專利名稱：豎式高溫連續(xù)石墨化爐及其冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及加熱爐領域，尤其涉及一種豎式高溫連續(xù)石墨化爐及其冷卻系 統(tǒng)。
背景技術：
目前石墨化爐大多是傳統(tǒng)的艾奇遜爐，艾奇遜爐是臥式結構，屬于敞開式爐體結 構。碳素材料在經過2200 2500°C的高溫石墨化后，需要冷卻到自然溫度；石墨化爐 在進行2200 2500°C的高溫石墨化生產后，爐體需要冷卻，以進行下一次生產?，F(xiàn)在對艾奇遜爐的冷卻方式是采用人工潑水降溫方式，此種方式工人勞動強度 大，而且降溫過程產生的二氧化碳氣體無組織排放，對環(huán)境影響大。而新型封閉式艾奇遜 爐，在爐底設置若干通風通道，待產品石墨化后停爐，由其自然冷卻，再經冷卻后出爐。此種 冷卻方式影響了石墨化爐的連續(xù)生產，造成生產效率低下等問題，缺乏推廣性。

實用新型內容本實用新型旨在提供一種豎式連續(xù)高溫石墨化爐的冷卻系統(tǒng)，以解決上述問題。根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種豎式高溫連續(xù)石墨化爐的冷卻系統(tǒng)，豎 式高溫連續(xù)石墨化爐具有爐體，爐體上設有上部電極、下部電極；上部電極和下部電極之間 形成高溫區(qū)，其特征在于，冷卻系統(tǒng)包括與爐體連接的冷卻區(qū)、與冷卻區(qū)連接的水冷裝置以 及與水冷裝置連接的冷卻水塔、循環(huán)水池，冷卻區(qū)位于爐體下方。進一步地，水冷裝置包括周邊冷卻裝置和中央冷卻裝置，中央冷卻裝置安裝在豎 式高溫連續(xù)石墨化爐高溫區(qū)的下方中央；周邊冷卻裝置圍繞中央冷卻裝置設置。進一步地，中央冷卻裝置呈柱狀垂直地設置在爐體的中軸線上。進一步地，周邊冷卻裝置圍繞爐體的中軸線設置在爐體的內壁上；周邊冷卻裝置 包括依次呈上下排布的第一個周邊冷卻裝置、第二個周邊冷卻裝置以及第三個周邊冷卻裝 置。進一步地，冷卻系統(tǒng)還包括與第一個周邊冷卻裝置連接的環(huán)形冷水盤，環(huán)形冷水 盤位于第一個周邊冷卻裝置的進水口和出水口之間，并位于高溫區(qū)與中央冷卻裝置之間。進一步地，冷卻系統(tǒng)還包括高溫緩沖區(qū)，冷卻區(qū)通過所述高溫緩沖區(qū)與所述爐體 連接。進一步地，環(huán)形冷水盤的外周周長等于豎式高溫連續(xù)石墨化爐高溫緩沖區(qū)的底部 橫截面圓的周長。進一步地，爐體上安裝有出水口，出水口連接冷卻水塔，冷卻水塔連接循環(huán)水池， 循環(huán)水池連接水冷裝置。進一步地，高溫緩沖區(qū)為柱形，柱形的高度為爐體高度的20%至80%。根據(jù)本實用新型的另一個方面，還提供了一種豎式連續(xù)高溫石墨化爐，其包括爐體、上部電極、下部電極以及前面所述的冷卻系統(tǒng)，豎式高溫連續(xù)石墨化爐具有進料口、出 料口 ；爐體設計為豎式圓柱型結構；進料口、出料口分別位于豎式高溫連續(xù)石墨化爐的上 端、下端；上部電極位于爐體的頂部，下部電極位于爐體的底部，上部電極和下部電極之間 設計為下部橫截面積大于上部橫截面積的傘形電場或錐臺形電場。由于豎式高溫連續(xù)石墨化爐具有冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)包括設置在爐體下方的冷卻 區(qū)、水冷裝置，以及與水冷裝置連接的冷卻水塔、循環(huán)水池，這種成系統(tǒng)的冷卻方式冷卻功 能穩(wěn)定，冷卻速度塊，不需人工潑水，所以克服了采用人工潑水的冷卻方式勞動強度大，工 作效率低的缺點，也克服了現(xiàn)有的自然冷卻的方式冷卻時間長的缺點，進而達到了采用密 閉的循環(huán)冷卻水對石墨化產品和石墨化爐進行降溫，節(jié)約水資源；不會產生二氧化碳等有 害氣體，環(huán)保效果明顯的效果。

