩臺(tái)外購電加熱爐。使用中多次出現(xiàn)電熱帶熔斷，絕緣瓷件大量破裂等故障，其中一臺(tái)使用不到一年就被迫進(jìn)行了更新。總結(jié)現(xiàn)場(chǎng)使用經(jīng)驗(yàn)，我廠設(shè)計(jì)制作了一臺(tái)800kW電加熱爐。
在設(shè)計(jì)制作中，對(duì)易出故障部位及不合理的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較大的改進(jìn)。
1爐型選擇煙氣電加熱爐有頂部開門及側(cè)壁開門兩種常見形式。頂開門型在長(zhǎng)方形爐體上表面開設(shè)一帶角鋼焊接法蘭的爐門，矩形爐蓋使用螺柱與法蘭聯(lián)接。爐體內(nèi)壁襯耐火磚，各電熱組件框架支承于耐火磚上，吊掛在爐體內(nèi)。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但檢修時(shí)必須破壞爐蓋及角鋼法蘭部分外保溫層，吊起爐蓋，吊起電熱組件框架才可進(jìn)行。而且由于矩形法蘭尺寸較大，在400℃以上溫度下工作變形漏氣，密封性能差。側(cè)開門爐型在爐體一側(cè)壁上按需要設(shè)置多個(gè)爐門，將電熱組件框架多組（一般3組）支承在框架小車上，可從各爐門較方便的推進(jìn)、拉出，檢查、檢修方便，由于爐門尺寸較小，密封性好。經(jīng)比較自制電加熱爐選用側(cè)開門爐型。
2工藝計(jì)算2.1工藝條件介質(zhì)：干燥SO煙氣進(jìn)口煙氣量：5.5×10 /h（標(biāo)況）出口煙溫：～430℃煙氣SO 2.2工藝計(jì)算工藝計(jì)算時(shí)，選電加熱爐煙氣流速較高為合理。我廠電加熱爐煙氣流速稍高于管道流速，傳熱系較高、阻力合理，爐體尺寸也較緊湊。計(jì)算可簡(jiǎn)單進(jìn)行煙氣與發(fā)熱件的熱平衡，但沒有進(jìn)行詳細(xì)的傳熱計(jì)算可靠。另外，為保證電熱件長(zhǎng)壽命可靠工作，校核電熱元件工作時(shí)的本身溫度是必要的。
計(jì)算結(jié)果如下：煙氣定壓比熱（煙溫425℃時(shí)）：煙氣升溫30℃時(shí)的補(bǔ)熱量：煙氣流速：V =25m/s計(jì)算功率：N =631kW電熱元件工作溫度：T=817℃爐體保溫計(jì)算厚度：δ=200mm（硅酸鋁纖維，外壁溫度≤60℃）安全系數(shù)：1.26電熱元件100kW為1組，共8組，當(dāng)1組電熱件出現(xiàn)故障時(shí)，電加熱還可以滿足補(bǔ)溫要求。
3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1爐體側(cè)開門型爐體的傳統(tǒng)形式為矩形，外殼為Q235鋼板及薄不銹鋼內(nèi)膽構(gòu)成。鋼殼與內(nèi)膽之間填充保溫材料，設(shè)計(jì)制作時(shí)對(duì)薄不銹鋼內(nèi)膽加焊有色設(shè)備―2000.3支承框架，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施焊困難。我廠電爐殼體設(shè)計(jì)為單層卷焊Q235鋼板圓筒形，極易制作，且強(qiáng)度高。為使煙氣不短路，在兩組電熱元件小車的圓形爐體內(nèi)設(shè)制圓缺形氣流擋板，使截面變成矩形，這些檔板也對(duì)爐體本身進(jìn)行了加強(qiáng)。爐體保溫連續(xù)施工，開爐門檢修也不會(huì)破壞保溫層。爐體內(nèi)表面噴鋁保護(hù)，與傳統(tǒng)爐體比較，造價(jià)可降低40 .爐體截面如圖1.
