专利名称：复合电加热工艺及其设备的制作方法
技术领域：
本发明属高温液态废渣无害化利用技术领域，特别涉及一种高温液态废渣复合电加热工艺及其设备领域。
背景技术：
用高温旋风炉炉渣生产岩棉的方法，在国内外有着众多应用。目前，国内外通常采用的热衔接主要形式为(1)将高温旋风炉炉渣直接制成岩棉；该法的主要缺点是对绝大多数工厂而言，由于锅炉车间布局的限制，从旋风筒炉渣出口到制棉四辊机有一定的距离，必须有导流过程，其设备被称为导流槽。在由于导流槽中炉渣未获得能量补充，很容易结成硬块，对稳定与连续生产带来严重影响。(2)采用硅碳烤窖，达到一定温度(温度不能太高，否则将烧坏导流槽中的碳或钼电极)并保持一段时间后，将导流槽推入到接渣位置，等熔渣盖过电极后，开始通电，并退出导流槽，待熔池所有电极都通上电后将导流槽伸入渣井接料，并开始正式生产。该方法的缺点是启动过程费时费力，硅碳棒烤窖也容易损坏；一旦导流槽出了故障，就无法实现冷启动。因为炉渣冷却后不再具有导电性，埋入渣中的电极无法工作。(3)在上述方案的基础上，采用硅钼棒代替硅碳棒。尽管可以实现冷启动，但由于被加热材料的低导热系数特点，造成启动时间很长，并且移动导流槽非常容易造成硅碳钼棒的损坏，影响正常生产；(4)用燃料燃烧的方法，对炉渣进行补热。该法的主要缺点是效率低，无法实现冷启动，或者冷启动时间很长，同时设备投资也很大，同时安全性也较差。
另外，对于电弧加热来说，由于加热设备采用开方式结构，热损失大，其存在的环境问题比较严重，由此生成的终极产品，其在质量方面也得不到充分的保证。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺路线便捷，所需设备结构简单，成本低廉，运行寿命长，能提高电能利用率，节能效果理想，具有环保效能且炉槽长度和方向并可任意延展的复合电加热工艺及其设备。
本发明的技术解决方案可依如下方式实现复合电加热工艺，其特点是按下述步骤依次进行(A)将高温液态废渣从加热炉进料口送入加热炉；(B)将加热炉的两电极板串联，进行电阻加热，使加热炉内的炉渣冷态材料升温到1400℃～1700℃；(C)待加热炉内的炉料导电后，拆除补热炉外联接两电极板的水电缆，进入电渣生产。
本发明用电阻法将炉渣冷态材料升温到1600℃为理想状态。
本发明电极板可采用钨电极及钼电极。
采用上述复合电加热工艺所需要的设备，它含有带有水冷箱的炉外衬；在所述水冷箱的内侧设有刚玉质耐火材料层；在所述水冷箱的两端分别设有与水冷箱内腔相通的冷却介质入口、冷却介质出口；在所述水冷箱的两侧壁对称设有电极板、电极板；所述电极板、电极板通过水电缆相串接；在所述水冷箱的端部设有出料口。本发明所述出料口的侧壁内设有水冷腔；所述水冷腔与水冷箱的内腔相通。
本发明用电阻法将加热炉内的炉渣冷态材料升温到1600℃为优选条件。
本发明工艺路线便捷，所需设备结构简单，成本低廉，运行寿命长，节能效果理想，其所体现的技术效果主要有(A)可在常温下电阻率大又难熔的物料快速熔化，即解决了冷启动难的问题；(B)提高了电能的利用率，节能效果理想；(C)可通过内外串联改变炉(槽)的长度和方向，以适应工业生产的需要；(D)由于本发明采用封闭式结构，与电弧加热相比可减少污染和节能。
(E)本发明可连续生产，提高了生产效率，节约了能源。
具体实施例方式
图1为本发明的加热炉整体结构示意图；图2为本发明加热炉出料口部分结构示意图；炉渣特性测试(1)粘度测试根据传统的冲天炉岩棉生产工艺理论和实践，旋风炉液态渣甩棉的最佳粘度范围是0.5～2.5PaS.影响液态炉渣粘度的因素主要有两点，即成分与温度。在对旋风炉所排出的液态渣完成配料和增钙后，就只能用控制温度的方式来改变粘度，以保证甩棉质量。
根据锦化公司提供的炉渣试样，测得了旋风炉炉渣的粘度η(Pa·S)与温度T(℃)的关系。1η0.6=4.217+0.003326T(r=0.998)]]>由此可以得出如下结论①对于该种炉渣，为了能够得到岩棉，出补热炉的温度应控制在一定温度范围内。出补热炉落到用棉辊头的熔体温度应高于1440。温度太高(如1700℃)对甩棉也不利。推荐的补热炉温度为1550℃。
②在温度1500℃左右，熔体粘度随着温度的变化速度趋于平缓。这说明，从工艺和操作的角度看，所给定的炉渣就粘度而言，在温度1500左右非常适合于甩棉。
(2)炉渣电导率测试用四探针法测得了不同煤种与不同配比下旋风炉炉渣电导率G与温度T(K)的关系。以下给出了某典型渣样的电导率LnG＝8.186-19733.2/T从以上结果看冷态下炉渣几乎不导电，因此，旋风炉炉渣补热炉的冷启动只能依靠电极板加热来实现。
(3)旋风炉炉渣导热系数的测试锦化化工集团公司热力公司所用西山煤而得到的旋风炉炉渣的到锥温度T1(1190℃)、半球态温度T2(1230℃)和流状态温度T3(1330℃)，对于采用水冷挂渣方法测试炉渣导热系数的数据是非常有用的。
