用于卧式石墨化炉的冷却及余热回收装置的制作方法

本技术涉及一种冷却及余热回收装置，特别是一种用于卧式石墨化炉的冷却及余热回收装置。

背景技术：

1、石墨化炉是锂电负极、特种碳素、石墨电极等生产过程中的重要热工炉窑，石墨化炉在生产过程中大量使用电能，将电能转变为焦耳热，把待石墨化品加热到石墨化温度2400℃及以上，实现无定形乱层结构的碳转变成三维有序的石墨晶体。石墨化炉是高耗能炉窑，每吨石墨化品的耗电量在3300kwh以上，但其热量实际利用率仅30％左右，多余的热量消耗在电损失、炉料蓄热、表面散热、烟气带走热量等上面。石墨化炉加热到石墨化温度后即完成了石墨化过程，但此时炉芯温度高达2400℃及以上，直接出炉会导致石墨品氧化开裂等问题，故一般要将石墨化品温度冷却至200℃左右才能出炉。

2、现有出炉采用炉顶保温料和环境空气自然对流的方式冷却，一层一层地剥离保温料和石墨化品，逐层逐层冷却。冷却过程短则几天，长则十几天，严重占用石墨化炉，为了保证供电设备的连续工作，一组石墨化炉不得不增加数台石墨化炉用于冷却过程。冷却过程大量的热量难以回收直接散发到空气中，不仅造成能源的浪费，也恶化操作环境。此外，冷却过程中石墨化炉直接向环境敞开，高温下持续逸出的so2等有害烟气直接向周围环境无组织排放，不能收集至尾气处理系统净化，影响操作环境。石墨化炉在高温下操作也存在爆燃、烫伤等安全隐患。

3、因此，有必要设计用于卧式石墨化炉的冷却及余热回收装置，以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于，提供用于卧式石墨化炉的冷却及余热回收装置。以解决上述技术背景提出的卧式石墨化炉冷却周期长，冷却阶段占用石墨化炉数量多，热能得不到有效回收利用，能耗高的问题。

2、本实用新型的技术方案：用于卧式石墨化炉的冷却及余热回收装置，包括有移动式尾气集气罩，移动式尾气集气罩的内壁上设置有间壁式热交换器，所述移动式尾气集气罩的主体结构为罩壳，其由顶面和4个侧面构成，罩壳顶面或侧面径向中心线上设置尾气出口，尾气出口通过尾气阀与尾气处理系统连接，罩壳顶面径向中心线上设置安全泄压口，罩壳内沿顶部和侧面固定有间壁式热交换器，间壁式热交换器的热流体出口通过热流体出口阀与低温余热利用系统的进口连接，间壁式热交换器的冷流体进口通过冷流体进口阀与低温余热利用系统的出口连接；

3、所述罩壳沿轴向分为整段或2段布置；

4、所述间壁式热交换器沿罩壳避开尾气出口和安全泄压口位置布置1组或2组。

5、前述的用于卧式石墨化炉的冷却及余热回收装置中，所述罩壳的4个侧面垂直于炉顶平面，轴向侧面形状为弓形加方形或梯形加方形，径向侧面形状为方形，顶面为弓形线或梯形线扫掠轴向形成的曲面。

6、前述的用于卧式石墨化炉的冷却及余热回收装置中，所述安全泄压口设置有2个，沿轴向对称布置。

7、前述的用于卧式石墨化炉的冷却及余热回收装置中，所述间壁式热交换器采用管式热交换器结构形式。

8、前述的用于卧式石墨化炉的冷却及余热回收装置中，所述间壁式热交换器的换热管束与罩壳同轴向。

9、前述的用于卧式石墨化炉的冷却及余热回收装置中，所述换热管束沿罩壳向内布置1层，径向间距相等。

10、前述的用于卧式石墨化炉的冷却及余热回收装置中，每组换热管束轴向首尾相连，设置冷流体进口和热流体出口各1个。

11、前述的用于卧式石墨化炉的冷却及余热回收装置中，换热管束的管道内、外径向截面为圆形。

12、本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下几个方面的优点：

13、(1)移动式尾气集气罩内冷流体和石墨化炉内源源不断逸出的高温烟气通过辐射和对流传热，通过冷流体和烟气的强制换热，冷流体快速带走石墨化炉内石墨化品、电阻料及保温料的蓄热量，从而实现石墨化炉的快速降温，缩短出炉周期，减少石墨化炉的占用时间。

