CN104697342B - 罐式煅烧炉u型敞开式循环冷却***及冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及罐式煅烧炉冷却领域，具体为一种罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***及冷却方法，尤其涉及炭素行业生产铝用阳极、阴极、电极以及炭素石墨化材料的罐式炉中煅后焦的冷却***及方法。该***设有冷却水套、U型回水管、杯状容器、蓄水池，具体结构如下：冷却水套和蓄水池通过回水通道相连接，回水通道上设有杯状容器，回水通道的一端设有U型回水管，U型回水管的一端与冷却水套的出水口连接，U型回水管的另一端通入杯状容器内，杯状容器通过管路与蓄水池相通，蓄水池通过进水管连至冷却水套。本发明可解决现有冷却***存在的水套顶部空烧、局部过热、易开焊、寿命低、回水***无法监测、冷却效率低等问题。

Description

罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***及冷却方法

技术领域

本发明涉及罐式煅烧炉冷却领域，具体为一种罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***及冷却方法，尤其涉及炭素行业生产铝用阳极、阴极、电极以及炭素石墨化材料的罐式炉中煅后焦的冷却***及方法。

背景技术

煅烧是指原料在隔绝空气的条件下进行高温热处理的过程，其目的是排除原料中的水分和挥发分，使炭素原料的体积充分收缩，提高材料的热稳定性和物理化学性能。采用罐式煅烧炉煅烧炭素原料，具有热利用率高、煅烧温度高、煅烧焦质量均匀、烧损小、强度大、电阻率低、煅烧生产工艺操作稳定、炉子使用寿命长、故障率低、综合经济效益好等优点，因而被广泛应用。现有的罐式煅烧炉冷却***一般为双层钢板焊接结构，采用间接传热的方式对高温煅后焦进行冷却。内层钢板作为高温物料的通道，内、外层钢板之间形成封闭的环形夹层水腔，为冷却水通道。冷却水从设在水套下部的进水口进入水套夹层，从设在水套上部的出水口排出。

目前采用的罐式煅烧炉冷却***及方法具有以下几方面的缺点：

1、在冷却水套夹层顶部，必然存在80-200mm的真空区间，此区间水套由于得不到冷却，处于空烧状态，产生局部过热、水套变形等现象，甚至会造成水套顶部开焊、罐内漏水等问题，降低水套使用寿命，影响产品质量；

2、由于回水***采用自然回水，并且整个***处于封闭状态，没有水位监测和流量监控***，使操作人员无法预知冷却水套夹层内的水位及回水管是否流有回水，因此会造成更大面积空烧的现象，同时如果水套内溢气过多，更会堵塞回水管，造成回水不畅等问题；

3、由于一体式单级冷却水套只有一个进水点和回水点，导致夹层内湍流强度不够，冷却介质流动缓慢，对流换热系数小、传热效率低、冷却效果差，进而影响产品质量。因此需要发明一种高效、安全的罐式煅烧炉冷却***新工艺。

发明内容

本发明提供一种高效、安全的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***及冷却方法，其目的是解决现有冷却***存在的水套顶部空烧、局部过热、易开焊、寿命低、回水***无法监测、冷却效率低等问题。

本发明的技术方案为：

一种罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***，该***设有冷却水套、U型回水管、杯状容器、蓄水池，具体结构如下：

冷却水套和蓄水池通过回水通道相连接，回水通道上设有杯状容器，回水通道的一端设有U型回水管，U型回水管的一端与冷却水套的出水口连接，U型回水管的另一端通入杯状容器内，杯状容器通过管路与蓄水池相通，蓄水池通过进水管连至冷却水套。

所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***，在冷却水套与杯状容器之间的管路上设有回水截止阀。

所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***，U型回水管是“U”字形，其最高点高于冷却水套的上沿。

所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***，U型回水管高出冷却水套的尺寸范围为80-150mm。

所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***，杯状容器是开口容器，其位置设置在操作者能直接观察到的地点，并与U型回水管进口留有间隙，杯状容器下端通过管道连接至蓄水池。

所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***，蓄水池上方设有补水管，补水管的补水与U型回水管的回水共同流入蓄水池中。

所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***，进水管上设置循环水泵和进水截止阀，冷却水通过循环水泵、进水管重新流入冷却水套内。

