[发明专利]一种石墨化炉强制冷却方式

说明书

技术领域

本发明属于石墨化炉和工业余热回收利用领域，特别涉及一种石墨化炉强制冷却方式。

背景技术

石墨化炉用于生产炼钢炭素阳极材料、电池负极材料、碳纤维、石墨导热材料、坩埚、渗碳剂、碳复合材料等特殊碳材料产品，通常一座窑炉生产线包括多个相同的炉体单元，现有旧炉型每个炉体横向由外到内分为三层：粘土砖外墙约0.5m，煅后焦保温层约0.8m，炉芯层为被加工物料层及其填充料（煅后石油焦）。操作流程为：装炉——通电加热并将物料加热到2800℃以上——保温——冷却——出炉，现状操作周期为15～20天，其中通电加热时间约2～3天，保温约1～2天，冷却约8～11天，出炉、装炉约2～4天。采用一套变压器每次只能针对一台炉体进行加热，属间歇作业方式，其中平均电加热功率约7000kW，每炉耗电量约35万kWh，因此能耗很大，属于高耗能、高污染、高排放的“三高”工业部门。

石墨化炉冷却方式采用周围空气自然降温，耗时较长。如按每条生产线包括9台炉体、每炉平均每年生产20炉特碳制品计算，每条生产线合计出炉180台次，则每条生产线全年耗电量可达6300万kWh，如按电价0.9元/kWh计算，折合电费成本可达5670万元。这种旧有石墨化炉炉型已经落后，属高能耗作业方式。

传统的自然冷却式石墨化炉的炉体结构如图1所示，其中石墨化炉的冷却过程依靠外墙外部与周围环境空气之间的自然冷却，因此其冷却速度很慢、冷却时间达8～10天以上，大大影响了生产周期及生产线的产能。

国外日本开发了新型的连续式作业的石墨化炉，待加工物料缓慢移动加热，有效降低了散热散失，节省了电费，但是其问题在于其物料温度最高只能加热到约2500℃，达不到2800℃以上的要求，使得其加工产品的质量和种类不及就是静态加热炉型，因此并未在产业内规模推广。

综上所述，目前该领域尚没有即可保证产品高质量、又避免耗费大量电力和散失大量余热能的炉型，是一种落后的生产方式。

因此，有必要探寻全新的石墨化炉冷却方式的设计方案及其结构，以达到大幅缩短冷却时间、提高生产线产能的目的。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种石墨化炉强制冷却方式，创造性地采用在超高温炉体内部设置空气冷却装置的特殊取热方式，将石墨化炉的冷却方式由现状自然冷却改造为强制冷却结构。

本发明的具体描述是：一种石墨化炉强制冷却方式，其中石墨化炉7为长方体炉型结构，由外向内分别为外墙1、保温层2和炉芯3，其特征在于，所述的石墨化炉强制冷却方式采用强制冷却换热装置对炉芯3的物料进行快速冷却，强制冷却换热装置由一组或多组高温型冷却盘管和风机和连接管路组成，其中冷却盘管6内埋在石墨化炉7内的保温层2内部，靠近外墙1的内壁面并沿高度方向成排布置，其中冷却盘管6的进风口与进风集管10相连，进风集管10与进风总管9相连，进风总管9通过风机8与进风B相连，冷却盘管6的出风口与出风集管4相连，出风集管4与出风总管5相连，出风总管5与出风A相连，当石墨化炉的工艺生产过程接入到工艺冷却阶段时，启动风机8，将冷却气体送入到冷却盘管6并与管外的保温层2的物料和更远处的炉芯3的物料进行强制冷却换热，冷却气体被加热后通过出风集管4和出风总管5排出。

冷却盘管6在每一侧外墙附近的竖向排数为1排或2排，当为2排时采用叉排结构布置，采用不锈钢圆管结构，内部换热介质为空气或者氮气。必要时石墨化炉7的炉底粘土砖11的上部空间也可设置冷却盘管6，以增强冷却效果。

本发明的特点及有益效果：将原有石墨化炉采用周围环境空气自然冷却方式改为采用强制冷却方式，从而大幅缩短冷却时间，加快生产周期，提高单位产能，预计可将冷却时间缩短为3～5天左右，从而可使石墨化生产周期由15～20天缩短到10～12天，可提高产能50%～70%，属于石墨化化产品生产领域的具有跨越式意义的重大技术进步，具有重要的节能效益和经济效益。

附图说明

图1是采用周围空气自然冷却方式的传统的石墨化炉结构示意图。

图2是本发明所采用的石墨化炉强制冷却方式的实施例结构示意图。

图3是本发明所采用的石墨化炉强制冷却方式的实施例纵向截面示意图。

图1、2、3中各部件编号与名称如下。

外墙1、保温层2、炉芯3、出风集管4、出风总管5、冷却盘管6、石墨化炉7、风机8、进风总管9、进风集管10、炉底粘土砖11、炉底通风槽12、出风A、进风B。

具体实施方式