附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，本實用新型的 示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖 中圖1是根據(jù)本實用新型的示意性實施例的石墨化爐的爐體結構示意圖；圖2是根據(jù)本實用新型的示意性實施例的石墨化爐的冷卻系統(tǒng)結構示意圖；圖3是根據(jù)本實用新型的示意性實施例的石墨化爐的冷卻系統(tǒng)的水冷裝置的結 構示意圖；以及圖4是根據(jù)本實用新型的示意性實施例的石墨化爐的整體結構示意圖。標號說明爐體1，冷卻區(qū)3，進料口 4，出料口 5，上部電極6，下部電極7，傘形電 場或錐臺形電場8，高溫緩沖區(qū)9，上料裝置13，脫塵裝置14，脫硫裝置15，煙道16，煙道口 161，布料裝置20，原料30，冷卻水塔33，循環(huán)水池35，第一個周邊冷卻裝置371，第二個周 邊冷卻裝置372，第三個周邊冷卻裝置373，中央冷卻區(qū)374，第一個周邊冷卻裝置的出水口 376，第二個周邊冷卻裝置的出水口 377，第一個周邊冷卻裝置的進水口 378，閥門379，環(huán)形 冷水盤38，冷卻水管39，出料裝置41，導料管45，原料下落區(qū)60。
具體實施方式
下面將參考附圖并結合實施例，來詳細說明本實用新型。參見圖1，本實用新型具體實施方式
如下一種豎式高溫連續(xù)石墨化爐的冷卻系統(tǒng)，用于冷卻從豎式高溫連續(xù)石墨化爐的爐 體1出來的高溫產品，爐體1內設有上部電極6、下部電極7、爐體1的頂端具有進料口 4， 豎式高溫連續(xù)石墨化爐的底端具有出料口 5 ；上部電極6和下部電極7之間形成高溫區(qū)8， 冷卻系統(tǒng)包括設置在爐體下方的冷卻區(qū)3，以冷卻從爐體1的高溫區(qū)8中出來的高溫產品， 與冷卻區(qū)3連接的水冷裝置以及與水冷裝置連接的冷卻水塔33、循環(huán)水池35、水泵等部件。 冷卻區(qū)3設置在高溫區(qū)8下方，例如位于下部電極7和出料口 5之間。水冷裝置可以包括 冷卻水管39、閥門379等部件。冷卻區(qū)3的形狀可以為柱形，這樣便于制作，冷卻區(qū)3的直徑可以小于爐體1的直 徑，其中，冷卻區(qū)3的直徑可以為爐體1的直徑的40 %至70 %，例如為40 %、50 %、60 %或70%。冷卻區(qū)3的高度可以為爐體1的高度的70%至120%，以達到不同的冷卻效果。由于豎式高溫連續(xù)石墨化爐具有冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)包括設置在爐體下方的冷卻 區(qū)、水冷裝置、以及與水冷裝置連接的冷卻水塔、循環(huán)水池，這種成系統(tǒng)的冷卻方式冷卻功 能穩(wěn)定，冷卻速度塊，不需人工潑水，所以克服了采用人工潑水的冷卻方式勞動強度大，工 作效率低的缺點，也克服了現(xiàn)有的自然冷卻的方式冷卻時間長的缺點，進而達到了采用密 閉的循環(huán)冷卻水對石墨化產品和石墨化爐進行降溫，節(jié)約水資源；不會產生二氧化碳等有 害氣體，環(huán)保效果明顯的效果。進一步地，如圖2所示，水冷裝置包括周邊冷卻裝置和中央冷卻裝置374，中央冷 卻裝置374安裝在豎式高溫連續(xù)石墨化爐高溫區(qū)8的下方中央，通常安裝在下部電極7的 正下方；例如，設置在冷卻區(qū)中，周邊冷卻裝置也設置在冷卻區(qū)中并圍繞中央冷卻裝置設 置，通常，周邊冷卻裝置由設置在豎式高溫連續(xù)石墨化爐冷卻區(qū)部分的爐壁的內壁和外壁 之間的環(huán)形冷卻水管形成。周邊冷卻裝置例如可以將中央冷卻裝置374包圍在其中。通過 周邊冷卻裝置和中央冷卻裝置374可使爐體內形成兩個區(qū)域，兩個層次的冷卻，周邊冷卻 裝置主要用于冷卻外圍的高溫產品，中央冷卻裝置374主要用于冷卻爐體中心處的高溫產