所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***，冷却水套由上下设置的上水套和下水套通过法兰连接组成，上水套和下水套相对应一端的进水口和出水口通过连接管相连。

所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***，冷却水套的水套夹层宽度尺寸范围为20-200mm。

所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***，上水套和下水套相对应一端的法兰Ⅲ和法兰Ⅳ通过用配套使用螺栓、螺母和垫片紧固连接。

所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***，上水套侧壁为外钢板Ⅰ、内钢板Ⅰ形成的水套夹层结构，外钢板Ⅰ、内钢板Ⅰ、位于上水套顶部的法兰Ⅰ和位于上水套底部的法兰Ⅲ共同组成上水套的冷却水腔，冷却水腔里面通有循环冷却水。

所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***，内钢板Ⅰ外壁上均匀设有翅片Ⅰ，翅片Ⅰ与下料方向平行、等间距排列。

所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***，上水套顶部通过法兰Ⅰ与罐式煅烧炉的炉底钢板焊接固定。

所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***，上水套上部设有法兰Ⅱ于法兰Ⅰ下方，法兰Ⅰ与法兰Ⅱ之间通过肋板连接。

所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***，上水套外侧设有两个进水口、一个出水口，进水口位于上水套的下部，出水口位于上水套的上部。

所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***，下水套侧壁为外钢板Ⅱ、内钢板Ⅱ形成的水套夹层结构，外钢板Ⅱ、内钢板Ⅱ、位于下水套顶部的法兰Ⅳ和位于下水套下部的法兰Ⅵ共同组成下水套的冷却水腔，冷却水腔里面通有循环冷却水。

所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***，内钢板Ⅱ外壁上均匀设有翅片Ⅱ，翅片Ⅱ与下料方向平行、等间距排列。

所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***，下水套通过其底部的法兰Ⅴ与碎料机相连。

所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***，下水套外侧设有一个进水口、两个出水口，进水口位于下水套的下部，出水口位于下水套的上部。

所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却方法，在罐式煅烧炉煅烧石油焦过程中，石油焦由加料装置连续加入罐式煅烧炉内，经过煅烧，再通过冷却水套冷却，碎料机碎料，最后由振动输送机把料排出；在罐式煅烧炉运行过程中，冷却水从进水管进入冷却水套的夹层，经过热交换的热水则从U型回水管排出并进入蓄水池，从而完成整个循环过程。

所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却方法，正常生产时，循环冷却水从下水套的进水口进入，绕过翅片Ⅱ，通过连接管进入上水套，再经过一系列换热过程，从上水套出水口流出。

本发明的优点和有益效果是：

1、本发明通过采用U型回水管，可防止冷却水套夹层顶部出现真空区间，有效避免了由于水套空烧而造成的局部过热、水套变形等现象，提高了水套的使用寿命，使产品质量更加稳定。

2、本发明通过敞开式水路循环，可使操作者对回水管内水的流动情况进行在线监控，与U型回水管共同使用可最大限度的避免水套内发生空烧现象，保证回水流畅。

3、本发明采用多级冷却水套形成多级U型敞开式循环冷却***，通过改变水套的进、出口数量，增加了水套内介质的流动强度，有效的提高了换热效率，强化了冷却效果；同时通过采用翅片技术，增加了冷却水套与高温煅后焦之间的有效换热面积，有利于提高产品质量。

4、本发明设备简单，成本低，容易在设计或者生产过程中实施。

附图说明

图1为本发明罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***的结构示意图。

图2-图3为上水套的局部放大图和剖面图；其中，图2为局部放大图；图3为图2中A-A视图。

图4-图5为下水套的局部放大图和剖面图；其中，图4为局部放大图；图5为图4中A-A视图。

图中：1、罐式煅烧炉；2、冷却水套；3、U型回水管；4、回水截止阀；5、杯状容器；6、补水管；7、蓄水池；8、进水截止阀；9、循环水泵；10、进水管；11、法兰Ⅰ；12、肋板；13、法兰Ⅱ；14、外钢板Ⅰ；15、内钢板Ⅰ；16、法兰Ⅲ；17、翅片Ⅰ；18、法兰Ⅳ；19、外钢板Ⅱ；20、内钢板Ⅱ；21、法兰Ⅴ；22、法兰Ⅵ；23、翅片Ⅱ；24、连接管；25、螺栓；26、螺母；27、垫片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不受实施例所限。