電加熱爐爐門沒有采用快開門形式，焊制凸凹面密封。實(shí)際上，由于構(gòu)件的腐蝕銹死，不僅不能快開而且凸凹面密封的效果也不理想，一旦漏煙，不開門無法處理密封填料。我廠電加熱爐爐門采用平焊法蘭，其最大優(yōu)點(diǎn)是不停車，不開爐門即可處理密封填料。
爐體上聯(lián)接電熱組件和電源線的接線柱如果漏氣是極難處理的。我廠電爐采用如圖2結(jié)構(gòu)，可靠的解決子接線柱絕緣、密封問題。值得一提的是絕緣與鋼管之間的填充料采用的是一種易得的膠泥，經(jīng)電加熱爐長(zhǎng)期工作檢驗(yàn)，該膠泥不開裂，密封極為可靠。
3.2電熱組件小車側(cè)開門電加熱爐通常將多個(gè)支承電熱件的框架組合在一起，并在下部裝上車輪組成電熱組件小車。電熱組件小車通過設(shè)置在爐體下部的軌道可以較方便地進(jìn)出爐體。這個(gè)小車是電熱件的載體，自身不應(yīng)在電加熱爐工作溫度下變形，還需對(duì)電熱件能絕緣和支承。框架通常用中空方鋼，焊制或鑄件框架，鑄件框架由于設(shè)計(jì)或制造缺陷在使用中變形甚至斷裂。設(shè)計(jì)中吸收了中空方鋼框架優(yōu)點(diǎn)，使用角鋼焊成T形截面代替方鋼，材料易得。
通常電熱件的支承如圖3.電熱件繞成S形被穿有絕緣件的螺栓支承。在使用中發(fā)現(xiàn)由于兩端螺體固定在框架上，電熱元件收縮時(shí)使絕緣件受壓，絕緣件被螺栓上的螺母緊固固定，在熱態(tài)時(shí)絕緣件也受壓。這也是通電時(shí)絕緣件破裂的重要原因。設(shè)計(jì)中電熱件的支承方式如圖4.
電熱件支承在外套絕緣件的鋼管上，鋼管懸掛在框架上設(shè)置的掛鉤上，電熱件兩端自由。
裝配時(shí)可以將預(yù)先成形的電熱件、絕緣件、鋼管組裝，再方便地掛在框架上。同時(shí)，該方式無疑給檢修帶來了極大方便。對(duì)照?qǐng)D3可以發(fā)現(xiàn)，同一框架上可支承的電熱件長(zhǎng)度是前者的一倍，這在設(shè)計(jì)中也是很價(jià)值的。每個(gè)小車上安裝3件框架，這樣，1個(gè)小車可支承6組電熱元件，總功率200kW ，也給電氣設(shè)計(jì)提供了方便條件。
由于電熱小車在SO煙氣中工作，鋼構(gòu)件表面噴鋁。
有色設(shè)備―2000.3 4絕緣件及電熱件的選擇通常電加熱爐選用瓷質(zhì)絕緣件，為在400～800℃變溫工況下不破碎，選用高質(zhì)量、抗熱震的電瓷產(chǎn)品才較為可靠，但價(jià)格貴。我廠采用燒制耐火粘土絕緣件，并對(duì)配料比進(jìn)行調(diào)整，使之有較理想的強(qiáng)度和絕緣性能。粘土絕緣件表面雖沒有瓷件光潔，但不象瓷件易碎，而且抗熱震性能優(yōu)越。
絕緣件幾何形狀復(fù)雜不但制坯困難，燒制廢品率增大，工作中溫度變化時(shí)幾何形狀突變處產(chǎn)生的熱應(yīng)力也大。我廠絕緣件設(shè)計(jì)成內(nèi)徑相同，外徑一大一小的兩種圓環(huán)。按一大一小的順序依次串在圖4鋼管上，大者作為相鄰電熱元件的隔離，小者作為電熱件的支承。幾何形狀單一，較好的解決了上述問題。
考慮到電熱元件在絕緣件上形成局部的包裹，通電時(shí)被包裹面與電熱元件溫度相近（～800℃），未包裹面溫度與煙氣溫度相近（～400℃），這對(duì)絕緣件是很不利的。同時(shí)電熱件在此處也易熔斷。為解決這一問題，在小圓環(huán)外表面均布了6條弧形突起的筋，這樣包裹面積很小，煙氣易從電熱件與絕緣件的間隙中帶走熱量。