P
ΡΠ O進一步地，中央冷卻裝置374呈柱狀或大體柱狀，垂直地設置在爐體的中軸線上。 這樣的形狀能夠對應爐體1內的高溫產品的分布形狀，能冷卻高溫產品中溫度較高的部 分，以使最后出來的產品溫度達到均勻和一致。進一步地，如圖3所示，周邊冷卻裝置圍繞爐體的中軸線設置在爐體的內壁上，這 樣，可以有較大的冷卻面積和區(qū)域，而且設置均勻、規(guī)則，便于產品的均勻冷卻；周邊冷卻裝 置包括依次呈上下排布的第一個周邊冷卻裝置371、第二個周邊冷卻裝置372以及第三個 周邊冷卻裝置373。各個周邊冷卻裝置由冷卻水管39及其他冷卻部件，例如閥門379等連 接構成。各個周邊冷卻裝置之間要保留合適的間隔，以進行分步驟冷卻，提高冷卻效率，節(jié) 約用水。這種分層次的周邊冷卻裝置減少了冷卻水管的設置，降低了成本，提高了冷卻效 率，而且，冷卻系統(tǒng)可以對爐體中的各個方位加熱后的產品進行冷卻，使得產品之間冷卻均 勻。進一步地，冷卻系統(tǒng)還包括與第一個周邊冷卻裝置371連接的環(huán)形冷水盤38，環(huán) 形冷水盤38位于第一個周邊冷卻裝置的進水口 378和出水口 376之間，并位于高溫區(qū)8與 中央冷卻裝置374之間。環(huán)形冷水盤38具有比普通的冷卻水管更大的冷卻面積，適合冷卻 溫度較高的高溫產品，其設置在高溫區(qū)8與中央冷卻裝置374之間，能夠首先冷卻從高溫區(qū) 8出來的高溫產品，從而使從高溫區(qū)8出來的高溫產品得到大幅的降溫，然后再經過第二個 周邊冷卻裝置372以及第三個周邊冷卻裝置373以中央冷卻裝置374進行進一步的細致冷 卻。這樣，冷卻層次分明，冷卻分工明確，提高了冷卻效率，優(yōu)化了冷卻效果。爐體1上安裝有出水口，例如，第一個周邊冷卻裝置371的出水口 376、第二個周邊 冷卻裝置372的出水口 377。出水口連接冷卻水塔33，冷卻水塔33連接循環(huán)水池35，循環(huán) 水池35連接冷卻裝置，冷卻區(qū)設置在豎式高溫連續(xù)石墨化爐出料口的上方。這樣，可以循 環(huán)用水，節(jié)約用水量。冷卻水從第一個周邊冷卻裝置371的進水口 378進入，流經環(huán)形冷水盤38，然后從 第一個周邊冷卻裝置371的出水口 376離開爐體1，通過冷卻水塔35到循環(huán)水池33，再回到進水口 378循環(huán)。與此類似，冷卻水從第二個周邊冷卻裝置372的進水口(圖中未示出)流經第二 個周邊冷卻裝置372中的冷卻水管，從第二個周邊冷卻裝置372的出水口 377離開爐體1， 通過冷卻水塔35到循環(huán)水池33，再回到進水口循環(huán)。冷卻水從第三個周邊冷卻裝置373的進水口(圖中未示出)流經第三個周邊冷卻 裝置373中的冷卻水管，從第三個周邊冷卻裝置373的出水口(圖中未示出)離開爐體1， 通過冷卻水塔35到循環(huán)水池33，再回到第三個周邊冷卻裝置373的進水口循環(huán)；冷卻水從中央冷卻裝置374的進水口(圖中未示出)流經中央冷卻裝置374中的 冷卻水管，從中央冷卻裝置374的出水口(圖中未示出)離開爐體1，通過冷卻水塔35到循 環(huán)水池33，再回到中央冷卻裝置374的進水口循環(huán)。