CN103925801A - 一种石墨化炉强制冷却方式 - Google Patents

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CN103925801A CN201410146640.3A CN201410146640A CN103925801A CN 103925801 A CN103925801 A CN 103925801A CN 201410146640 A CN201410146640 A CN 201410146640A CN 103925801 A CN103925801 A CN 103925801A
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Abstract

本发明涉及一种石墨化炉强制冷却方式，属于石墨化炉和工业余热回收利用领域，该装置可将石墨化炉的冷却方式由自然冷却改为强制冷却以大幅降低石墨化炉冷却时间，具体方式为：在石墨化炉炉体内设置盘管式空气换热器，冷却盘管的换热结构可采用单层或多层金属管，可沿外墙布置，也可同时布置在炉体底部，可按单程列管布置，也可按双程管布置，冷却盘管的进风口与进风集管相连，进风集管与冷却风机相连，冷却盘管的出风口与出风集管相连，石墨化炉在冷却工艺阶段可开启风机通风，冷却气体在冷却盘管内与外部的保温层和炉芯物料进行换热，可将炉芯物料的冷却时间由现状8～11天大幅降低到3～5天，可将石墨化产品的产能提高50%～70%。

Description

一种石墨化炉强制冷却方式
技术领域
本发明属于石墨化炉和工业余热回收利用领域，特别涉及一种石墨化炉强制冷却方式。
背景技术
石墨化炉用于生产炼钢炭素阳极材料、电池负极材料、碳纤维、石墨导热材料、坩埚、渗碳剂、碳复合材料等特殊碳材料产品，通常一座窑炉生产线包括多个相同的炉体单元，现有旧炉型每个炉体横向由外到内分为三层：粘土砖外墙约0.5m，煅后焦保温层约0.8m，炉芯层为被加工物料层及其填充料（煅后石油焦）。操作流程为：装炉——通电加热并将物料加热到2800℃以上——保温——冷却——出炉，现状操作周期为15～20天，其中通电加热时间约2～3天，保温约1～2天，冷却约8～11天，出炉、装炉约2～4天。采用一套变压器每次只能针对一台炉体进行加热，属间歇作业方式，其中平均电加热功率约7000kW，每炉耗电量约35万kWh，因此能耗很大，属于高耗能、高污染、高排放的“三高”工业部门。
石墨化炉冷却方式采用周围空气自然降温，耗时较长。如按每条生产线包括9台炉体、每炉平均每年生产20炉特碳制品计算，每条生产线合计出炉180台次，则每条生产线全年耗电量可达6300万kWh，如按电价0.9元/kWh计算，折合电费成本可达5670万元。这种旧有石墨化炉炉型已经落后，属高能耗作业方式。
传统的自然冷却式石墨化炉的炉体结构如图1所示，其中石墨化炉的冷却过程依靠外墙外部与周围环境空气之间的自然冷却，因此其冷却速度很慢、冷却时间达8～10天以上，大大影响了生产周期及生产线的产能。
国外日本开发了新型的连续式作业的石墨化炉，待加工物料缓慢移动加热，有效降低了散热散失，节省了电费，但是其问题在于其物料温度最高只能加热到约2500℃，达不到2800℃以上的要求，使得其加工产品的质量和种类不及就是静态加热炉型，因此并未在产业内规模推广。
综上所述，目前该领域尚没有即可保证产品高质量、又避免耗费大量电力和散失大量余热能的炉型，是一种落后的生产方式。
因此，有必要探寻全新的石墨化炉冷却方式的设计方案及其结构，以达到大幅缩短冷却时间、提高生产线产能的目的。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种石墨化炉强制冷却方式，创造性地采用在超高温炉体内部设置空气冷却装置的特殊取热方式，将石墨化炉的冷却方式由现状自然冷却改造为强制冷却结构。
本发明的具体描述是：一种石墨化炉强制冷却方式，其中石墨化炉7为长方体炉型结构，由外向内分别为外墙1、保温层2和炉芯3，其特征在于，所述的石墨化炉强制冷却方式采用强制冷却换热装置对炉芯3的物料进行快速冷却，强制冷却换热装置由一组或多组高温型冷却盘管和风机和连接管路组成，其中冷却盘管6内埋在石墨化炉7内的保温层2内部，靠近外墙1的内壁面并沿高度方向成排布置，其中冷却盘管6的进风口与进风集管10相连，进风集管10与进风总管9相连，进风总管9通过风机8与进风B相连，冷却盘管6的出风口与出风集管4相连，出风集管4与出风总管5相连，出风总管5与出风A相连，当石墨化炉的工艺生产过程接入到工艺冷却阶段时，启动风机8，将冷却气体送入到冷却盘管6并与管外的保温层2的物料和更远处的炉芯3的物料进行强制冷却换热，冷却气体被加热后通过出风集管4和出风总管5排出。
