CN117602618A - 一种炉内取热的石墨化炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种炉内取热的石墨化炉，包括炉体、耐高温绝缘部和取热部，所述耐高温绝缘部可拆卸地设于所述炉体的炉腔内，用于在所述炉体的炉腔内形成与料体隔开的取热区；所述取热部设于所述炉体并位于所述取热区。本发明直接在石墨化炉的炉腔内通过耐高温绝缘部隔出一个取热区，在取热区内布置取热部，取热部可以采用耐高温的取热管进行冷却阶段的取热，实现石墨化炉的主动快速冷却。在料体填埋、出料阶段，可以通过耐高温绝缘部来保护取热部，避免取热部在此过程中受损。在冷却阶段，拆除耐高温绝缘部即可通过取热部进行快速取热、快速冷却，缩短石墨化炉的生产周期，具有极高的经济效益。

Description

一种炉内取热的石墨化炉

技术领域

本发明属于石墨化炉技术领域，具体涉及一种炉内取热的石墨化炉。

背景技术

艾奇逊石墨化炉是在耐火材料构筑的长形炉体内，装入炭的坯料和颗粒料，组成导电的炉芯，在炉芯的四周是绝热保温料。作为炉头的两端墙上设置有导电电极，并与电源相连接，构成通电的回路。当电路接通，炉芯由于电阻的作用发热升温，使炭的坯料在2200～2300℃的温度下，经高温热处理而转变为人造石墨。根据温度的变化，整个加工过程可以分为加热、保温、冷却三个阶段。由于炉内高温环境无法采用常规冷却水管进行冷却，因此业内普遍采用自然冷却的方式进行冷却，冷却周期长，热能浪费大。而部分采用了主动冷却的现有技术，都局限在电极冷却和炉壁外侧冷却，无法实现炉内冷却，冷却效果有限。因此需要研制一种能够实现炉内取热、并且取热结构在炉内料体填埋和出料阶段不易受损的石墨化炉。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种炉内取热的石墨化炉，既能够实现炉内取热，又能够对取热结构进行保护。

根据本发明实施例的炉内取热的石墨化炉，包括炉体、耐高温绝缘部和取热部，所述耐高温绝缘部可拆卸地设于所述炉体的炉腔内，用于在所述炉体的炉腔内形成与料体隔开的取热区；所述取热部设于所述炉体并位于所述取热区。

根据本发明实施例的炉内取热的石墨化炉，至少具有以下有益效果：

采用上述结构设置的炉内取热的石墨化炉，直接在石墨化炉的炉腔内通过耐高温绝缘部隔出一个取热区，在取热区内布置取热部，取热部可以采用耐高温的取热管进行冷却阶段的取热，实现石墨化炉的主动快速冷却。在料体填埋、出料阶段，可以通过耐高温绝缘部来保护取热部，避免取热部在此过程中受损。同时耐高温绝缘部也可以在加热升温、保温阶段进行热量阻隔，减少取热部的热量吸收。在冷却阶段，拆除耐高温绝缘部即可通过取热部进行快速取热、快速冷却，缩短石墨化炉的生产周期，具有极高的经济效益。

根据本发明的一些实施方式，所述耐高温绝缘部依附所述炉体的炉墙设置而通过所述炉体的炉墙围合形成所述取热区。

根据本发明的一些实施方式，所述炉体的炉墙内侧间隔设置有至少两根立柱，所述耐高温绝缘部插设在至少两根所述立柱上。

根据本发明的一些实施方式，所述炉体的炉墙内侧设有凹位，所述耐高温绝缘部插设在所述凹位相对的两个侧壁。

根据本发明的一些实施方式，所述耐高温绝缘部为陶瓷板或碳化硅板。

根据本发明的一些实施方式，所述取热区在所述取热部和所述耐高温绝缘部之间设有热辐射板。

根据本发明的一些实施方式，所述热辐射板为石英板。

根据本发明的一些实施方式，所述取热部设有取热管簇，所述取热管簇之间设有吸热翅片。

根据本发明的一些实施方式，所述取热区远离所述炉体的炉芯的侧壁上设有反辐射层。

根据本发明的一些实施方式，所述炉体在所述取热区的底部设有应急排液结构。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明中取热区的一种设置示意图；