如圖2和圖3所示，以上四個冷卻裝置可以進行獨立的循環(huán)，互不影響，這樣，可以 增加冷卻的安全系數(shù)，可以防止其中的部分冷卻裝置出現(xiàn)不能正常運轉的情況時，其他冷 卻裝置能夠進行冷卻。進一步地，冷卻系統(tǒng)還包括高溫緩沖區(qū)9，冷卻區(qū)3通過所述高溫緩沖區(qū)與爐體1 連接。高溫緩沖區(qū)9位于冷卻區(qū)3與爐體1之間，例如，設置在下部電極7與出料口 5之 間。高溫緩沖區(qū)9通常為柱形空間，這個空間要起到對高溫產品初步的冷卻作用，這種冷卻 不需冷卻系統(tǒng)，而是依靠爐體的上下溫差來實現(xiàn)。高溫產品自然下落到高溫緩沖區(qū)9，高溫 緩沖區(qū)9的柱形空間的高度要根據(jù)實際需要來確定，例如，柱形空間的高度為爐體高度的 20%至80%，優(yōu)選地為50%至80%，例如為70%，80%。這樣，冷卻水不與下部電極7直接 接觸，保護了下部電極7，防止爐體爆炸，而且降低了高溫產品的溫度，減少了后序的冷卻過 程的用水量，有效節(jié)約水資源，明顯減少環(huán)境污染。高溫緩沖區(qū)9也可以做成柱形，其直徑可以為爐體1的直徑的50%至90%，例如 為50 %、50 %、60 %或70 %、80 %或90 %。如圖1和圖2所示，爐體1、高溫緩沖區(qū)9和冷卻 區(qū)3依次連接，而且直徑依次減小，這樣，便于冷卻。進一步地，環(huán)形冷水盤38的外周周長等于豎式高溫連續(xù)石墨化爐高溫緩沖區(qū)9的 底部橫截面圓的周長。這樣，冷卻環(huán)形冷水盤38的冷卻面積較大，冷卻區(qū)域較廣。當然，冷 卻環(huán)形冷水盤38還可以增加環(huán)形截面積，以提高冷卻強度。如附圖4所示，根據(jù)本實用新型的另一個方面，還提供了一種豎式連續(xù)高溫石墨 化爐，其包括爐體1、位于爐體1內的上部電極6、下部電極7，以及前面所述的冷卻系統(tǒng)，豎 式高溫連續(xù)石墨化爐具有進料口 4、出料口 5 ；爐體設計為豎式圓柱型結構；進料口 4、出料 口 5分別位于豎式高溫連續(xù)石墨化爐的上端、下端；上部電極6位于爐體1的頂部，例如，上 部電極6的上端設置在爐體1的頂端之上以進行連接電源，上部電極6的下端設置在爐體 1的頂端之下，通常位于進料口 4下方，下部電極位于爐體的底部，上部電極6和下部電極7 之間設計為下部橫截面積大于上部橫截面積的傘形電場或錐臺形電場。上部電極6和下部 電極7可設置為豎直設置的柱狀上部電極6和水平放置的環(huán)形下部電極7，以形成下部橫截 面積大于上部橫截面積的傘形電場或錐臺形電場8。爐體1為圓柱形結構，其相對敞口式的現(xiàn)有的加熱爐可以為封閉的，或者說至少 爐體1的側面是封閉的，即除了進料口 4以及其他必要的連接件之外，沒有其他使雜質進入 的通道，以防止除原料外的雜質進入爐體，從而保證產品的純度。進料口 4位于爐體1的頂部中央，進料口 4上可以設有蓋子以蓋住爐體，出料口 5位于爐體1的底部中央。進料口 4 的橫截面面積大于上部電極6的橫截面面積，使原材料均勻依附上部電極6的表面進入爐 體1，有效降低上部電極導熱溫度。進一步地，進料口 4與爐體1形成倒傘形或倒錐臺形的原料下落區(qū)60。如圖1所 示，進料口 4上設有導料裝置，例如導料板或導料管，本專利中采用導料管45，爐體1上可以 設有多個進料口 4，例如，三個，四個，五個，六個等，導料管45斜向設置在進料口 4上，導料 管45的方向與爐體1的中軸線形成銳角，以使進料口 4與爐體1形成倒傘形或倒錐臺形的 原料下落區(qū)60。這樣，便于加料。