CN201647998U - 竖式高温连续石墨化炉及其冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种竖式高温连续石墨化炉的冷却系统，用于冷却竖式高温连续石墨化炉的炉体，炉体上设有上部电极、下部电极、进料口和出料口；上部电极和下部电极之间形成高温区，冷却系统包括设置在高温区下方的水冷装置，以及与水冷装置连接的冷却水塔、循环水池。本实用新型还提供了一种竖式连续高温石墨化炉，其包括炉体、上部电极、下部电极以及前面所述的冷却系统。本实用新型实现多方位多角度地同时降温、降温速度快、效果好。

Description

竖式高温连续石墨化炉及其冷却系统

技术领域

本实用新型涉及加热炉领域，尤其涉及一种竖式高温连续石墨化炉及其冷却系统。

背景技术

目前石墨化炉大多是传统的艾奇逊炉，艾奇逊炉是卧式结构，属于敞开式炉体结构。

碳素材料在经过2200～2500℃的高温石墨化后，需要冷却到自然温度；石墨化炉在进行2200～2500℃的高温石墨化生产后，炉体需要冷却，以进行下一次生产。

现在对艾奇逊炉的冷却方式是采用人工泼水降温方式，此种方式工人劳动强度大，而且降温过程产生的二氧化碳气体无组织排放，对环境影响大。而新型封闭式艾奇逊炉，在炉底设置若干通风通道，待产品石墨化后停炉，由其自然冷却，再经冷却后出炉。此种冷却方式影响了石墨化炉的连续生产，造成生产效率低下等问题，缺乏推广性。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种竖式连续高温石墨化炉的冷却系统，以解决上述问题。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种竖式高温连续石墨化炉的冷却系统，竖式高温连续石墨化炉具有炉体，炉体上设有上部电极、下部电极；上部电极和下部电极之间形成高温区，其特征在于，冷却系统包括与炉体连接的冷却区、与冷却区连接的水冷装置以及与水冷装置连接的冷却水塔、循环水池，冷却区位于炉体下方。

进一步地，水冷装置包括周边冷却装置和中央冷却装置，中央冷却装置安装在竖式高温连续石墨化炉高温区的下方中央；周边冷却装置围绕中央冷却装置设置。

进一步地，中央冷却装置呈柱状垂直地设置在炉体的中轴线上。

进一步地，周边冷却装置围绕炉体的中轴线设置在炉体的内壁上；周边冷却装置包括依次呈上下排布的第一个周边冷却装置、第二个周边冷却装置以及第三个周边冷却装置。

进一步地，冷却系统还包括与第一个周边冷却装置连接的环形冷水盘，环形冷水盘位于第一个周边冷却装置的进水口和出水口之间，并位于高温区与中央冷却装置之间。

进一步地，冷却系统还包括高温缓冲区，冷却区通过所述高温缓冲区与所述炉体连接。

进一步地，环形冷水盘的外周周长等于竖式高温连续石墨化炉高温缓冲区的底部横截面圆的周长。

进一步地，炉体上安装有出水口，出水口连接冷却水塔，冷却水塔连接循环水池，循环水池连接水冷装置。

进一步地，高温缓冲区为柱形，柱形的高度为炉体高度的20％至80％。

根据本实用新型的另一个方面，还提供了一种竖式连续高温石墨化炉，其包括炉体、上部电极、下部电极以及前面所述的冷却系统，竖式高温连续石墨化炉具有进料口、出料口；炉体设计为竖式圆柱型结构；进料口、出料口分别位于竖式高温连续石墨化炉的上端、下端；上部电极位于炉体的顶部，下部电极位于炉体的底部，上部电极和下部电极之间设计为下部横截面积大于上部横截面积的伞形电场或锥台形电场。

