一種石墨化爐餘熱回收發電供熱系統的製作方法

2023-10-06 02:17:09

一種石墨化爐餘熱回收發電供熱系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種石墨化爐餘熱回收發電供熱系統，屬於石墨化爐和工業節能領域，該裝置基於將石墨化爐的冷卻方式由自然冷卻改為強制冷卻，將石墨化產品冷卻過程中的餘熱通過載熱氣體轉化為蒸汽並發電供熱，具體結構為：在石墨化爐爐體內設置盤管式空氣換熱器，冷卻盤管的進風口與進風集管相連，進風集管與冷卻風機的出口相連，冷卻風機的進口與餘熱鍋爐出風口相連，冷卻盤管的出風口與出風集管相連，出風集管與餘熱鍋爐的進風口相連，餘熱鍋爐與汽輪機系統可實現發電供熱。該新型石墨化爐及其餘熱利用裝置顯著提高了石墨化產品的產能、降低了綜合能耗，實現了石墨化生產工藝的大幅改進。
【專利說明】一種石墨化爐餘熱回收發電供熱系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於石墨化爐和工業節能領域，特別涉及一種石墨化爐餘熱回收發電供熱系統。
【背景技術】
[0002]石墨化爐用於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、碳複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:粘土磚外牆約0.5m，煅後焦保溫層約
0.8m，爐芯層為被加工物料層及其填充料(煅後石油焦)。操作流程為:裝爐——通電加熱並將物料加熱到2800°C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I?2天,冷卻約8?11天，出爐、裝爐約2?4天。採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，屬於高耗能、高汙染、高排放的「三高」工業部門。
[0003]石墨化爐冷卻方式採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爐特碳製品計算，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後，屬高能耗作業方式。
[0004]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牆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。
[0005]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，但是其問題在於其物料溫度最高只能加熱到約2500°C，達不到2800°C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，因此並未在產業內規模推廣。
[0006]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餘熱能、且可以通過餘熱回收進行發電供熱的石墨化爐生產工藝。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。
實用新型內容
[0007]本實用新型的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種石墨化爐餘熱回收發電供熱系統，創造性地採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，同時將所回收的餘熱進行發電供熱。
[0008]本實用新型的具體描述是:一種石墨化爐餘熱回收發電供熱系統，其中石墨化爐I為長方體爐型結構，由外向內分別為外牆2、保溫層3和爐芯4，一條石墨化爐生產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，其特徵在於，所述的石墨化爐餘熱回收發電供熱系統由內埋於各個石墨化爐的強制冷卻裝置、餘熱鍋爐和汽輪發電機組、風機和連接管路組成，其中強制冷卻裝置為一組冷卻盤管6，內埋在石墨化爐內的保溫層3內部，靠近外牆2的內壁面並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5相連，各個石墨化爐的進風集管5匯總後通過進風總管與風機10的出風口相連，冷卻盤管6的出風口與出風集管7相連，各個石墨化爐的出風集管7匯總後通過出風總管與餘熱鍋爐11的進風口相連，餘熱鍋爐11的出風口與風機10的進風口相連，餘熱鍋爐11的進水口通過給水泵13與凝汽器14相連，餘熱鍋爐11的蒸汽出口通過過熱器12後與汽輪機15的主蒸汽進口相連，汽輪機15的排氣口與凝汽器相連。