原料通過進料口 4下落到倒傘形或倒錐臺形的原料下落 區(qū)60，倒傘形或倒錐臺形的原料下落區(qū)60與傘形或錐臺形的高溫區(qū)8的形狀相對應。從上 至下，原料下落的截面逐漸增大，例如，原料下落的截面開始為傘的尖部，隨后原料下落的 截面為傘的中部截面，而高溫區(qū)8的截面逐漸也逐漸增大，開始為傘的尖部，隨后為傘的中 部截面，因此，原料下落的截面與高溫區(qū)8的截面吻合，最大限度的利用了電極的能量，能 量浪費小，因而可以大量節(jié)約用電，降低成本，其用電量如后面的表2所示。這種豎式高溫連續(xù)石墨化爐的上部電極6采與下部電極7之間形成傘形高溫區(qū) 域，與原材料下落形成的自然形狀以及區(qū)域分布相符合，與物體自然流動規(guī)律相一致，使 原材料必須經過高溫石墨化區(qū)域出料，確保了每個區(qū)域的原材料在下落過程中都能得到加 熱，因而原材料受熱均勻，保證了產品品質。而且，這種豎式高溫連續(xù)石墨化爐還采用前面 所述的冷卻系統(tǒng)，也具有前面所述的冷卻系統(tǒng)的主要效果，即1、采用垂直放置的柱狀中央冷卻裝置和三個周邊冷卻裝置組成的冷卻系統(tǒng)，實現(xiàn) 多方位多角度地同時降溫，降溫速度快效果好；2、四個冷卻裝置構成的冷卻區(qū)域與豎式高溫連續(xù)石墨化爐高溫區(qū)在結構上完全 分離開來，則確保冷卻區(qū)域和高溫區(qū)域的功能效果不互相影響；3、采用密閉的循環(huán)冷卻水對石墨化產品和石墨化爐進行降溫，節(jié)約水資源；不會 產生二氧化碳等有害氣體，環(huán)保效果明顯。參見圖4，本實用新型的豎式高溫連續(xù)石墨化爐還可包括將原材料運送到進料口 4的上料裝置13，布料裝置20，上料裝置13可以設置在爐體1外部，例如設置在爐體1的上 方，上料裝置13采用液壓動力驅動，或者采用機械動力驅動都不影響本實用新型實施例的 實現(xiàn)。本實用新型的豎式高溫連續(xù)石墨化爐還包括煙道16以及與煙道16連接的脫硫裝置 15。出料裝置41設置在爐體1下方，其采用自動控制系統(tǒng)自動出料，例如采用液壓動 力驅動，或者采用機械動力驅動。本實用新型所說的原料30可以是煅后石油焦、電煅煤、工藝冶金焦、碳素材料以 及其它可石墨化的材料，都不影響本實用新型實施例的實現(xiàn)。生產過程中，形成的粉塵經脫塵裝置14排出爐外，產生的廢氣由與煙道16連接的 脫硫裝置15進行脫硫處理，由煙道口 161排出爐外，爐體煙道采用環(huán)形四孔形狀，增加了排 氣空間，有利于爐體內部的高溫廢氣完全導出。本實用新型豎式高溫連續(xù)石墨化爐可完成 碳素材料從上料、入料、預熱、石墨化、冷卻、出料、廢氣處理的全過程，安全適用、技術成熟、 產品質量穩(wěn)定并且節(jié)能減排。以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本
7領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則 之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求一種豎式高溫連續(xù)石墨化爐的冷卻系統(tǒng)，所述豎式高溫連續(xù)石墨化爐具有爐體，所述爐體上設有上部電極、下部電極；所述上部電極和所述下部電極之間形成高溫區(qū)，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)包括與所述爐體連接的冷卻區(qū)、與所述冷卻區(qū)連接的水冷裝置以及與所述水冷裝置連接的冷卻水塔、循環(huán)水池，所述冷卻區(qū)位于所述爐體下方。