由于竖式高温连续石墨化炉具有冷却系统，冷却系统包括设置在炉体下方的冷却区、水冷装置，以及与水冷装置连接的冷却水塔、循环水池，这种成系统的冷却方式冷却功能稳定，冷却速度块，不需人工泼水，所以克服了采用人工泼水的冷却方式劳动强度大，工作效率低的缺点，也克服了现有的自然冷却的方式冷却时间长的缺点，进而达到了采用密闭的循环冷却水对石墨化产品和石墨化炉进行降温，节约水资源；不会产生二氧化碳等有害气体，环保效果明显的效果。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型的示意性实施例的石墨化炉的炉体结构示意图；

图2是根据本实用新型的示意性实施例的石墨化炉的冷却系统结构示意图；

图3是根据本实用新型的示意性实施例的石墨化炉的冷却系统的水冷装置的结构示意图；以及

图4是根据本实用新型的示意性实施例的石墨化炉的整体结构示意图。

标号说明：炉体1，冷却区3，进料口4，出料口5，上部电极6，下部电极7，伞形电场或锥台形电场8，高温缓冲区9，上料装置13，脱尘装置14，脱硫装置15，烟道16，烟道口161，布料装置20，原料30，冷却水塔33，循环水池35，第一个周边冷却装置371，第二个周边冷却装置372，第三个周边冷却装置373，中央冷却区374，第一个周边冷却装置的出水口376，第二个周边冷却装置的出水口377，第一个周边冷却装置的进水口378，阀门379，环形冷水盘38，冷却水管39，出料装置41，导料管45，原料下落区60。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。

参见图1，本实用新型具体实施方式如下：

一种竖式高温连续石墨化炉的冷却系统，用于冷却从竖式高温连续石墨化炉的炉体1出来的高温产品，炉体1内设有上部电极6、下部电极7、炉体1的顶端具有进料口4，竖式高温连续石墨化炉的底端具有出料口5；上部电极6和下部电极7之间形成高温区8，冷却系统包括设置在炉体下方的冷却区3，以冷却从炉体1的高温区8中出来的高温产品，与冷却区3连接的水冷装置以及与水冷装置连接的冷却水塔33、循环水池35、水泵等部件。冷却区3设置在高温区8下方，例如位于下部电极7和出料口5之间。水冷装置可以包括冷却水管39、阀门379等部件。

冷却区3的形状可以为柱形，这样便于制作，冷却区3的直径可以小于炉体1的直径，其中，冷却区3的直径可以为炉体1的直径的40％至70％，例如为40％、50％、60％或70％。冷却区3的高度可以为炉体1的高度的70％至120％，以达到不同的冷却效果。

由于竖式高温连续石墨化炉具有冷却系统，冷却系统包括设置在炉体下方的冷却区、水冷装置、以及与水冷装置连接的冷却水塔、循环水池，这种成系统的冷却方式冷却功能稳定，冷却速度块，不需人工泼水，所以克服了采用人工泼水的冷却方式劳动强度大，工作效率低的缺点，也克服了现有的自然冷却的方式冷却时间长的缺点，进而达到了采用密闭的循环冷却水对石墨化产品和石墨化炉进行降温，节约水资源；不会产生二氧化碳等有害气体，环保效果明显的效果。

进一步地，如图2所示，水冷装置包括周边冷却装置和中央冷却装置374，中央冷却装置374安装在竖式高温连续石墨化炉高温区8的下方中央，通常安装在下部电极7的正下方；例如，设置在冷却区中，周边冷却装置也设置在冷却区中并围绕中央冷却装置设置，通常，周边冷却装置由设置在竖式高温连续石墨化炉冷却区部分的炉壁的内壁和外壁之间的环形冷却水管形成。周边冷却装置例如可以将中央冷却装置374包围在其中。通过周边冷却装置和中央冷却装置374可使炉体内形成两个区域，两个层次的冷却，周边冷却装置主要用于冷却外围的高温产品，中央冷却装置374主要用于冷却炉体中心处的高温产品。

进一步地，中央冷却装置374呈柱状或大体柱状，垂直地设置在炉体的中轴线上。这样的形状能够对应炉体1内的高温产品的分布形状，能冷却高温产品中温度较高的部分，以使最后出来的产品温度达到均匀和一致。

