CN107188165A - 一种大型移动式石墨化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型移动式石墨化系统，包含石墨化炉和变压器，其特征在于：还包含有水池，所述石墨化炉通过底部设有的浮箱浮设在水池中，并通过卷扬机牵引石墨化炉在水池中移动，所述变压器设置在水池外边沿。本发明通过在石墨化炉底部设有浮箱使石墨化炉浮设在水池，并在水池的不同区域按照石墨化系统配置需求对应划分有装炉、出炉、送电、冷却、筑炉维修等工位区，使传统固定石墨化炉变为移动石墨化炉在卷扬机牵引作用在各工位之间来回穿行，有效缩短了变压器的送电距离，降低了电耗损失，保证了生产现场的干净、整齐及有序，克服了传统石墨化系统的高污染、高能耗、效率低等问题，具有机械自动化程度高、作业场地节省以及投资回报高等优点。

Description

一种大型移动式石墨化系统

技术领域

本发明涉及炭素行业石墨化生产设施与生产技术领域，尤其涉及一种大型移动式石墨化系统。

背景技术

石墨化是指碳石墨材料生产中，将不定形碳材料在高温(2500℃以上)下转变成石墨质材料的一个主要生产过程或生产工序。碳石墨材料产品广泛应用于冶炼、机械、化工、电子、航空、交通、锂电池贮能、医疗等等各行业，是一种具有优良导电、耐高温、耐摩擦及自润滑等性能的贮能材料，也是现代工业、民用、国防不可缺少且不可替代的材料。碳石墨材料的高温石墨化生产是一道不可或缺的生产工序。

然而，目前国内整个碳素行业的石墨化生产现状是：高能耗、高污染，作业环境恶劣，生产效率低，现场安全隐患多。

一套石墨化系统，通常包含若干台石墨化炉及若干套变压器系统，每套石墨化变压器系统通常配置8－10台石墨化炉，每台石墨化炉都经历装炉、送电、冷却、出炉、再装炉不断循环过程，变压器给一台炉送完电后，与这台炉炉头连接分离，接着与下一台装好的石墨化炉连接再进行送电升温。

参见附图1，石墨化炉的主要配置有炉墙6、由装炉产品1与电阻料2组成的炉芯、填充在炉芯外的焦碳粉保温料3及由铝排和铜排组成的大电流导电体5，其中，大电流导电体5用于将变压器5与石墨化炉连接成一个通电回路，并在回路通电过程中，将由装炉产品和电阻料组成的炉芯，在电流作用下，通过自身的电阻发热，最终实现高温石墨化。

石墨化的生产过程：

(1)装炉：将装炉材料准备在车间的两端，通过行车，一件一件吊入炉子中，速度缓慢同时还会产生大量粉尘；

(2)送电：炉子距变压器有近有远，石墨化炉的电特性是炉芯电阻小，尤其在高温段，大量的电能损耗在导电铝排上，导电铝排长度直接决定电量损失大小；装炉产品、电阻料、保温料中大量的有害物质(硫份、重金属等)以用沥青烟气，在高温下排出炉子，由于炉子本身开口大，另外分散，造成烟气收集困难和收集成本过高，造成对环境污染；

(3)出炉：与装炉操作一样，效率低、粉尘大，同时操作工人还面临高温伤害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型移动式石墨化系统，用于克服背景技术中的缺陷，进而实现改变国内碳素行业石墨化生产的落后面貌，并使之成为高效、节能、环保的生产行业。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种大型移动式石墨化系统，包含石墨化炉和变压器，其特征在于：还包含有水池，所述石墨化炉通过底部设有得浮箱浮设在水池中，并通过卷扬机牵引石墨化炉在水池中移动，所述变压器设置在水池外边沿。

进一步，所述的大型移动式石墨化系统，还包含有装炉工位、出炉工位、送电工位、第一冷却工位、第二冷却工位及筑炉维修工位，在所述装炉工位处设有坩埚吊入系统及装回料系统，在所述出炉工位处设有坩埚吊出系统、出炉料分筛系统及吸料装置，在所述送电工位处设有烟气处理系统，在所述第一冷却工位处设有冷却循环系统，在所述装炉工位与出炉工位之间设有坩埚自动传送系统。

进一步，所述水池分设有装炉工位区、出炉工位区、送电工位区、第一冷却工位区、第二冷却工位区及筑炉维修工位区，并依次与石墨化系统的装炉工位、出炉工位、送电工位、第一冷却工位、第二冷却工位及筑炉维修工位对应。