2.根據(jù)權利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述水冷裝置包括周邊冷卻裝置和 中央冷卻裝置，所述中央冷卻裝置安裝在所述豎式高溫連續(xù)石墨化爐高溫區(qū)的下方中央； 所述周邊冷卻裝置圍繞所述中央冷卻裝置設置。
3.根據(jù)權利要求2所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述中央冷卻裝置呈柱狀垂直地設 置在所述爐體的中軸線上。
4.根據(jù)權利要求3所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述周邊冷卻裝置圍繞所述爐體的 中軸線設置在所述爐體的內壁上；所述周邊冷卻裝置包括依次呈上下排布的第一個周邊冷 卻裝置、第二個周邊冷卻裝置以及第三個周邊冷卻裝置。
5.根據(jù)權利要求4所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述第一個周邊冷卻裝置 連接的環(huán)形冷水盤，所述環(huán)形冷水盤位于所述第一個周邊冷卻裝置的進水口和出水口之 間，并位于所述高溫區(qū)與所述中央冷卻裝置之間。
6.根據(jù)權利要求5所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，還包括高溫緩沖區(qū)，所述冷卻區(qū)通過 所述高溫緩沖區(qū)與所述爐體連接。
7.根據(jù)權利要求6所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)形冷水盤的外周周長等于豎 式高溫連續(xù)石墨化爐高溫區(qū)的底部橫截面圓的周長。
8.根據(jù)權利要求7所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，爐體上安裝有出水口，所述出水口連 接冷卻水塔，所述冷卻水塔連接循環(huán)水池，所述循環(huán)水池連接所述水冷裝置。
9.根據(jù)權利要求8所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述高溫緩沖區(qū)為柱形，所述柱形的 高度為爐體高度的20 %至80 %。
10.一種豎式高溫連續(xù)石墨化爐，其特征在于，包括爐體、位于所述爐體中的上部電極 和下部電極，以及權利要求1至9中任一項所述的冷卻系統(tǒng)，所述豎式高溫連續(xù)石墨化爐具 有進料口、出料口 ；所述爐體設計為豎式圓柱型結構；所述進料口、所述出料口分別位于所述豎式高溫連續(xù)石墨化爐的上端、下端；所述上部電極位于所述爐體的頂部，所述下部電極位于所述爐體的底部，所述上部電 極和所述下部電極之間設計為下部橫截面積大于上部橫截面積的傘形電場或錐臺形電場。
專利摘要本實用新型提供了一種豎式高溫連續(xù)石墨化爐的冷卻系統(tǒng)，用于冷卻豎式高溫連續(xù)石墨化爐的爐體，爐體上設有上部電極、下部電極、進料口和出料口；上部電極和下部電極之間形成高溫區(qū)，冷卻系統(tǒng)包括設置在高溫區(qū)下方的水冷裝置，以及與水冷裝置連接的冷卻水塔、循環(huán)水池。本實用新型還提供了一種豎式連續(xù)高溫石墨化爐，其包括爐體、上部電極、下部電極以及前面所述的冷卻系統(tǒng)。本實用新型實現(xiàn)多方位多角度地同時降溫、降溫速度快、效果好。
文檔編號C01B31/04GK201647998SQ20102011147
公開日2010年11月24日 申請日期2010年2月10日 優(yōu)先權日2010年2月10日
發(fā)明者黎應和 申請人:黎應和