電熱元件的材質(zhì)是決定電加熱爐可靠工作的保證，我廠電爐選用了Υ5 .50 Cr 25A15的電熱絲為發(fā)熱件。雖然單位截面積的電熱帶表面積大，但我們認(rèn)為圓截面電熱絲壽命長(zhǎng)，而且對(duì)絕緣件的接觸面是一條線，更不易使絕緣件局部過熱。
另外，從圖4可見，電爐絲預(yù)先應(yīng)繞成螺旋形，圓形截面電熱絲可方便地在車床上使用繞制螺旋彈簧的方法成形。
5配置與控制電加熱爐直接配置在進(jìn)轉(zhuǎn)化器的煙管上，與旁路配置相比，減少了旁路管道和進(jìn)出口2個(gè)閥門，阻力小，電加熱爐也始終穩(wěn)定在400℃溫度。
旁路配置希望能通過關(guān)閉電加熱爐進(jìn)出口閥門，不停止制酸生產(chǎn)進(jìn)行檢修，實(shí)際上由于閥門關(guān)嚴(yán)的可能性很小而不可能不停產(chǎn)進(jìn)行檢修。
我廠電加熱爐供電設(shè)有手動(dòng)及自動(dòng)兩種控制方式。自動(dòng)控制由可編程控制器（PLC）實(shí)現(xiàn)。采用自動(dòng)方式時(shí)，可編程根據(jù)電加熱爐進(jìn)出口測(cè)得溫度值通過繼電器柜實(shí)施對(duì)8組電熱件的通電、斷電，對(duì)SO煙氣補(bǔ)溫：當(dāng)進(jìn)口煙溫≤℃時(shí)，每間隔10s自動(dòng)投入1組電熱件，直到出口煙溫達(dá)到430℃為止。當(dāng)出口煙溫430℃，每間隔10s切斷一組電熱件，直到電爐停止工作。
該電加熱爐由我廠設(shè)計(jì)，并由維修車間制作，于1999年4月投入運(yùn)行至今。除個(gè)別電熱件組之間接線焊接處因焊接質(zhì)量開路，進(jìn)行過兩次小修，未發(fā)生爐體漏煙、電熱絲短路、熔斷，絕緣件破裂等常見故障。
淺談諾蘭達(dá)爐電控系統(tǒng)原理及完善羅維（大冶有色金屬公司冶煉廠，湖北黃石4325005）[摘要]簡(jiǎn)要介紹諾蘭達(dá)爐電控系統(tǒng)的原理和現(xiàn)場(chǎng)控制思想，并針對(duì)實(shí)際操作過程中出現(xiàn)的問題提出了電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完善。
1概述諾蘭達(dá)爐是諾蘭達(dá)煉銅工藝的核心設(shè)備。保證諾蘭達(dá)爐爐體正常安全的運(yùn)轉(zhuǎn)，是我們?cè)O(shè)備工作者的職責(zé)。諾蘭達(dá)爐電控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中充分考慮了諾蘭達(dá)爐在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的爐體安全以及在生產(chǎn)期間計(jì)算機(jī)控制下的爐體自動(dòng)轉(zhuǎn)出聯(lián)鎖條件。
然而，從1997年10月諾蘭達(dá)爐開爐至今，生產(chǎn)實(shí)踐證明：目前這套電控系統(tǒng)還不能完全保證爐體的安全。要想提高爐體的安全性，還必須考慮在原電控系統(tǒng)中增加爐體現(xiàn)場(chǎng)緊急轉(zhuǎn)出功能，在特殊情況下優(yōu)先保證爐體的轉(zhuǎn)出，使?fàn)t體脫離生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)入到非生產(chǎn)狀態(tài)。現(xiàn)就諾蘭達(dá)爐電控系統(tǒng)的原理及完善工作作一說明。
2諾蘭達(dá)爐電控系統(tǒng)原理2.1諾蘭達(dá)爐有關(guān)電器設(shè)備簡(jiǎn)介諾蘭達(dá)爐爐體電機(jī)是上海電機(jī)廠生產(chǎn)的直流有色設(shè)備