如图1-图5所示，本发明罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***，主要包括罐式煅烧炉1、冷却水套2、U型回水管3、回水截止阀4、杯状容器5、补水管6、蓄水池7、进水截止阀8、循环水泵9、进水管10、法兰Ⅰ11、肋板12、法兰Ⅱ13、外钢板Ⅰ14、内钢板Ⅰ15、法兰Ⅲ16、翅片Ⅰ17、法兰Ⅳ18、外钢板Ⅱ19、内钢板Ⅱ20、法兰Ⅴ21、法兰Ⅵ22、翅片Ⅱ23、连接管24、螺栓25、螺母26、垫片27等，具体结构如下：

冷却水套2和蓄水池7通过回水通道相连接，回水通道上设有杯状容器5和回水截止阀4，回水通道的一端设有U型回水管3，U型回水管3的一端与冷却水套2的出水口紧固连接，U型回水管3的另一端通入杯状容器5内，杯状容器5通过管路与蓄水池7相通，在冷却水套2与杯状容器5之间的管路上设有回水截止阀4。U型回水管3是“U”字形，其最高点高于冷却水套2的上沿，所高出的尺寸范围为80-150mm。回水经U型回水管3、杯状容器5流入蓄水池7，根据连通器原理，冷却水套2内的水位永远低于U型回水管3顶点水位，并且U型回水管3顶点高于水套上沿，所以保证正常生产时，冷却水套2内不会出现顶部真空的现象。

杯状容器5是开口容器，其位置设置在操作者能直接观察到的地点，并与U型回水管3进口留有一定间隙距离，杯状容器5下端通过管道连接至蓄水池7。当回水截止阀4开通时，操作者可以在杯状容器5的杯口处对回水进行在线监控，防止U型回水管3流空的现象发生。

蓄水池7上方设有补水管6，补水管6的补水与U型回水管3的回水共同流入蓄水池7中，蓄水池7通过进水管10连至冷却水套2，所述进水管10上设置循环水泵9和进水截止阀8，冷却水通过循环水泵9、进水管重新流入冷却水套2内，对罐式煅烧炉1的煅后焦进行冷却。

冷却水套2由上下设置的上水套和下水套通过法兰连接组成，上水套和下水套相对应一端的进水口和出水口通过连接管24相连，冷却水套2的水套夹层宽度尺寸范围为20-200mm。同时上水套和下水套相对应一端的法兰Ⅲ16和法兰Ⅳ18通过用配套使用螺栓25、螺母26和垫片27紧固连接。

如图2-图3所示，上水套侧壁为外钢板Ⅰ14、内钢板Ⅰ15形成的水套夹层结构，外钢板Ⅰ14、内钢板Ⅰ15、位于上水套顶部的法兰Ⅰ11和位于上水套底部的法兰Ⅲ16共同组成上水套的冷却水腔，冷却水腔里面通有循环冷却水，同时内钢板Ⅰ15外壁上均匀设有翅片Ⅰ17，翅片Ⅰ17与下料方向平行、等间距排列。上水套顶部通过法兰Ⅰ11与罐式煅烧炉1的炉底钢板焊接固定，上水套上部设有法兰Ⅱ13于法兰Ⅰ11下方，法兰Ⅰ11与法兰Ⅱ13之间通过肋板12连接，以增强钢板强度。

如图4-图5所示，下水套侧壁为外钢板Ⅱ19、内钢板Ⅱ20形成的水套夹层结构，外钢板Ⅱ19、内钢板Ⅱ20、位于下水套顶部的法兰Ⅳ18和位于下水套下部的法兰Ⅵ22共同组成下水套的冷却水腔，冷却水腔里面通有循环冷却水，同时内钢板Ⅱ20外壁上均匀设有翅片Ⅱ23，翅片Ⅱ23与下料方向平行、等间距排列，下水套通过其底部的法兰Ⅴ21与碎料机相连。

本发明中，上水套外侧设有两个进水口、一个出水口，进水口位于上水套的下部，出水口位于上水套的上部。下水套外侧设有一个进水口、两个出水口，进水口位于下水套的下部，出水口位于下水套的上部。正常生产时，循环冷却水从下水套的进水口进入，绕过翅片Ⅱ23，通过连接管24进入上水套，再经过一系列换热过程，从上水套出水口流出。相比普通冷却水套，本发明冷却水套通过采用翅片增加换热面积，同时进水口和出水口数量的增加，形成多级冷却水套，也增强了冷却水套内水流动的湍流强度，提高换热效率，强化换热。