冷却盘管6在每一侧外墙附近的竖向排数为1排或2排，当为2排时采用叉排结构布置，采用不锈钢圆管结构，内部换热介质为空气或者氮气。必要时石墨化炉7的炉底粘土砖11的上部空间也可设置冷却盘管6，以增强冷却效果。
本发明的特点及有益效果：将原有石墨化炉采用周围环境空气自然冷却方式改为采用强制冷却方式，从而大幅缩短冷却时间，加快生产周期，提高单位产能，预计可将冷却时间缩短为3～5天左右，从而可使石墨化生产周期由15～20天缩短到10～12天，可提高产能50%～70%，属于石墨化化产品生产领域的具有跨越式意义的重大技术进步，具有重要的节能效益和经济效益。
附图说明
图1是采用周围空气自然冷却方式的传统的石墨化炉结构示意图。
图2是本发明所采用的石墨化炉强制冷却方式的实施例结构示意图。
图3是本发明所采用的石墨化炉强制冷却方式的实施例纵向截面示意图。
图1、2、3中各部件编号与名称如下。
外墙1、保温层2、炉芯3、出风集管4、出风总管5、冷却盘管6、石墨化炉7、风机8、进风总管9、进风集管10、炉底粘土砖11、炉底通风槽12、出风A、进风B。
具体实施方式
本发明提出的石墨化炉强制冷却方式，结合附图及实施例详细说明。
本发明的具体实施例如下：新型石墨化炉强制冷却方式采用强制冷却换热装置对炉芯3的物料进行快速冷却，强制冷却换热装置由一组或多组高温型冷却盘管和风机和连接管路组成，其中冷却盘管6内埋在石墨化炉7内的保温层2内部，靠近外墙1的内壁面并沿高度方向成排布置，其中冷却盘管6的进风口与进风集管10相连，进风集管10与进风总管9相连，进风总管9通过风机8与进风B相连，冷却盘管6的出风口与出风集管4相连，出风集管4与出风总管5相连，出风总管5与出风A相连，当石墨化炉的工艺生产过程接入到工艺冷却阶段时，启动风机8，将冷却气体送入到冷却盘管6并与管外的保温层2的物料和更远处的炉芯3的物料进行强制冷却换热，冷却气体被加热后通过出风集管4和出风总管5排出。
冷却盘管6在每一侧外墙附近的竖向排数为2排，采用叉排结构布置，采用不锈钢圆管结构，内部换热介质为氮气。石墨化炉7的炉底粘土砖11的上部空间也设置冷却盘管6，以增强冷却效果。
需要说明的是，本发明提出了采用高温冷却气体换热管束结构设计和强制冷却运行方式，而按照此一设计方案可有不同的具体实施措施，例如采取各种内埋冷却盘管管束的管型、管径、壁厚与管长组合等，以及其它类似的简单变形的实施方式均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种石墨化炉强制冷却方式，其中石墨化炉（7）为长方体炉型结构，由外向内分别为外墙（1）、保温层（2）和炉芯（3），其特征在于，所述的石墨化炉强制冷却方式采用强制冷却换热装置对炉芯（3）的物料进行快速冷却，强制冷却换热装置由一组或多组高温型冷却盘管和风机和连接管路组成，其中冷却盘管（6）内埋在石墨化炉（7）内的保温层（2）内部，靠近外墙（1）的内壁面并沿高度方向成排布置，其中冷却盘管（6）的进风口与进风集管（10）相连，进风集管（10）与进风总管（9）相连，进风总管（9）通过风机（8）与进风（B）相连，冷却盘管（6）的出风口与出风集管（4）相连，出风集管（4）与出风总管（5）相连，出风总管（5）与出风（A）相连，当石墨化炉的工艺生产过程接入到工艺冷却阶段时，启动风机（8），将冷却气体送入到冷却盘管（6）并与管外的保温层（2）的物料和更远处的炉芯（3）的物料进行强制冷却换热，冷却气体被加热后通过出风集管（4）和出风总管（5）排出。
2.如权利要求1所述的石墨化炉强制冷却方式，其特征在于，所述的冷却盘管（6）在每一侧外墙附近的竖向排数为1排或2排，当为2排时采用叉排结构布置。
3.如权利要求1所述的石墨化炉强制冷却方式，其特征在于，所述的冷却盘管（6）采用不锈钢圆管结构。
4.如权利要求1所述的石墨化炉强制冷却方式，其特征在于，石墨化炉（7）的炉底粘土砖（11）的上部空间在必要时也可设置冷却盘管（6）。
5.如权利要求1所述的石墨化炉强制冷却方式，其特征在于，所述的冷却盘管（6）的内部换热介质为空气或者氮气。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106370561A (zh) * 2016-08-30 2017-02-01 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 一种转筒式化灌粘度检测仪
CN111004896A (zh) * 2020-01-06 2020-04-14 浙江尚鼎工业炉有限公司 一种高效降温工业炉

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