进一步，在所述水池位于装炉工位区及出炉工位区的上方设置有一框架结构厂房，所述框架结构厂房设有设备层及活动空间层，所述设备层安设有所述的坩埚吊入系统、装回料系统、坩埚吊出系统、出炉料分筛系统、吸料装置及坩埚自动传送系统。

进一步，在所述水池的一侧还设有一水位调节池。

进一步，在所述浮箱的四角各设有一水位调节水箱。

进一步，在所述水池的送电工位区设有一定位固定装置。

作为本发明的一优选实施例，所述浮箱的横截面面积是石墨化炉横截面面积的2倍，所述浮箱为空心箱体。

作为本发明的另一优选实施例，所述浮箱为内部填满泡末塑料的实心箱体。

本发明的工作原理为：在水池装炉工位区，将需石墨化处理的材料与坩埚组成的装炉产品通过坩埚吊入系统吊送到石墨化炉中，将新购的保温材料及电阻材料通过装回料系统输送到石墨化炉中，然后通过卷扬机牵引石墨化炉在水池中依次行走到水池送电工位区进行高温石墨化处理，到水池第一冷却工位区进行循环水冷却处理，到水池第二冷却工位区进行自然冷却处理，到水池出炉工位区进行出料打包处理；

其中，在送电工位区，先通过定位固定装置将石墨化炉暂时固定，然后将石墨化炉与水池外边沿的变压器进行回路接通，将由装炉产品和电阻料组成的炉芯，在电流作用下，通过自身的电阻发热，实现高温石墨化，同时在石墨化的过程中利用烟气处理系统实时收集处理从石墨化炉中产生的高温烟气；

其中，在第一冷却工位区，通过冷却循环系统对高温石墨化炉进行循环水冷却处理；

其中，在出炉工位区，先通过吸料装置将石墨化炉中已经石墨的材料输送到出炉料分筛系统进行分筛处理，从中分离出石墨烯材料并进行包装处理，然后通过坩埚吊出系统将空的坩埚吊出到坩埚自动传送系统中，并输送到装炉工位处待下次石墨化处理装料。

与现有固定式的石墨化系统比较，在不增加投资的前提下，本发明具体如下优点：

(1)石墨化炉子通过浮箱浮设在水池中并移动到送电工位处与变压器连接，有效缩短了变压器的送电距离，降低了电耗损失；

(2)在送电工位设置烟气处理系统，可实时对石墨化炉子排出的高温烟气进行处理，有效解决石墨化生产过程中碳材料在高温下产生的大量含硫、沥青及重金属烟气的排放问题；

(3)将装出炉的设备固定在水池上方，通过移动炉子来进行相应的装出炉产品操作，机械自动化程度高，且设备制作难度低，工作效率高；

(4)在装出炉工位处通过管道与烟气处理系统相连，对装出炉操作过程中产生的粉尘进行收集，并利用管道气体输送电阻料及保温料进出炉子，利用坩埚装设装炉产品，并只在车间两端利用行车吊入吊出坩埚到石墨炉中，有效的保证了生产现场干净、整齐、有序；

(5)多套石墨化炉可共用一套装出炉及环保系统，有效的节省了用地面积。

附图说明

图1为现有石墨化炉的结构示意图；

图2为本发明的系统平面布置图；

图3为本发明的移动式石墨化炉的立面示意图；

图4为本发明的移动式石墨化炉的平面示意图；

图5为本发明的装炉工位的结构示意图；

图6为本发明的出炉工位的结构示意图；

图7为本发明的送电工位的结构示意图；

图中：10、石墨化炉；20、变压器；30、水池；30-1、装炉工位区；30-2、送电工位区；30-3、第一冷却工位区；30-4、第二冷却工位区；30-5、筑炉维修工位区；30-6、出炉工位区；40、浮箱；50、框架结构厂房；50-1、设备层；50-2、活动空间层；60、坩埚吊入系统；70、装回料系统；71、电阻料装料斗；72、保温料装料斗；73、保温料回料斗；80、坩埚吊出系统；90、出炉料分筛系统；91、分筛料斗；92、石墨烯出料斗；93、保温料出料斗；100、吸料装置；110、烟气处理系统；120、冷却循环系统；130、坩埚自动传送系统；140、坩埚；150、水位调节池。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本发明是如何实施的。