图2为设置有热辐射板的第一种结构示意图；

图3为设置有热辐射板的第二种结构示意图；

图4为未设置热辐射板的一种结构示意图；

图5为排液口的一种位置示意图；

图6为取热部的第一种结构示意图；

图7为取热部的第二种结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图7所示，本发明一种实施例的炉内取热的石墨化炉，包括炉体100、耐高温绝缘部103和取热部102，耐高温绝缘部103可拆卸地设于炉体100的炉腔内，用于在炉体100的炉腔内形成与料体隔开的取热区；取热部102设于炉体100并位于取热区。可以理解的是，取热区是通过耐高温绝缘部103在炉腔内形成的一个区域，因此取热部102在进行安装固定的时候，安装基体仍是炉体100。本实施例中的炉内取热的石墨化炉，在进行料体填埋之前，先将取热部102和耐高温绝缘部103安装固定好，避免料体填埋过程中损坏取热部102而造成冷却介质泄漏。由于炉内在升温保温阶段为高温电场磁场环境，通过耐高温绝缘部103的设置，可以避免取热部102受炉内复杂环境影响受损，同时也可以减少热量吸收。在整个升温、保温阶段，取热部102也会受到热量影响，通过其内部的介质可以保持在合适的温度。在冷却阶段，工人将耐高温绝缘部103拆除，使得取热部102直面炉内高温料场，从而对石墨化炉进行快速冷却。

综上所述，采用上述结构设置的炉内取热的石墨化炉，直接在石墨化炉的炉腔内通过耐高温绝缘部103隔出一个取热区，在取热区内布置取热部102，取热部102可以采用耐高温的取热管进行冷却阶段的取热，实现石墨化炉的主动快速冷却。在料体填埋、出料阶段，可以通过耐高温绝缘部103来保护取热部102，避免取热部102在此过程中受损。同时耐高温绝缘部103也可以在加热升温、保温阶段进行热量阻隔，减少取热部102的热量吸收。在冷却阶段，拆除耐高温绝缘部103即可通过取热部102进行快速取热、快速冷却，缩短石墨化炉的生产周期，具有极高的经济效益。

在本发明的一些实施方式中，耐高温绝缘部103依附炉体100的炉墙设置而通过炉体100的炉墙围合形成取热区。采用本实施例的结构设置，依托炉腔进行耐高温绝缘部103的设置，既可以满足炉内取热冷却，又有助于降低安装难度。并且由于取热部102需要安装在炉体100上，采用本实施例的结构设置，方便进行取热部102的安装设置。

在本发明的一些实施方式中，炉体100的炉墙内侧对应每一个耐高温绝缘部103均设置有两根立柱101，耐高温绝缘部103安装在两根立柱101之间，从而通过两根立柱101以及炉体100的炉墙形成布设取热部102的取热区。可以理解的是，还可以在两根立柱101之间加设立柱101，使得耐高温绝缘部103穿过中间的立柱101。

在另一些实施方式中，炉体100的炉墙内侧设有凹位，耐高温绝缘部103插设在凹位相对的两个侧壁，以此来形成取热区。

需要说明的是，上述两种实施方式中，取热区均是依托炉体100的炉墙形成的，另外也可以在炉腔内通过耐高温绝缘部103形成相对于炉体100的炉墙独立的取热区，比如设置四根立柱101，在四根立柱101之间安装耐高温绝缘部103来形成一个矩形区域的取热区。并且取热区的数量、分布情况可以根据石墨化炉的实际尺寸、结构以及散热需求进行灵活设定，并不局限于对齐分布在炉体100的两个侧壁上。

在本发明的一些实施方式中，耐高温绝缘部103为陶瓷板或碳化硅板，其具体形状可以根据需要设定为直板、弧形板、异形曲板等。耐高温绝缘部103采用上述板状结构，首先可以实现绝缘，以满足炉内电场磁场环境，同时其材质具有耐高温的特性，能够经受住炉内高温环境，不会受损，并且导热性能一般，甚至较差，具有一定的隔热效果，对于升温、保温阶段，有助于减少热量损耗。并且这种材质具备一定的强度，在料体填埋阶段不易损坏，可以有效保护取热部102。可以理解的是，耐高温绝缘部103也可以采用其他材质或构造的结构，只需要能够满足上述要求即可。

