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