RU2452910C2

RU2452910C2 - Electric graphitisation furnace

Info

Publication number: RU2452910C2
Application number: RU2010132826/02A
Authority: RU
Inventors: Валентин Петрович Перевезенцев (RU); Валентин Петрович Перевезенцев; Александр Николаевич Чернов (RU); Александр Николаевич Чернов; Ирина Александровна Иванова (RU); Ирина Александровна Иванова
Priority date: 2010-08-04
Filing date: 2010-08-04
Publication date: 2012-06-10
Also published as: RU2010132826A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: electric furnace includes bottom, end walls with graphite current leads built in them, tight canopy connected through outlet channel to ID-fan, pivot in which graphitised materials are arranged and enveloped on all the sides with heat-insulating charge, cooled air channels of side walls in-series connected to each other, and cooled bottom channels; at that, in lower part of air channels of side walls there made are air manifolds combining all the wall channels of each wall, and in bottom channels here installed are overlapping elements providing the air flow in half of them alternating in one or several items via the channel from left to right with its outlet to air manifold on the right side, and the other half there provided is air flow from right to left with its outlet to air manifold of left wall.

EFFECT: economy of supply of cooling agent - air per graphitisation operation.

2 dwg

Description

Изобретение относится к электрическому высокотемпературному оборудованию промышленного производства графитированных углеродных материалов, в том числе электродов для электросталеплавильных печей, и конструкционных графитовых материалов.The invention relates to electrical high-temperature equipment for the industrial production of graphitized carbon materials, including electrodes for electric arc furnaces, and structural graphite materials.

Известно устройство (1) охлаждения ячейки печи с вращающимся пламенем камерной печи для обжига углеродных блоков, содержащее:A device (1) for cooling a cell of a furnace with a rotating flame of a chamber furnace for burning carbon blocks is known, comprising:

- по меньшей мере, одно первое средство, обеспечивающее создание потока охлаждающей текучей среды внутри ячейки, например вентиляционное средство;- at least one first means for creating a flow of cooling fluid inside the cell, for example, ventilation means;

- по меньшей мере, одно второе средство, обеспечивающее создание течения по существу в вертикальном направлении, по меньшей мере, некоторой части потока вдоль поверхностей, определяемых стенками ячейки, например средство ограничения объема потока.- at least one second means for creating a flow in a substantially vertical direction of at least some part of the flow along surfaces defined by the cell walls, for example, means for restricting the volume of the flow.

Данное устройство предназначено для охлаждения ячеек конкретных печей перед осуществлением ремонтных работ или технического обслуживания.This device is designed to cool cells of specific furnaces before carrying out repairs or maintenance.

Известны печи графитации (2) (прототип) с охлаждаемыми стенами и подом, в которых каналы охлаждения пода последовательно соединены с каналами охлаждения стен. В процессе работы печи графитации под печи прогревается значительно интенсивнее, чем боковые стены, а условия их охлаждения при соразмерных сечениях каналов стен и каналов пода одинаковы. Эти условия определяются скоростью движения в них воздуха.Known graphitization furnaces (2) (prototype) with cooled walls and a hearth, in which the cooling channels of the hearth are connected in series with the cooling channels of the walls. During operation, the graphitization furnace under the furnace warms up much more intensively than the side walls, and the conditions for their cooling with the proportional sections of the wall channels and the hearth channels are the same. These conditions are determined by the speed of air movement in them.

Для охлаждения стен при прочих равных условиях достаточно иметь скорость воздуха в их каналах в 1,5÷2 раза меньше, чем в каналах пода. Поэтому при работе таких печей графитации имеем расход воздуха на охлаждение печи значительно больший, чем это необходимо, что является определяющим недостатком прототипа.To cool the walls, ceteris paribus, it is enough to have an air velocity in their channels of 1.5 ÷ 2 times less than in the hearth channels. Therefore, when operating such graphitization furnaces, we have an air flow rate for cooling the furnace much greater than necessary, which is a defining disadvantage of the prototype.

В прототипе определяющим моментом является скорость воздуха по каналам пода, при этом скорость воздуха в каналах стен такая же, это приводит к избытку расхода воздуха. С введением новых элементов конструкции печи графитации по предлагаемому изобретению определяющей будет скорость воздуха в стеновых каналах, ее величина значительно меньше, чем по прототипу. А в каналах пода скорость воздуха автоматически будет в два раза выше. Это способствует снижению общего расхода воздуха при организации охлаждения стен и пода печи графитации.In the prototype, the determining moment is the air velocity along the hearth channels, while the air velocity in the wall channels is the same, this leads to an excess of air flow. With the introduction of new structural elements of the graphitization furnace according to the invention, the air velocity in the wall channels will be decisive, its value is much less than that of the prototype. And in the hearth channels, the air speed will automatically be twice as high. This helps to reduce the total air flow during the organization of cooling walls and the hearth of the graphitization furnace.