在罐式煅烧炉1煅烧石油焦过程中，石油焦由加料装置连续加入罐式煅烧炉1内，经过一定时间的煅烧，再通过冷却水套2冷却，碎料机碎料，最后由振动输送机把料排出。在罐式煅烧炉1运行过程中，冷却水从进水管10进入冷却水套2的夹层，经过热交换的热水则从U型回水管3排出并进入蓄水池7，从而完成整个循环过程。操作人员需定期检查杯状容器5，监视回水情况。

实施例结果表明，本发明为高效、节能、安全、可靠并经济实用的新型循环冷却***和工艺方法，通过对罐式煅烧炉冷却水套中通入循环冷却水，降低煅后焦温度，同时通过采用多级水套，增强了水套内水流动的湍流强度，提高换热效率，并通过采用开式循环***，达到使操作人员可以对回水进行在线监控的目的。

Claims (2)

1.一种罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却***，其特征在于，该***设有冷却水套、U型回水管、杯状容器、蓄水池，具体结构如下：

冷却水套和蓄水池通过回水通道相连接，回水通道上设有杯状容器，回水通道的一端设有U型回水管，U型回水管的一端与冷却水套的出水口连接，U型回水管的另一端通入杯状容器内，杯状容器通过管路与蓄水池相通，蓄水池通过进水管连至冷却水套；

在冷却水套与杯状容器之间的管路上设有回水截止阀；

U型回水管是倒“U”字形，其最高点高于冷却水套的上沿，所高出的尺寸范围为80-150mm；

杯状容器是开口容器，其位置设置在操作者能直接观察到的地点，并与U型回水管进口留有间隙，杯状容器下端通过管道连接至蓄水池；

蓄水池上方设有补水管，补水管的补水与U型回水管的回水共同流入蓄水池中；

进水管上设置循环水泵和进水截止阀，冷却水通过循环水泵、进水管重新流入冷却水套内；

冷却水套由上下设置的上水套和下水套通过法兰连接组成，上水套和下水套相对应一端的进水口和出水口通过连接管相连；

冷却水套的水套夹层宽度尺寸范围为20-200mm；

上水套和下水套相对应一端的法兰Ⅲ和法兰Ⅳ通过配套使用的螺栓、螺母和垫片紧固连接；

上水套侧壁为外钢板Ⅰ、内钢板Ⅰ形成的水套夹层结构，外钢板Ⅰ、内钢板Ⅰ、位于上水套顶部的法兰Ⅰ和位于上水套底部的法兰Ⅲ共同组成上水套的冷却水腔，冷却水腔里面通有循环冷却水；

内钢板Ⅰ外壁上均匀设有翅片Ⅰ，翅片Ⅰ与下料方向平行、等间距排列；

上水套顶部通过法兰Ⅰ与罐式煅烧炉的炉底钢板焊接固定；

上水套上部设有法兰Ⅱ于法兰Ⅰ下方，法兰Ⅰ与法兰Ⅱ之间通过肋板连接；

上水套外侧设有两个进水口、一个出水口，进水口位于上水套的下部，出水口位于上水套的上部；

下水套侧壁为外钢板Ⅱ、内钢板Ⅱ形成的水套夹层结构，外钢板Ⅱ、内钢板Ⅱ、位于下水套顶部的法兰Ⅳ和位于下水套下部的法兰Ⅵ共同组成下水套的冷却水腔，冷却水腔里面通有循环冷却水；

内钢板Ⅱ外壁上均匀设有翅片Ⅱ，翅片Ⅱ与下料方向平行、等间距排列；

下水套通过其底部的法兰Ⅴ与碎料机相连；

下水套外侧设有一个进水口、两个出水口，进水口位于下水套的下部，出水口位于下水套的上部。

2.一种权利要求1所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却方法，其特征在于，在罐式煅烧炉煅烧石油焦过程中，石油焦由加料装置连续加入罐式煅烧炉内，经过煅烧，再通过冷却水套冷却，碎料机碎料，最后由振动输送机把料排出；在罐式煅烧炉运行过程中，冷却水从进水管进入冷却水套的夹层，经过热交换的热水则从U型回水管排出并进入蓄水池，从而完成整个循环过程。