一種基于強制冷卻的石墨化爐余能利用方式的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于強制冷卻的石墨化爐余能利用方式，將石墨化爐的冷卻方式由自然冷卻改為強制冷卻，將石墨化產(chǎn)品冷卻過程中的余熱通過載熱氣體轉(zhuǎn)化為蒸汽并發(fā)電供熱，其中爐體內(nèi)設(shè)置冷卻盤管，冷卻盤管的進風(fēng)口與進風(fēng)集管相連，進風(fēng)集管通過冷卻風(fēng)機與余熱鍋爐相連，冷卻盤管的出風(fēng)口與出風(fēng)集管相連，出風(fēng)集管與余熱鍋爐相連，蒸汽進入汽輪機系統(tǒng)發(fā)電供熱。每條石墨化爐生產(chǎn)線包括多個獨立爐體，其冷卻過程對單個爐體是間歇式的，但生產(chǎn)線整體則可保證任一時點都有爐體冷卻，使余熱鍋爐總有高溫氣體進入、汽輪發(fā)電機組可連續(xù)工作。該新型石墨化爐冷卻工藝顯著提高了石墨化產(chǎn)品的產(chǎn)能、降低了綜合能耗，實現(xiàn)了石墨化生產(chǎn)工藝的大幅改進。
【專利說明】一種基于強制冷卻的石墨化爐余能利用方式
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石墨化爐和工業(yè)節(jié)能領(lǐng)域，特別涉及一種基于強制冷卻的石墨化爐余能利用方式。
【背景技術(shù)】
[0002]石墨化爐用于生產(chǎn)煉鋼炭素陽極材料、電池負(fù)極材料、碳纖維、石墨導(dǎo)熱材料、坩堝、滲碳劑、碳復(fù)合材料等特殊碳材料產(chǎn)品，通常一座窯爐生產(chǎn)線包括多個相同的爐體單元，現(xiàn)有舊爐型每個爐體橫向由外到內(nèi)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°C以上——保溫——冷卻——出爐，現(xiàn)狀操作周期為15?20天，其中通電加熱時間約2?3天,保溫約I?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(yè)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(yè)部門。
[0003]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(chǎn)線包括9臺爐體、每爐平均每年生產(chǎn)20爐特碳制品計算，每條生產(chǎn)線合計出爐180臺次，則每條生產(chǎn)線全年耗電量可達(dá)6300萬kWh，如按電價0.9元/kWh計算，折合電費成本可達(dá)5670萬元。這種舊有石墨化爐爐型已經(jīng)落后，屬高能耗作業(yè)方式。
[0004]傳統(tǒng)的自然冷卻式石墨化爐的爐體結(jié)構(gòu)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(huán)境空氣之間的自然冷卻，因此其冷卻速度很慢、冷卻時間達(dá)8?10天以上，大大影響了生產(chǎn)周期及生產(chǎn)線的產(chǎn)能。
[0005]國外日本開發(fā)了新型的連續(xù)式作業(yè)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(jié)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°C，達(dá)不到2800°C以上的要求，使得其加工產(chǎn)品的質(zhì)量和種類不及就是靜態(tài)加熱爐型，因此并未在產(chǎn)業(yè)內(nèi)規(guī)模推廣。
[0006]綜上所述，目前該領(lǐng)域尚沒有即可保證產(chǎn)品高質(zhì)量、又避免耗費大量電力和散失大量余熱能、且可以通過余熱回收進行發(fā)電供熱的石墨化爐生產(chǎn)工藝。因此，有必要探尋全新的石墨化爐冷卻方式的設(shè)計方案及其結(jié)構(gòu)，以達(dá)到大幅縮短冷卻時間、提高生產(chǎn)線產(chǎn)能的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種基于強制冷卻的石墨化爐余能利用方式，創(chuàng)造性地采用在超高溫爐體內(nèi)部設(shè)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(xiàn)狀自然冷卻改造為強制冷卻結(jié)構(gòu)，同時將所回收的余熱進行發(fā)電供熱。