实施例1：如图2至图4所示，本发明实施例的一种大型移动式石墨化系统，包含石墨化炉10、变压器20及水池30，石墨化炉10通过底部设有的浮箱40浮设在水池30中，并通过卷扬机(图中未示出)牵引石墨化炉10在水池30中移动，变压器20设置在水池30外边沿；还包含有装炉工位、出炉工位、送电工位、第一冷却工位、第二冷却工位及筑炉维修工位。

如图2所示，水池30分设有装炉工位区30-1、送电工位区30-2、第一冷却工位区30-3、第二冷却工位区30-4、筑炉维修工位区30-5及出炉工位区30-6，依次对应着本发明移动式石墨化系统的装炉工位、送电工位、第一冷却工位、第二冷却工位、筑炉维修工位及出炉工位。

如图5所示，在装炉工位处设有坩埚吊入系统60及装回料系统70，如图6所示，在出炉工位处设有坩埚吊出系统80、出炉料分筛系统90及吸料装置100，如图2所示，在送电工位处设有烟气处理系统110，在第一冷却工位处设有冷却循环系统120，如图6所示，在装炉工位与出炉工位之间设有坩埚自动传送系统130；

其中，坩埚吊入系统60用于将装设有待石墨化处理的材料的坩埚140吊入石墨化炉10中；

如图5所示，装回料系统70包含电阻料装料斗71、保温料装料斗72以及保温料回料斗73，其中，电阻料装料斗71及保温料装料斗72用于装设新购入的电阻料及保温料，保温料回料斗73用于回收从出炉系统中出来的保温料。

如图6所示，吸料装置100用于将石墨化炉10中已经石墨化的材料吸出，并通过气力输送管道输送到出炉料分筛系统90中；

出炉料分筛系统90包含分筛料斗91、石墨烯出料斗92及保温料出料斗93，分筛料斗91用于接收从吸料装置100输送来的已经石墨化的材料，并进行分筛处理，石墨化电阻料出料斗92及保温料出料斗93用于接收由分筛料斗91分筛出来的石墨化电阻料与保温料，保温料出料斗93通过管道与保温料回料斗73接通，用于收集从出炉系统分离出来的保温料再次输送到石墨化炉中使用；

坩埚吊出系统80用于将空坩埚140吊出石墨化炉10中；

坩埚自动传送系统130用于在装、出炉工位之间进行空坩埚140的传送，实现坩埚140循环利用；

烟气处理系统110用于收集并处理在装出炉操作过程中从石墨化炉冒出的粉尘及在送电过程中从石墨化炉冒出的高温烟气。

如图5和图6所示，在水池30位于装炉工位区30-1及出炉工位区30-6的上方设置有一框架结构厂房50，框架结构厂房50设有用于放置坩埚吊入系统60、装回料系统70、坩埚吊出系统80、出炉料分筛系统90、吸料装置100、及坩埚自动传送系统130的设备层50-1以及用于操作人员的活动空间层50-2。

为防止高温石墨化炉的炉芯进水产生爆炸，本发明还采取了如下安保设施：如图2所示，在水池30的一侧边沿设有一水位调节池150，通过水位调节池150的调节保证水池30水位始终不变，使得石墨化炉10在满载时浮箱40底部与水池底距离不大于200mm,而石墨化炉10底部距水面距离大于200mm。

为避免浮箱40因破损进水而下沉，浮箱40采用空心浮箱体结构；

为避免石墨化炉10发生倾斜，如图3和图4所示，在浮箱40的四角各设有一水位调节水箱40-1，通过调节水箱40-1内水量调节保证石墨化炉10处于水平状态，同时在水池30的送电工位区30-2设有一定位固定装置(图中未示出)用于在与变压器20回路接通时，使石墨化炉10暂时固定；

将浮箱40的横截面面积设计成至少是石墨化炉10横截面面积的2倍，以确保石墨化炉10的重心不超出浮箱30边线。

实施例2，本实施例与实施例1的不同之处在于：浮箱40为内部填满泡末塑料的实心箱体结构。

本发明的工作过程为：在水池装炉工位区30-1，将需石墨化处理的材料与坩埚140组成的装炉产品通过坩埚吊入系统60吊送到石墨化炉10中，将新购的保温材料及电阻材料通过装回料系统70的电阻料装料斗71及保温料装料斗72输送到石墨化炉10中，然后通过卷扬机牵引石墨化炉10在水池30中依次行走到水池30的送电工位区30-2、第一冷却工位区30-3、第二冷却工位区30-4及出炉工位区30-6；

