[发明专利]一种双电极直流电弧炉引弧装置及其方法

说明书

本发明公开了一种双电极直流电弧炉引弧装置及其方法，包含熔融炉、直流电源、阳极电极、阴极电极、阳极电压测量单元、阴极电压测量单元、引弧金属板、金属接地极和热电偶，阳极电阻一端与直流电源正极连接，阴极电阻一端与直流电源负极连接，阳极电阻另一端和阴极电阻另一端均接地，阳极电压测量单元两端分别与阳极电阻两端连接，阴极电压测量单元两端分别与阴极电阻两端连接，引弧金属板水平设置在凝固熔渣层的上侧面上，金属接地极从熔融炉下端穿入熔融炉内并且金属接地极上端与凝固金属层接触，金属接地极下端接地，热电偶设置在金属接地极内。本发明可操作性强，引弧成功率高，可轻易改造为自动控制程序，实现全自动引弧。

技术领域

本发明涉及一种电弧炉引弧装置及其方法，特别是一种双电极直流电弧炉引弧装置及其方法。

背景技术

直流等离子体电弧熔融技术是目前比较常用的飞灰/无机废弃物熔融炉方式。通过直流电弧产生的热能，将飞灰/无机废弃物熔融。双电极直流电弧技术，如CN201710305547.6，将双电极互作阴阳极，省去了导电炉底电极，简化炉底结构设计，具有良好的工艺可控性。双电极电弧炉炉底设置有金属层接地装置，用以检测阴极侧和阳极侧的电压，并执行引弧步骤，如图3所示。在这里，我们定义引弧阶段从电弧开始启动开始，直至完全熔融初始炉料结束。双电极直流电弧炉的简要引弧步骤包括：阳极3下降，直至阳极电压为 0V，阳极3短路；阴极4下降，直至阴极电压为0V，阴极4短路，双电极电弧系统形成通路；提升阴极4至一定高度，产生阴极弧；提升阳极3至一定高度，产生阳极弧；熔融引弧金属板7和其它炉料15，直至完全熔融，引弧步骤结束，达到允许投料状态。

可见，该引弧操作中，金属接地极8始终接入电弧电路，以实时判断阳极和阴极电压，作为表征电弧系统状态的标识。在电弧炉一般采用溢流排渣或倾倒排渣，无论哪种方式总会有一部分熔渣和金属层留在炉内。因此，在每次停炉后，在炉底形成不导电凝固熔渣层和其所覆盖的凝固金属层，如图3。除非在重新起炉前清除这层凝固熔渣层，否则金属接地极8无法接入电弧电路，因而无法再次使用如上的引弧方法。实际上，清除凝固熔渣层会耗费大量人力物力，显著拉长停炉时间，降低生产效率。

为解决这个困难，目前有两种典型方法用于解决上述凝固熔渣层存在情况下的引弧问题。

第一种：如日立造船的JP10253266，在双电极之间布置一定数量导电物颗粒（引弧剂16，如图4所示），在熔渣层表面形成一层导电层，这样可以实现电弧电路闭合，并引弧成功。其问题在于，颗粒料的导电性不可靠，同时颗粒质量较轻，容易被电弧射流吹散。这会导致电弧放电不稳定，容易发生断弧；同时，由于金属接地极被熔渣层遮断，无法接入电弧电路，原有引弧步骤无法使用。

第二种，如三菱重工的JP2002213726。将电极在熔渣层凝固前插入金属层。在需要引弧时截断主电极，通过阴/阳极与贯穿熔渣层的断裂电极之间引弧放电，形成连通电弧电路，如图5所示。相比方法一，该方法解决了金属层接地极被隔断的问题。但断裂电极断面被电弧烧蚀不再平坦，导致放电不稳定；同时，熔池完全熔融后会有石墨碎片漂浮在熔池表面，极易堵塞排渣口14，影响排渣。

因此，综上所述，目前已有的两种方法均有缺陷：

第一种方法仅理论可行，难以保证引弧成功率，也未给出新型引弧方法；

第二种方法除引弧不稳定外，还会产生石墨电极碎片，有阻塞排渣口的隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种双电极直流电弧炉引弧装置及其方法，提高引弧成功率。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：