[0008]本發(fā)明的具體描述是:一種基于強制冷卻的石墨化爐余能利用方式，其中石墨化爐I為長方體爐型結(jié)構(gòu)，由外向內(nèi)分別為外墻2、保溫層3和爐芯4，一條石墨化爐生產(chǎn)線則包括多個獨立的石墨化爐1、第2號石墨化爐8、第N號石墨化爐9，其特征在于，所述的基于強制冷卻的石墨化爐余能利用方式由內(nèi)埋于各個石墨化爐的強制冷卻裝置、余熱鍋爐和汽輪發(fā)電機組、風(fēng)機和連接管路組成，其中強制冷卻裝置為一組冷卻盤管6，內(nèi)埋在石墨化爐內(nèi)的保溫層3內(nèi)部，靠近外墻2的內(nèi)壁面并沿高度方向成排布置，其中冷卻盤管6的進風(fēng)口與進風(fēng)集管5相連，各個石墨化爐的進風(fēng)集管5匯總后通過進風(fēng)總管與風(fēng)機10的出風(fēng)口相連，冷卻盤管6的出風(fēng)口與出風(fēng)集管7相連，各個石墨化爐的出風(fēng)集管7匯總后通過出風(fēng)總管與余熱鍋爐11的進風(fēng)口相連，余熱鍋爐11的出風(fēng)口與風(fēng)機10的進風(fēng)口相連，余熱鍋爐11的進水口通過給水泵13與凝汽器14相連，余熱鍋爐11的蒸汽出口通過過熱器12后與汽輪機15的主蒸汽進口相連，汽輪機15的排氣口與凝汽器相連。石墨化爐單個爐體的工藝生產(chǎn)流程均經(jīng)歷如下首尾相連的幾個階段:裝爐——通電加熱并將物料加熱到2800°C以上進行石墨化一保溫一冷卻一出爐，其中在石墨化爐生產(chǎn)線中的通電加熱過程將舊有工藝流程中每個爐體順次進行改為生產(chǎn)線爐體分為兩組、每組中每個爐體順次進行，由強制冷卻裝置進行冷卻的時間持續(xù)2?4天。冷卻盤管6的內(nèi)部換熱介質(zhì)為空氣或者氮氣。
[0009]本發(fā)明的特點及有益效果:將原有石墨化爐采用周圍環(huán)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(chǎn)周期，提高單位產(chǎn)能，預(yù)計可將冷卻時間縮短為2?4天左右，從而可使石墨化生產(chǎn)周期由15?20天縮短到10?12天，可提高產(chǎn)能50%?70%。冷卻空氣被加熱后送入到余熱鍋爐——汽輪發(fā)電機組中進行發(fā)電、供熱，實現(xiàn)了余熱利用。本發(fā)明顯著提高了石墨化產(chǎn)品的產(chǎn)能、降低了綜合能耗，實現(xiàn)了余熱回收利用，屬于石墨化化產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域的具有跨越式意義的重大技術(shù)進步，具有重要的節(jié)能減排效益和經(jīng)濟社會效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是采用周圍空氣自然冷卻方式的傳統(tǒng)的石墨化爐結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明所采用的基于強制冷卻的石墨化爐余能利用方式的實施例示意圖。
[0012]圖1、2中各部件編號與名稱如下。
[0013]石墨化爐1、外墻2、保溫層3、爐芯4、進風(fēng)集管5、冷卻盤管6、出風(fēng)集管7、第2號石墨化爐8、第N號石墨化爐9、風(fēng)機10、余熱鍋爐11、過熱器12、給水泵13、凝汽器14、汽輪機15、發(fā)電機16、凝汽器冷卻進水A、凝汽器冷卻出水B、汽輪機抽汽C。
【具體實施方式】
[0014]本發(fā)明提出的基于強制冷卻的石墨化爐余能利用方式，結(jié)合附圖及實施例詳細(xì)說明。