进一步地，如图3所示，周边冷却装置围绕炉体的中轴线设置在炉体的内壁上，这样，可以有较大的冷却面积和区域，而且设置均匀、规则，便于产品的均匀冷却；周边冷却装置包括依次呈上下排布的第一个周边冷却装置371、第二个周边冷却装置372以及第三个周边冷却装置373。各个周边冷却装置由冷却水管39及其他冷却部件，例如阀门379等连接构成。各个周边冷却装置之间要保留合适的间隔，以进行分步骤冷却，提高冷却效率，节约用水。这种分层次的周边冷却装置减少了冷却水管的设置，降低了成本，提高了冷却效率，而且，冷却系统可以对炉体中的各个方位加热后的产品进行冷却，使得产品之间冷却均匀。

进一步地，冷却系统还包括与第一个周边冷却装置371连接的环形冷水盘38，环形冷水盘38位于第一个周边冷却装置的进水口378和出水口376之间，并位于高温区8与中央冷却装置374之间。环形冷水盘38具有比普通的冷却水管更大的冷却面积，适合冷却温度较高的高温产品，其设置在高温区8与中央冷却装置374之间，能够首先冷却从高温区8出来的高温产品，从而使从高温区8出来的高温产品得到大幅的降温，然后再经过第二个周边冷却装置372以及第三个周边冷却装置373以中央冷却装置374进行进一步的细致冷却。这样，冷却层次分明，冷却分工明确，提高了冷却效率，优化了冷却效果。

炉体1上安装有出水口，例如，第一个周边冷却装置371的出水口376、第二个周边冷却装置372的出水口377。出水口连接冷却水塔33，冷却水塔33连接循环水池35，循环水池35连接冷却装置，冷却区设置在竖式高温连续石墨化炉出料口的上方。这样，可以循环用水，节约用水量。

冷却水从第一个周边冷却装置371的进水口378进入，流经环形冷水盘38，然后从第一个周边冷却装置371的出水口376离开炉体1，通过冷却水塔35到循环水池33，再回到进水口378循环。

与此类似，冷却水从第二个周边冷却装置372的进水口(图中未示出)流经第二个周边冷却装置372中的冷却水管，从第二个周边冷却装置372的出水口377离开炉体1，通过冷却水塔35到循环水池33，再回到进水口循环。

冷却水从第三个周边冷却装置373的进水口(图中未示出)流经第三个周边冷却装置373中的冷却水管，从第三个周边冷却装置373的出水口(图中未示出)离开炉体1，通过冷却水塔35到循环水池33，再回到第三个周边冷却装置373的进水口循环；

冷却水从中央冷却装置374的进水口(图中未示出)流经中央冷却装置374中的冷却水管，从中央冷却装置374的出水口(图中未示出)离开炉体1，通过冷却水塔35到循环水池33，再回到中央冷却装置374的进水口循环。

如图2和图3所示，以上四个冷却装置可以进行独立的循环，互不影响，这样，可以增加冷却的安全系数，可以防止其中的部分冷却装置出现不能正常运转的情况时，其他冷却装置能够进行冷却。

进一步地，冷却系统还包括高温缓冲区9，冷却区3通过所述高温缓冲区与炉体1连接。高温缓冲区9位于冷却区3与炉体1之间，例如，设置在下部电极7与出料口5之间。高温缓冲区9通常为柱形空间，这个空间要起到对高温产品初步的冷却作用，这种冷却不需冷却系统，而是依靠炉体的上下温差来实现。高温产品自然下落到高温缓冲区9，高温缓冲区9的柱形空间的高度要根据实际需要来确定，例如，柱形空间的高度为炉体高度的20％至80％，优选地为50％至80％，例如为70％，80％。这样，冷却水不与下部电极7直接接触，保护了下部电极7，防止炉体爆炸，而且降低了高温产品的温度，减少了后序的冷却过程的用水量，有效节约水资源，明显减少环境污染。

