[發明專利]一種石墨化爐強制冷卻方式

在審

• 申請號: 201410146640.3
• 申請日: 2014-04-13
• 公開（公告）號: CN103925801A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 張茂勇
• 申請（專利權）人: 張茂勇
• 主分類號: F27D9/00
• 分類號: F27D9/00;C01B31/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于石墨化爐和工業余熱回收利用領域，特別涉及一種石墨化爐強制冷卻方式。

背景技術

石墨化爐用于生產煉鋼炭素陽極材料、電池負極材料、碳纖維、石墨導熱材料、坩堝、滲碳劑、碳復合材料等特殊碳材料產品，通常一座窯爐生產線包括多個相同的爐體單元，現有舊爐型每個爐體橫向由外到內分為三層：粘土磚外墻約0.5m，煅后焦保溫層約0.8m，爐芯層為被加工物料層及其填充料（煅后石油焦）。操作流程為：裝爐——通電加熱并將物料加熱到2800℃以上——保溫——冷卻——出爐，現狀操作周期為15～20天，其中通電加熱時間約2～3天，保溫約1～2天，冷卻約8～11天，出爐、裝爐約2～4天。采用一套變壓器每次只能針對一臺爐體進行加熱，屬間歇作業方式，其中平均電加熱功率約7000kW，每爐耗電量約35萬kWh，因此能耗很大，屬于高耗能、高污染、高排放的“三高”工業部門。

石墨化爐冷卻方式采用周圍空氣自然降溫，耗時較長。如按每條生產線包括9臺爐體、每爐平均每年生產20爐特碳制品計算，每條生產線合計出爐180臺次，則每條生產線全年耗電量可達6300萬kWh，如按電價0.9元/kWh計算，折合電費成本可達5670萬元。這種舊有石墨化爐爐型已經落后，屬高能耗作業方式。

傳統的自然冷卻式石墨化爐的爐體結構如圖1所示，其中石墨化爐的冷卻過程依靠外墻外部與周圍環境空氣之間的自然冷卻，因此其冷卻速度很慢、冷卻時間達8～10天以上，大大影響了生產周期及生產線的產能。

國外日本開發了新型的連續式作業的石墨化爐，待加工物料緩慢移動加熱，有效降低了散熱散失，節省了電費，但是其問題在于其物料溫度最高只能加熱到約2500℃，達不到2800℃以上的要求，使得其加工產品的質量和種類不及就是靜態加熱爐型，因此并未在產業內規模推廣。

綜上所述，目前該領域尚沒有即可保證產品高質量、又避免耗費大量電力和散失大量余熱能的爐型，是一種落后的生產方式。

因此，有必要探尋全新的石墨化爐冷卻方式的設計方案及其結構，以達到大幅縮短冷卻時間、提高生產線產能的目的。

發明內容

本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種石墨化爐強制冷卻方式，創造性地采用在超高溫爐體內部設置空氣冷卻裝置的特殊取熱方式，將石墨化爐的冷卻方式由現狀自然冷卻改造為強制冷卻結構。

本發明的具體描述是：一種石墨化爐強制冷卻方式，其中石墨化爐7為長方體爐型結構，由外向內分別為外墻1、保溫層2和爐芯3，其特征在于，所述的石墨化爐強制冷卻方式采用強制冷卻換熱裝置對爐芯3的物料進行快速冷卻，強制冷卻換熱裝置由一組或多組高溫型冷卻盤管和風機和連接管路組成，其中冷卻盤管6內埋在石墨化爐7內的保溫層2內部，靠近外墻1的內壁面并沿高度方向成排布置，其中冷卻盤管6的進風口與進風集管10相連，進風集管10與進風總管9相連，進風總管9通過風機8與進風B相連，冷卻盤管6的出風口與出風集管4相連，出風集管4與出風總管5相連，出風總管5與出風A相連，當石墨化爐的工藝生產過程接入到工藝冷卻階段時，啟動風機8，將冷卻氣體送入到冷卻盤管6并與管外的保溫層2的物料和更遠處的爐芯3的物料進行強制冷卻換熱，冷卻氣體被加熱后通過出風集管4和出風總管5排出。

冷卻盤管6在每一側外墻附近的豎向排數為1排或2排，當為2排時采用叉排結構布置，采用不銹鋼圓管結構，內部換熱介質為空氣或者氮氣。必要時石墨化爐7的爐底粘土磚11的上部空間也可設置冷卻盤管6，以增強冷卻效果。

本發明的特點及有益效果：將原有石墨化爐采用周圍環境空氣自然冷卻方式改為采用強制冷卻方式，從而大幅縮短冷卻時間，加快生產周期，提高單位產能，預計可將冷卻時間縮短為3～5天左右，從而可使石墨化生產周期由15～20天縮短到10～12天，可提高產能50%～70%，屬于石墨化化產品生產領域的具有跨越式意義的重大技術進步，具有重要的節能效益和經濟效益。

附圖說明

圖1是采用周圍空氣自然冷卻方式的傳統的石墨化爐結構示意圖。

圖2是本發明所采用的石墨化爐強制冷卻方式的實施例結構示意圖。

圖3是本發明所采用的石墨化爐強制冷卻方式的實施例縱向截面示意圖。

圖1、2、3中各部件編號與名稱如下。

外墻1、保溫層2、爐芯3、出風集管4、出風總管5、冷卻盤管6、石墨化爐7、風機8、進風總管9、進風集管10、爐底粘土磚11、爐底通風槽12、出風A、進風B。

具體實施方式