[0015]本發(fā)明的具體實施例如下:一種基于強制冷卻的石墨化爐余能利用方式，其中石墨化爐I為長方體爐型結(jié)構(gòu)，由外向內(nèi)分別為外墻2、保溫層3和爐芯4，一條石墨化爐生產(chǎn)線則包括多個獨立的石墨化爐1、第2號石墨化爐8、第N號石墨化爐9，基于強制冷卻的石墨化爐余能利用方式由內(nèi)埋于各個石墨化爐的強制冷卻裝置、余熱鍋爐和汽輪發(fā)電機組、風(fēng)機和連接管路組成，其中強制冷卻裝置為一組冷卻盤管6，內(nèi)埋在石墨化爐內(nèi)的保溫層3內(nèi)部，靠近外墻2的內(nèi)壁面并沿高度方向成排布置，其中冷卻盤管6的進風(fēng)口與進風(fēng)集管5相連，各個石墨化爐的進風(fēng)集管5匯總后通過進風(fēng)總管與風(fēng)機10的出風(fēng)口相連，冷卻盤管6的出風(fēng)口與出風(fēng)集管7相連，各個石墨化爐的出風(fēng)集管7匯總后通過出風(fēng)總管與余熱鍋爐11的進風(fēng)口相連，余熱鍋爐11的出風(fēng)口與風(fēng)機10的進風(fēng)口相連，余熱鍋爐11的進水口通過給水泵13與凝汽器14相連，余熱鍋爐11的蒸汽出口通過過熱器12后與汽輪機15的主蒸汽進口相連，汽輪機15的排氣口與凝汽器相連。石墨化爐單個爐體的工藝生產(chǎn)流程均經(jīng)歷如下首尾相連的幾個階段:裝爐——通電加熱并將物料加熱到2800°C以上進行石墨化一保溫一冷卻一出爐，其中在石墨化爐生產(chǎn)線中的通電加熱過程將舊有工藝流程中每個爐體順次進行改為生產(chǎn)線爐體分為兩組、每組中每個爐體順次進行，由強制冷卻裝置進行冷卻的時間持續(xù)2?4天。冷卻盤管6的內(nèi)部換熱介質(zhì)為空氣。
[0016]需要說明的是，本發(fā)明采用內(nèi)埋式氣體換熱管束結(jié)構(gòu)設(shè)計，而按照此一設(shè)計方案可有不同的具體實施措施，例如采取各種內(nèi)埋冷卻盤管管束的管型、或者采用熱管結(jié)構(gòu)等，爐內(nèi)兩側(cè)墻體臨近的冷卻盤管內(nèi)氣流方向一致還是相反，以及汽輪機采用純凝式、抽凝式或背壓式等，和由此形成的工藝作業(yè)流程方式，進行類似的簡單變形和調(diào)整的實施方式均落入本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于強制冷卻的石墨化爐余能利用方式，其中石墨化爐(I)為長方體爐型結(jié)構(gòu)，由外向內(nèi)分別為外墻(2)、保溫層(3)和爐芯(4)，一條石墨化爐生產(chǎn)線則包括多個獨立的石墨化爐(I )、第2號石墨化爐(8)、第N號石墨化爐(9)，其特征在于，所述的基于強制冷卻的石墨化爐余能利用方式由內(nèi)埋于各個石墨化爐的強制冷卻裝置、余熱鍋爐和汽輪發(fā)電機組、風(fēng)機和連接管路組成，其中強制冷卻裝置為一組冷卻盤管(6)，內(nèi)埋在石墨化爐內(nèi)的保溫層(3)內(nèi)部，靠近外墻(2)的內(nèi)壁面并沿高度方向成排布置，其中冷卻盤管(6)的進風(fēng)口與進風(fēng)集管(5)相連，各個石墨化爐的進風(fēng)集管(5)匯總后通過進風(fēng)總管與風(fēng)機(10)的出風(fēng)口相連，冷卻盤管(6)的出風(fēng)口與出風(fēng)集管(7)相連，各個石墨化爐的出風(fēng)集管(7)匯總后通過出風(fēng)總管與余熱鍋爐(11)的進風(fēng)口相連，余熱鍋爐(11)的出風(fēng)口與風(fēng)機(10)的進風(fēng)口相連，余熱鍋爐(11)的進水口通過給水泵(13)與凝汽器(14)相連，余熱鍋爐(11)的蒸汽出口通過過熱器(12)后與汽輪機(15)的主蒸汽進口相連，汽輪機(15)的排氣口與凝汽器相連。
2.如權(quán)利要求1所述的基于強制冷卻的石墨化爐余能利用方式，其特征在于，所述的石墨化爐單個爐體的工藝生產(chǎn)流程均經(jīng)歷如下首尾相連的幾個階段:裝爐——通電加熱并將物料加熱到2800°C以上進行石墨化一保溫一冷卻一出爐，其中在石墨化爐生產(chǎn)線中的通電加熱過程將舊有工藝流程中每個爐體順次進行改為生產(chǎn)線爐體分為兩組、每組中每個爐體順次進行，由強制冷卻裝置進行冷卻的時間持續(xù)2~4天。
3.如權(quán)利要求1所述的基于強制冷卻的石墨化爐余能利用方式，其特征在于，所述的冷卻盤管(6)的內(nèi) 部換熱介質(zhì)為空氣或者氮氣。
【文檔編號】F27D17/00GK103900390SQ201410146970
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月13日
【發(fā)明者】張茂勇 申請人:張茂勇