在570～1148℃温度范围内所测得的导热系数结果为随温度的升高而增大，用最小二乘法将温度与导热系数的数据处理得λ＝-2.36+0.006t式中，t为炉渣温度，℃；λ为渣壳导热系数，W/(m·℃)。
从此可以看出①旋风炉炉渣的导热系数在低温下并不大，随着温度的升高导热系数上升很快，普通耐火材料的导热系数随着温度的变化都不象炉渣那样变化很大。因此，在低温下旋风炉炉渣是一种非常好的保温材料。
旋风炉炉渣的导热系数与其它酸性耐火材料相比并不大(在600℃下旋风炉炉渣、普通硅砖、普通高铝砖与普通粘土砖的导热系数W/(m·℃)。分别为1.24，1.60，1.41，1.19。这为直接采用旋风炉炉渣作炉衬即自成炉衬(Self-formed Refractory)提供了理论依据。
本发明所涉及的复合电加热工艺，其特点是按下述步骤依次进行(A)将高温液态废渣从加热炉进料口13送入加热炉(B)将加热炉的两电极板串联，进行电阻加热，使加热炉内的炉渣升温到1400℃～1700℃；(C)待加热炉内的炉料导电后，拆除补热炉外联接两电极板的水电缆，进入电渣生产。
用电阻法将炉渣冷态材料升温到1600℃为优选方案。电极板采用钨电极及钼电极。
本发明所采用的设备，含有带有水冷箱1的炉外衬2；在所述水冷箱1的内侧设有刚玉质耐火材料层3；在所述水冷箱1的两端分别设有与水冷箱1内腔相通的冷却介质入口4、冷却介质出口5；在所述水冷箱1的两侧壁对称设有电极板A6、电极板B7；所述电极板A6、电极板B7通过水电缆8相串接；在所述水冷箱1的端部设有出料口9。所述出料口9的侧壁内设有水冷腔10；所述水冷腔10与水冷箱1的内腔相通。
自成炉衬技术涉及水冷出料口与复合炉体结构，如图1～2所示，11为水冷箱1的炉内衬(自成炉衬)，12为出料口9的内衬(自成炉衬)。对于加热炉体材料，采用自成炉衬原理，根据冷却强度的大小，可合理调节炉衬厚度。为了配合冷炉启动，考虑到炉子的安全性和缩短启动时间，炉体采用了复合结构。即炉体的最外层是水冷夹套(水冷箱1)，冷却强度可以调节，在水冷夹套(水冷箱1)内衬以刚玉质耐火材料层3。当刚玉质耐火材料层3由于受到炉渣的物理化学侵蚀后，就会在刚玉质耐火材料层上挂上熔渣，形成炉内衬(自成炉衬)。按照相同的原理出料口9的内衬12也是在动态中自然形成。本发明所涉及的加热炉由于水冷腔10与水冷箱1的内腔相通使得水冷箱1与出料口 9的热交换介质的循环过程一体化(当然，这种热交换方式也不是唯一的)。如图1所示，热交换介质从冷却介质入口4进入，从冷却介质出口5流出。在热工方面，炉子的结构也采取了许多措施。
本发明可应用在立式旋风炉炉渣，钢渣，黄磷渣等液态渣补热工艺上，可变废为宝，即节能、生态环保为一体的项目；非金属矿石电熔工艺上，如玻璃制品及玻璃棉丝制品工艺中；生产耐火材料锆钢玉、氧化镁等生产工艺上。
权利要求
1.复合电加热工艺，其特征在于按下述步骤依次进行(A)将高温液态废渣从加热炉进料口送入加热炉；(B)将加热炉的两电极板串联，进行电阻加热，使加热炉内的炉渣升温到1400℃～1700℃；(C)待加热炉内的炉料导电后，拆除补热炉外联接两电极板的水电缆，进入电渣生产。
2.根据权利要求1所述的复合电加热工艺，其特征在于用电阻法将炉渣冷态材料升温到1600℃。
3.根据权利要求1或2所述的复合电加热工艺，其特征在于其特征在于电极板采用钨电极及钼电极。
4.根据权利要求1所述的复合电加热工艺所采用的设备，其特征在于含有带有水冷箱(1)的炉外衬(2)；在所述水冷箱(1)的内侧设有刚玉质耐火材料层(3)；在所述水冷箱(1)的两端分别设有与水冷箱(1)内腔相通的冷却介质入口(4)、冷却介质出口(5)；在所述水冷箱(1)的两侧壁对称设有电极板(A6)、电极板(B7)；所述电极板(A6)、电极板(B7)通过水电缆(8)相串接；在所述水冷箱(1)的端部设有出料口(9)。
5.根据权利要求4所述的复合电加热工艺所采用的设备，其特征在于所述出料口(9)的侧壁内设有水冷腔(10)；所述水冷腔(10)与水冷箱(1)的内腔相通。
全文摘要
本发明属高温液态废渣无害化利用技术领域，特别涉及一种高温液态废渣复合电加热工艺及其设备领域，其特征在于按下述步骤依次进行(A)将高温液态废渣从加热炉进料口送入加热炉；(B)将加热炉的两电极板串联，进行电阻加热，使加热炉内的炉渣冷态材料升温到1400℃～1700℃；(C)待加热炉内的炉料导电后，拆除补热炉外联接两电极板的水电缆。本发明所采用的设备，含有炉外衬(2)；刚玉质耐火材料层(3)；冷却介质入口(4)、冷却介质出口(5)；通过水电缆(8)相串接的电极板(A6)与电极板(B7)。
文档编号C03B5/16GK1406887SQ0113080
公开日2003年4月2日 申请日期2001年8月23日 优先权日2001年8月23日
发明者郭永强, 顾根华, 郭凤翔 申请人:郭永强, 顾根华, 郭凤翔