当石墨化炉10移动到水池30的送电工位区30-2时，先通过定位固定装置将石墨化炉10暂时固定，然后将石墨化炉10与水池30外边沿的变压器20进行通电接通，将由装炉产品和电阻料组成的炉芯，在电流作用下，通过自身的电阻发热，实现高温石墨化，同时在石墨化的过程中利用烟气处理系统110实时收集处理从石墨化炉10中排放出高温烟气；

当石墨化炉10移动到水池30的第一冷却工位区30-3时，通过冷却循环系统120对高温石墨化炉10进行循环水冷却处理；

当石墨化炉10移动到水池30的第二冷却工位区30-3时，利用水池30的水及空气对经第一冷却工位区30-3处理过的石墨化炉10进行自行自然冷却处理；

当石墨化炉10移动到水池30的出炉工位区30-6时，先通过吸料装置100将石墨化炉10中已经石墨化的材料输送到出炉料分筛系统90中的分筛料斗91中进行分筛处理，并从中分离出石墨烯材料与保温材料，并分别接入石墨化烯出料斗92及保温料出料斗93中，通过坩埚吊出系统80将空坩埚140从石墨化炉中吊出，其中，对于石墨烯出料斗92中收集到的石墨烯材料通过管道输送到打包装置中进行打包，对于保温料出料斗93中收集到的保温材料通过管道输送到装炉工位区30-1的保温料回料斗73中再次利用，对于从石墨化炉中吊出空坩埚140通过坩埚自动传送系统130传送到装炉工位区30-1，等待下次石墨化处理时装炉料用；

当石墨化炉10在发生故障时，可通过卷扬机将石墨化炉10牵引到筑炉维修工位区30-5进行故障排除。

最后说明，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种大型移动式石墨化系统，包含石墨化炉(10)和变压器(20)，其特征在于：还包含有水池(30)，所述石墨化炉(10)通过底部设有得浮箱(40)浮设在水池(30)中，并通过卷扬机牵引石墨化炉(10)在水池(30)中移动，所述变压器(20)设置在水池(30)外边沿。

2.根据权利要求1所述的大型移动式石墨化系统，其特征在于：还包含有装炉工位、出炉工位、送电工位、第一冷却工位、第二冷却工位及筑炉维修工位，在所述装炉工位处设有坩埚吊入系统(60)及装回料系统(70)，在所述出炉工位处设有坩埚吊出系统(80)、出炉料分筛系统(90)及吸料装置(100)，在所述送电工位处设有烟气处理系统(110)，在所述第一冷却工位处设有冷却循环系统(120)，在所述装炉工位与出炉工位之间设有坩埚自动传送系统(130)。

3.根据权利要求1所述的大型移动式石墨化系统，其特征在于：所述水池(30)分设有装炉工位区(30-1)、送电工位区(30-2)、第一冷却工位区(30-3)、第二冷却工位区(30-4)、筑炉维修工位区(30-5)及出炉工位区(30-6)，并依次与石墨化系统的装炉工位、送电工位、第一冷却工位、第二冷却工位、筑炉维修工位及出炉工位对应。

4.根据权利要求2所述的大型移动式石墨化系统，其特征在于：在所述水池(30)位于装炉工位区(30-1)及出炉工位区(30-6)的上方设置有一框架结构厂房(50)，所述框架结构厂房(50)设有设备层(50-1)及活动空间层(50-2)，所述设备层(50-1)装设有所述的坩埚吊入系统(60)、装回料系统(70)、坩埚吊出系统(80)、出炉料分筛系统(90)、吸料装置(100)及坩埚自动传送系统(130)。

5.根据权利要求1所述的大型移动式石墨化系统，其特征在于：在所述水池(30)的一侧设有一水位调节池(150)。

6.根据权利要求1所述的大型移动式石墨化系统，其特征在于：所述浮箱(40)可为空心箱体或内部填满泡末塑料的实心箱体。

7.根据权利要求1所述的大型移动式石墨化系统，其特征在于：在所述浮箱(40)的四角各设有一水位调节水箱(40-1)。

8.根据权利要求1所述的大型移动式石墨化系统，其特征在于：所述浮箱(40)的横截面面积是石墨化炉(10)横截面面积的2倍。

9.根据权利要求3所述的大型移动式石墨化系统，其特征在于：在所述水池(30)的送电工位区(30-2)设有一定位固定装置。