Сущность предлагаемого изобретения заключается во введении стеновых воздушных коллекторов в нижней части каналов боковых стен печи графитации, объединяющих все воздушные каналы каждой из стен, а в подинные каналы введены специальные перекрывающие элементы, обеспечивающие в половине из них, чередующихся через один или несколько, движение воздуха по каналу слева направо с выходом его в воздушный коллектор правой стены, а в другой половине каналов - движение воздуха справа налево с выходом в воздушный коллектор левой стены.The essence of the invention consists in the introduction of wall air collectors in the lower part of the channels of the side walls of the graphitization furnace, combining all the air channels of each wall, and special overlapping elements are introduced into the bottom channels, providing air movement in half of them, alternating through one or more the channel from left to right with its exit to the air collector of the right wall, and in the other half of the channels - the movement of air from right to left with access to the air collector of the left wall.

Принципиальная схема печи графитации по прототипу представлена на рис.1. Печь состоит из пода 1, имеющего поперечно расположенные в нем каналы охлаждения 3 и отверстия посередине 10, соединяющие каналы охлаждения с подовым воздушным коллектором 12. Воздушный коллектор 12 соединен с атмосферой входным воздушным каналом 2, печь имеет боковые стены 4 и 9 с расположенными в них каналами охлаждения, которые последовательно соединены с соответствующими им каналами охлаждения пода 3. Печь имеет также торцевые стены с встроенными в них графитовыми токоподводами. Печь накрывают герметично зонтом 6, соединенным выходным каналом 7 с дымососом 11. Внутри печи располагается керн 5, в котором размещены графитируемые материалы (обожженные заготовки электродов или конструкционных графитовых материалов), окруженные со всех сторон теплоизоляционным мелкодисперсным углеродным материалом 8. Питание печи осуществляется через графитовые токоподводы, встроенные в торцевые стены.The schematic diagram of a graphitization furnace according to the prototype is shown in Fig. 1. The furnace consists of a hearth 1 having cooling channels 3 transversely disposed in it and openings in the middle 10 connecting cooling channels to the hearth air collector 12. The air collector 12 is connected to the atmosphere by the air inlet 2, the furnace has side walls 4 and 9 with them located cooling channels, which are connected in series with the corresponding cooling channels for the hearth 3. The furnace also has end walls with graphite current leads built into them. The furnace is covered hermetically with an umbrella 6, connected by the outlet channel 7 to the smoke exhaust 11. Inside the furnace there is a core 5 in which graphite materials are placed (burnt blanks of electrodes or structural graphite materials), surrounded on all sides by insulating finely dispersed carbon material 8. The furnace is fed through graphite current leads embedded in end walls.

При работе печи в керне 5 выделяется тепло при прохождении через него тока. Тепло распространяется через теплоизоляцию 8 и разогревает стены 4 и 9, а также под 1. Охлаждение стен и пода печи осуществляется следующим образом. Воздух через входной канал, расположенный чаще всего за пределами цеха, особенно для большегрузных печей, поступает в сборный подподовый коллектор 12. Через отверстия 10 в центральной части пода 1 воздух попадает в поперечные подинные воздушные каналы 3.When the furnace is in the core 5, heat is generated when a current passes through it. Heat is distributed through thermal insulation 8 and heats the walls 4 and 9, as well as under 1. The walls and the hearth of the furnace are cooled as follows. Air through the inlet channel, most often located outside the workshop, especially for heavy furnaces, enters the pre-sub-collector 12. Through holes 10 in the central part of the hearth 1, air enters the transverse bottom air channels 3.

Половина объема этого воздуха попадает в соответствующие каналы правой стены 9, а другая половина - в каналы левой стены 4. Из охлаждающих каналов боковых стен печи воздух попадает в подзонтовое пространство 6, где смешивается с газами, выделяющимися из керна 5 и теплоизоляции 8. В основном это окислы углерода (СО, СО₂), а также окислы серы и другие вредные газы. Из-под зонта 6 эта смесь через выходной канал 7 отсасывается дымососом 11 и направляется в газоочистные сооружения.Half of the volume of this air enters the corresponding channels of the right wall 9, and the other half into the channels of the left wall 4. From the cooling channels of the side walls of the furnace, the air enters the sub-umbrella space 6, where it mixes with the gases released from the core 5 and thermal insulation 8. Basically these are carbon oxides (СО, СО ₂ ), as well as sulfur oxides and other harmful gases. From under the umbrella 6, this mixture is sucked off by the exhaust fan 11 through the outlet channel 7 and sent to the gas treatment facilities.