高温缓冲区9也可以做成柱形，其直径可以为炉体1的直径的50％至90％，例如为50％、50％、60％或70％、80％或90％。如图1和图2所示，炉体1、高温缓冲区9和冷却区3依次连接，而且直径依次减小，这样，便于冷却。

进一步地，环形冷水盘38的外周周长等于竖式高温连续石墨化炉高温缓冲区9的底部横截面圆的周长。这样，冷却环形冷水盘38的冷却面积较大，冷却区域较广。当然，冷却环形冷水盘38还可以增加环形截面积，以提高冷却强度。

如附图4所示，根据本实用新型的另一个方面，还提供了一种竖式连续高温石墨化炉，其包括炉体1、位于炉体1内的上部电极6、下部电极7，以及前面所述的冷却系统，竖式高温连续石墨化炉具有进料口4、出料口5；炉体设计为竖式圆柱型结构；进料口4、出料口5分别位于竖式高温连续石墨化炉的上端、下端；上部电极6位于炉体1的顶部，例如，上部电极6的上端设置在炉体1的顶端之上以进行连接电源，上部电极6的下端设置在炉体1的顶端之下，通常位于进料口4下方，下部电极位于炉体的底部，上部电极6和下部电极7之间设计为下部横截面积大于上部横截面积的伞形电场或锥台形电场。上部电极6和下部电极7可设置为竖直设置的柱状上部电极6和水平放置的环形下部电极7，以形成下部横截面积大于上部横截面积的伞形电场或锥台形电场8。

炉体1为圆柱形结构，其相对敞口式的现有的加热炉可以为封闭的，或者说至少炉体1的侧面是封闭的，即除了进料口4以及其他必要的连接件之外，没有其他使杂质进入的通道，以防止除原料外的杂质进入炉体，从而保证产品的纯度。进料口4位于炉体1的顶部中央，进料口4上可以设有盖子以盖住炉体，出料口5位于炉体1的底部中央。进料口4的横截面面积大于上部电极6的横截面面积，使原材料均匀依附上部电极6的表面进入炉体1，有效降低上部电极导热温度。

进一步地，进料口4与炉体1形成倒伞形或倒锥台形的原料下落区60。如图1所示，进料口4上设有导料装置，例如导料板或导料管，本专利中采用导料管45，炉体1上可以设有多个进料口4，例如，三个，四个，五个，六个等，导料管45斜向设置在进料口4上，导料管45的方向与炉体1的中轴线形成锐角，以使进料口4与炉体1形成倒伞形或倒锥台形的原料下落区60。这样，便于加料。原料通过进料口4下落到倒伞形或倒锥台形的原料下落区60，倒伞形或倒锥台形的原料下落区60与伞形或锥台形的高温区8的形状相对应。从上至下，原料下落的截面逐渐增大，例如，原料下落的截面开始为伞的尖部，随后原料下落的截面为伞的中部截面，而高温区8的截面逐渐也逐渐增大，开始为伞的尖部，随后为伞的中部截面，因此，原料下落的截面与高温区8的截面吻合，最大限度的利用了电极的能量，能量浪费小，因而可以大量节约用电，降低成本，其用电量如后面的表2所示。

这种竖式高温连续石墨化炉的上部电极6采与下部电极7之间形成伞形高温区域，与原材料下落形成的自然形状以及区域分布相符合，与物体自然流动规律相一致，使原材料必须经过高温石墨化区域出料，确保了每个区域的原材料在下落过程中都能得到加热，因而原材料受热均匀，保证了产品品质。而且，这种竖式高温连续石墨化炉还采用前面所述的冷却系统，也具有前面所述的冷却系统的主要效果，即：