14、(2)冷流体吸收烟气热量后，变成载热体，载热体通过低温余热利用系统将热量释放出来并加以利用，回收烟气余热，节约能源，具有节能减排效益。

15、(3)热交换器布置于尾气集气罩内壁，尾气集气罩根据工艺需求使用，移动式操作，使用便捷。

技术特征：

1.用于卧式石墨化炉的冷却及余热回收装置，其特征在于：包括有移动式尾气集气罩(2)，移动式尾气集气罩(2)的内壁上设置有间壁式热交换器(3)，所述移动式尾气集气罩(2)的主体结构为罩壳(4)，其由顶面和4个侧面构成，罩壳(4)顶面或侧面径向中心线上设置尾气出口(6)，尾气出口(6)通过尾气阀(12)与尾气处理系统(11)连接，罩壳(4)顶面径向中心线上设置安全泄压口(5)，罩壳(4)内沿顶部和侧面固定有间壁式热交换器(3)，间壁式热交换器(3)的热流体出口(9)通过热流体出口阀(14)与低温余热利用系统(10)的进口连接，间壁式热交换器(3)的冷流体进口(8)通过冷流体进口阀(13)与低温余热利用系统(10)的出口连接；

2.根据权利要求1所述的用于卧式石墨化炉的冷却及余热回收装置，其特征在于：所述罩壳(4)的4个侧面垂直于炉顶平面，轴向侧面形状为弓形加方形或梯形加方形，径向侧面形状为方形，顶面为弓形线或梯形线扫掠轴向形成的曲面。

3.根据权利要求1所述的用于卧式石墨化炉的冷却及余热回收装置，其特征在于：所述安全泄压口(5)设置有2个，沿轴向对称布置。

4.根据权利要求1所述的用于卧式石墨化炉的冷却及余热回收装置，其特征在于：所述间壁式热交换器(3)采用管式热交换器结构形式。

5.根据权利要求4所述的用于卧式石墨化炉的冷却及余热回收装置，其特征在于：所述间壁式热交换器(3)的换热管束(7)与罩壳(4)同轴向。

6.根据权利要求5所述的一种用于卧式石墨化炉的冷却及余热回收装置，其特征在于：所述换热管束(7)沿罩壳(4)向内布置1层，径向间距相等。

7.根据权利要求5所述的一种用于卧式石墨化炉的冷却及余热回收装置，其特征在于：每组换热管束(7)轴向首尾相连，设置冷流体进口(8)和热流体出口(9)各1个。

8.根据权利要求5所述的一种用于卧式石墨化炉的冷却及余热回收装置，其特征在于：换热管束(7)的管道内、外径向截面为圆形。

技术总结本技术公开了一种用于卧式石墨化炉的冷却及余热回收装置，包括有移动式尾气集气罩，移动式尾气集气罩的内壁上设置有间壁式热交换器，移动式尾气集气罩的主体结构为罩壳，其由顶面和4个侧面构成，罩壳上设置尾气出口，尾气出口通过尾气阀与尾气处理系统连接，罩壳上设置安全泄压口，罩壳内固定有间壁式热交换器，热交换器的热流体出口通过热流体出口阀与低温余热利用系统的进口连接，热交换器的冷流体进口通过冷流体进口阀与低温余热利用系统的出口连接。该系统可用于回收石墨化炉冷却期的烟气余热，降低能耗，同时实现石墨化炉的快速冷却，缩短出炉周期，减少石墨化炉数量，进而节省占地，降低炉窑投资。技术研发人员：张忠霞,孙继云,杨胜,卢良油,程尚清受保护的技术使用者：贵阳铝镁设计研究院有限公司技术研发日：20231228技术公布日：2024/8/27