Новые элементы конструкции печи представлены на рис.2 и рис.3 для двух различных направлений движения воздуха по подинным каналам.New furnace design elements are presented in Fig. 2 and Fig. 3 for two different directions of air movement along the bottom channels.

На рис.2: вход из подинного канала 3 в выполненный в нижней части левой стены 4 воздушный коллектор 13 закрыт перекрывающими элементами 15 на половине чередующихся через один или несколько подинных каналов 3, а с правой стороны вход в эти же каналы из подинного коллектора 12 также закрыт перекрывающими элементами 16.In Fig. 2: the entrance from the bottom channel 3 to the air collector 13 made in the lower part of the left wall 4 is closed by overlapping elements 15 half-alternating through one or more bottom channels 3, and on the right side the entrance to the same channels from the bottom collector 12 is also closed by overlapping elements 16.

Воздушные коллекторы 13 и 14 представляют собой продольные каналы в нижней части стен печи, соединяющие все вертикальные воздушные охлаждающие каналы стен печи.The air collectors 13 and 14 are longitudinal channels in the lower part of the furnace walls, connecting all the vertical air cooling channels of the furnace walls.

Перекрывающие элементы 15 и 16 выполнены из огнеупорного материала в виде специальных заглушек, устанавливаемых в соответствующие каналы стен и подины печи в процессе их монтажа.The overlapping elements 15 and 16 are made of refractory material in the form of special plugs installed in the corresponding channels of the walls and hearths of the furnace during installation.

В этом случае воздух через входной канал 2 поступает в подинный коллектор 12, откуда через отверстия в поде слева поступает в половину подинных каналов 3, движется по каналам слева направо и через открытые отверстия справа поступает в воздушный коллектор правой стены 14 и равномерно распределяется по всем воздушным каналам 9 правой стены.In this case, air through the inlet channel 2 enters the bottom collector 12, from where it enters half of the bottom channels 3 through the openings in the left hearth, moves through the channels from left to right and through the open holes to the right enters the air collector of the right wall 14 and is evenly distributed over all channels 9 of the right wall.

На рис.3: вход в воздушный коллектор 14 правой стены 9 закрыт перекрывающими элементами 16 на другой половине чередующихся через один или несколько подинных каналов 3, а с левой стороны этих же каналов 3 вход в них из подинного коллектора 12 закрыт перекрывающими элементами 15.In Fig. 3: the entrance to the air collector 14 of the right wall 9 is closed by overlapping elements 16 on the other half alternating through one or more bottom channels 3, and on the left side of the same channels 3, the entrance to them from the bottom collector 12 is closed by overlapping elements 15.

В этом случае воздух снаружи печи по входному каналу 2 поступает в подинный коллектор 12, откуда через отверстия в поде справа поступает в другую половину подинных каналов 3, движется по каналам справа налево и через открытые отверстия слева поступает в воздушный коллектор 13 левой стены и равномерно распределяется по всем воздушным каналам 4 левой стены.In this case, the air outside the furnace through the inlet channel 2 enters the bottom collector 12, from where it enters the other half of the bottom channels 3 through the openings in the hearth from the right, moves through the channels from right to left and through the open holes from the left into the air collector 13 of the left wall and is evenly distributed through all air channels 4 of the left wall.

Таким образом, введение в конструкцию печи графитации новых элементов, а именно воздушных коллекторов в нижней части боковых стен и перекрывающих элементов обеспечивает нужное направление движения воздуха по подинным каналам. Экономия подачи охлаждающего агента (воздуха) по сравнению с прототипом на одну кампанию графитации составляет 30-55%.Thus, the introduction of new elements into the design of the graphitization furnace, namely, air collectors in the lower part of the side walls and overlapping elements, provides the necessary direction of air movement along the bottom channels. The saving of the supply of cooling agent (air) in comparison with the prototype for one graphitization campaign is 30-55%.

Claims

An electric graphitization furnace containing, under, end walls with graphite current leads embedded in them, a sealed umbrella connected by an exhaust duct to a smoke exhaust, a core, in which graphitized materials are placed, surrounded by heat insulating bed on all sides, cooled air ducts of the side walls that are connected in series with the other, and cooled bottom channels, characterized in that in the lower part of the air channels of the side walls are made air collectors that combine all the wall channels of each walls, and in the bottom channels, overlapping elements are installed to ensure in half of them, alternating through one or more, air movement along the channel from left to right with its exit to the air collector of the right wall, and in the other half - air movement from right to left with access to the air collector of the left wall.