在设置立柱101的时候，立柱101可以采用石墨材质制成，也可以采用耐火砖或其他耐高温材料，以确保寿命。

在本发明的一些实施方式中，取热区在取热部102和耐高温绝缘部103之间设有热辐射板104，以通过热辐射板104将炉内热量辐射到取热部102上，防止取热前期取热负荷太大，对取热系统造成过大冲击。具体的，热辐射板104设置为石英板。本实施例通过石英板的设置，既可以使得取热部102取热更加均匀、受热更加均匀，同时也可以将取热部102与料体分隔开，延长取热部102的使用寿命。同时当取热部102出现介质泄漏的时候，可以隔绝介质，避免接触料体，安全系数更高，有助于保证料体合格率。

在本发明的一些实施方式中，取热部102采用管件结构，每个取热区根据实际尺寸设置单根或多根，在设置多根的时候，即为取热管簇。为了提高效果、冷却效率，取热管簇之间设有吸热翅片1021。取热管簇、吸热翅片1021上可以进一步设置耐高温远红外辐射陶瓷节能涂料层以增强辐射吸热效果。可以理解的是，吸热翅片1021的具体形状结构可以灵活设定，既可以采用片状结构形式，也可以采用棒状结构。

在本发明的一些实施方式中，取热区远离炉体100的炉芯的侧壁上设有反辐射层。从而通过反辐射层来进行热量反辐射，使得取热部102背离炉芯的一侧也能够快速吸热，同时也能够对热量进行二次吸收。可以理解的是，当取热区是依附炉体100的炉墙设置时，反辐射层则设置在炉墙内壁，当取热区是独立于炉墙设置的时候，反辐射层则设于靠近炉墙、远离炉芯的耐高温绝缘部103上。显然，当取热区是独立于炉墙设置的时候，远离炉芯一侧的耐高温绝缘部103可以不进行拆除。

在本发明的一些实施方式中，炉体100在取热区的底部设有应急排液结构。具体的，以取热区依附炉墙设置的形式为例，应急排液结构包括一开设在炉墙上的排液口105，排液口105位于取热区的最低点，并且常态下采用堵头结构封堵。

在本发明的一些实施方式中，取热部102采用热管结构，其下端伸入取热区，上端延伸至炉体100外侧，并对应设置散热系统。

在本发明的另一些实施方式中，取热部102设置为取热管，取热管内设置介质通道，介质通道连接炉体100外的介质系统进行介质输送。介质可以采用水、二氧化碳、熔盐、氮气、油等。在未设置石英板的实施方式中，取热管的外侧采用套设石英管的方式进行防护，或者设置耐高温结构，从而对取热管进行防护。

在本发明的一些实施方式中，取热管为U形管，并且每根取热管的介质输入端并联在一起、介质输出端并联在一起。

上面结合实施例对本发明作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种炉内取热的石墨化炉，其特征在于，包括：

炉体；

耐高温绝缘部，所述耐高温绝缘部可拆卸地设于所述炉体的炉腔内，用于在所述炉体的炉腔内形成与料体隔开的取热区；

取热部，所述取热部设于所述炉体并位于所述取热区。

2.根据权利要求1所述的炉内取热的石墨化炉，其特征在于，所述耐高温绝缘部依附所述炉体的炉墙设置而通过所述炉体的炉墙围合形成所述取热区。

3.根据权利要求2所述的炉内取热的石墨化炉，其特征在于，所述炉体的炉墙内侧间隔设置有至少两根立柱，所述耐高温绝缘部插设在至少两根所述立柱上。

4.根据权利要求2所述的炉内取热的石墨化炉，其特征在于，所述炉体的炉墙内侧设有凹位，所述耐高温绝缘部插设在所述凹位相对的两个侧壁。

5.根据权利要求1至4任一项所述的炉内取热的石墨化炉，其特征在于，所述耐高温绝缘部为陶瓷板或碳化硅板。

6.根据权利要求1至4任一项所述的炉内取热的石墨化炉，其特征在于，所述取热区在所述取热部和所述耐高温绝缘部之间设有热辐射板。

7.根据权利要求6所述的炉内取热的石墨化炉，其特征在于，所述热辐射板为石英板。

8.根据权利要求1至4任一项所述的炉内取热的石墨化炉，其特征在于，所述取热部设有取热管簇，所述取热管簇之间设有吸热翅片。

9.根据权利要求1至4任一项所述的炉内取热的石墨化炉，其特征在于，所述取热区远离所述炉体的炉芯的侧壁上设有反辐射层。

10.根据权利要求1至4任一项所述的炉内取热的石墨化炉，其特征在于，所述炉体在所述取热区的底部设有应急排液结构。