1、采用垂直放置的柱状中央冷却装置和三个周边冷却装置组成的冷却系统，实现多方位多角度地同时降温，降温速度快效果好；

2、四个冷却装置构成的冷却区域与竖式高温连续石墨化炉高温区在结构上完全分离开来，则确保冷却区域和高温区域的功能效果不互相影响；

3、采用密闭的循环冷却水对石墨化产品和石墨化炉进行降温，节约水资源；不会产生二氧化碳等有害气体，环保效果明显。

参见图4，本实用新型的竖式高温连续石墨化炉还可包括将原材料运送到进料口4的上料装置13，布料装置20，上料装置13可以设置在炉体1外部，例如设置在炉体1的上方，上料装置13采用液压动力驱动，或者采用机械动力驱动都不影响本实用新型实施例的实现。本实用新型的竖式高温连续石墨化炉还包括烟道16以及与烟道16连接的脱硫装置15。

出料装置41设置在炉体1下方，其采用自动控制系统自动出料，例如采用液压动力驱动，或者采用机械动力驱动。

本实用新型所说的原料30可以是煅后石油焦、电煅煤、工艺冶金焦、碳素材料以及其它可石墨化的材料，都不影响本实用新型实施例的实现。

生产过程中，形成的粉尘经脱尘装置14排出炉外，产生的废气由与烟道16连接的脱硫装置15进行脱硫处理，由烟道口161排出炉外，炉体烟道采用环形四孔形状，增加了排气空间，有利于炉体内部的高温废气完全导出。本实用新型竖式高温连续石墨化炉可完成碳素材料从上料、入料、预热、石墨化、冷却、出料、废气处理的全过程，安全适用、技术成熟、产品质量稳定并且节能减排。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种竖式高温连续石墨化炉的冷却系统，所述竖式高温连续石墨化炉具有炉体，所述炉体上设有上部电极、下部电极；所述上部电极和所述下部电极之间形成高温区，其特征在于，所述冷却系统包括与所述炉体连接的冷却区、与所述冷却区连接的水冷装置以及与所述水冷装置连接的冷却水塔、循环水池，所述冷却区位于所述炉体下方。

2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述水冷装置包括周边冷却装置和中央冷却装置，所述中央冷却装置安装在所述竖式高温连续石墨化炉高温区的下方中央；所述周边冷却装置围绕所述中央冷却装置设置。

3.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，所述中央冷却装置呈柱状垂直地设置在所述炉体的中轴线上。

4.根据权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，所述周边冷却装置围绕所述炉体的中轴线设置在所述炉体的内壁上；所述周边冷却装置包括依次呈上下排布的第一个周边冷却装置、第二个周边冷却装置以及第三个周边冷却装置。

5.根据权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，还包括与所述第一个周边冷却装置连接的环形冷水盘，所述环形冷水盘位于所述第一个周边冷却装置的进水口和出水口之间，并位于所述高温区与所述中央冷却装置之间。

6.根据权利要求5所述的冷却系统，其特征在于，还包括高温缓冲区，所述冷却区通过所述高温缓冲区与所述炉体连接。

7.根据权利要求6所述的冷却系统，其特征在于，所述环形冷水盘的外周周长等于竖式高温连续石墨化炉高温区的底部横截面圆的周长。

8.根据权利要求7所述的冷却系统，其特征在于，炉体上安装有出水口，所述出水口连接冷却水塔，所述冷却水塔连接循环水池，所述循环水池连接所述水冷装置。

9.根据权利要求8所述的冷却系统，其特征在于，所述高温缓冲区为柱形，所述柱形的高度为炉体高度的20％至80％。

10.一种竖式高温连续石墨化炉，其特征在于，包括炉体、位于所述炉体中的上部电极和下部电极，以及权利要求1至9中任一项所述的冷却系统，所述竖式高温连续石墨化炉具有进料口、出料口；

所述炉体设计为竖式圆柱型结构；

所述进料口、所述出料口分别位于所述竖式高温连续石墨化炉的上端、下端；

所述上部电极位于所述炉体的顶部，所述下部电极位于所述炉体的底部，所述上部电极和所述下部电极之间设计为下部横截面积大于上部横截面积的伞形电场或锥台形电场。

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