[0009]冷卻盤管6採用不鏽鋼圓管結構，內部換熱介質為空氣或者氮氣。
[0010]汽輪機15設置有抽汽口。
[0011]本實用新型的特點及有益效果:將原有石墨化爐採用周圍環境空氣自然冷卻方式改為採用強制冷卻方式，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%。冷卻空氣被加熱後送入到餘熱鍋爐——汽輪發電機組中進行發電、供熱，實現了餘熱利用。本實用新型顯著提高了石墨化產品的產能、降低了綜合能耗，實現了餘熱回收利用，屬於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，具有重要的節能減排效益和經濟社會效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是採用周圍空氣自然冷卻方式的傳統的石墨化爐結構示意圖。
[0013]圖2是本實用新型所採用的石墨化爐餘熱回收發電供熱系統的實施例示意圖。
[0014]圖1、2中各部件編號與名稱如下。
[0015]石墨化爐1、外牆2、保溫層3、爐芯4、進風集管5、冷卻盤管6、出風集管7、第2號石墨化爐8、第N號石墨化爐9、風機10、餘熱鍋爐11、過熱器12、給水泵13、凝汽器14、汽輪機15、發電機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】
[0016]本實用新型提出的石墨化爐餘熱回收發電供熱系統，結合附圖及實施例詳細說明。
[0017]本實用新型的具體實施例如下:石墨化爐餘熱回收發電供熱系統，由內埋於各個石墨化爐的強制冷卻裝置、餘熱鍋爐和汽輪發電機組、風機和連接管路組成，其中強制冷卻裝置為一組冷卻盤管6，內埋在石墨化爐內的保溫層3內部，靠近外牆2的內壁面並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5相連，各個石墨化爐的進風集管5匯總後通過進風總管與風機10的出風口相連，冷卻盤管6的出風口與出風集管7相連，各個石墨化爐的出風集管7匯總後通過出風總管與餘熱鍋爐11的進風口相連，餘熱鍋爐11的出風口與風機10的進風口相連，餘熱鍋爐11的進水口通過給水泵13與凝汽器14相連，餘熱鍋爐11的蒸汽出口通過過熱器12後與汽輪機15的主蒸汽進口相連，汽輪機15的排氣口與凝汽器相連。冷卻盤管6採用不鏽鋼圓管結構，內部換熱介質為空氣，汽輪機15設置有抽汽口。
[0018]需要說明的是，本實用新型採用內埋式氣體換熱管束結構設計，而按照此一設計方案可有不同的具體實施措施，例如採取各種內埋冷卻盤管管束的管型、或者採用熱管結構等，爐內兩側牆體臨近的冷卻盤管內氣流方向一致還是相反，汽輪機採用純凝式、抽凝式或背壓式等，進行類似的簡單變形的實施方式均落入本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種石墨化爐餘熱回收發電供熱系統，其中石墨化爐(I)為長方體爐型結構，由外向內分別為外牆(2)、保溫層(3)和爐芯(4)，一條石墨化爐生產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)，其特徵在於，所述的石墨化爐餘熱回收發電供熱系統由內埋於各個石墨化爐的強制冷卻裝置、餘熱鍋爐和汽輪發電機組、風機和連接管路組成，其中強制冷卻裝置為一組冷卻盤管(6)，內埋在石墨化爐內的保溫層(3)內部，靠近外牆(2)的內壁面並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(5)相連，各個石墨化爐的進風集管(5)匯總後通過進風總管與風機(10)的出風口相連，冷卻盤管(6)的出風口與出風集管(7)相連，各個石墨化爐的出風集管(7)匯總後通過出風總管與餘熱鍋爐(11)的進風口相連，餘熱鍋爐(11)的出風口與風機(10)的進風口相連，餘熱鍋爐(11)的進水口通過給水泵(13)與凝汽器(14)相連，餘熱鍋爐(11)的蒸汽出口通過過熱器(12)後與汽輪機(15)的主蒸汽進口相連，汽輪機(15)的排氣口與凝汽器相連。
2.如權利要求1所述的石墨化爐餘熱回收發電供熱系統，其特徵在於，所述的冷卻盤管(6)採用不鏽鋼圓管結構。
3.如權利要求1所述的石墨化爐餘熱回收發電供熱系統，其特徵在於，所述的冷卻盤管(6)的內部換熱介質為空氣或者氮氣。
4.如權利要求1所述的石墨化爐餘熱回收發電供熱系統，其特徵在於，所述的汽輪機(15)設置有抽汽口。
【文檔編號】C01B31/04GK203807179SQ201420177764
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年4月13日 優先權日:2014年4月13日
【發明者】張茂勇 申請人:張茂勇