本发明专利技术提供一种石墨化炉的快速冷却与余热回收装置，包括：预置热交换装置，位于石墨化炉的所述侧面保温料层中，距离石墨化炉炉墙内侧一定距离的位置，所述预置热交换装置内包括工质，用于与所述保温料层进行热交换；换热介质管路，包括过热蒸汽发生器和预热器，所述换热介质管路中包括换热介质，通过换热介质与所述预置热交换装置内的工质进行热交换，使换热介质升温；水
【技术实现步骤摘要】
一种石墨化炉的快速冷却与余热回收装置
[0001]本专利技术涉及石墨化工艺及储能装置
，具体涉及一种通过热交换装置将石墨化炉高温炉料(含焙烧料和保温料)快速冷却并回收余热生产过热蒸汽或发电的装置，更具体涉及一种采用在保温料中预置热交换装置对石墨化炉高温炉料进行快速冷却及余热回收的装置。
技术介绍
[0002]石墨化是指高温下利用热活化将碳原子由杂乱不规则排列转变为规则排列的六方平面网状结构，即石墨晶体结构，是石墨电极、负极材料、碳纳米管及特种石墨等石墨制品生产的关键工序。石墨化需要的温度高达3000℃以上，温度越高，石墨晶体结构转变越完善，相应的高温处理设备称作石墨化炉。石墨化属于高耗能工艺，以人造石墨负极材料生产为例，石墨化过程的成本占生产负极材料成本约50％，其主要成本为电费，通常1吨石墨化产能需耗电1.2
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1.4万度，其中只有约35％用于石墨晶格转换，其余热量靠自然降温排放。目前石墨化炉的自然冷却过程先依靠外墙及保温料顶部与周围环境空气之间的自然对流进行冷却，然后卸除顶部保温料自然冷却直至物料温度降至200
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300℃，再卸除顶部剩下的保温料，方可进行出料，冷却速度慢、冷却时间长(根据炉型大小，15
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20天不等)，不仅大大影响了生产周期及生产线的产能，也造成了大量余热的浪费。因此，有必要探寻石墨化炉高温炉料快速冷却及余热回收的新工艺。
技术实现思路
[0003]在下文中将给出关于本公开内容的简要概述，以便提供关于本公开内容某些方面的基本理解。应当理解，此概述并不是关于本公开内容的穷举性概述。它并不是意图确定本公开内容的关键或重要部分，也不是意图限定本公开内容的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0004]针对现有石墨化工艺高温炉料自然冷却速率慢、生产周期长的缺点，本专利技术提供一种石墨化炉的快速冷却与余热回收装置，其特征在于，包括：预置热交换装置，位于石墨化炉的所述侧面保温料层中，距离石墨化炉炉墙内侧一定距离的位置，所述预置热交换装置内包括工质，用于与所述保温料层进行热交换；换热介质管路，包括过热蒸汽发生器和预热器，所述换热介质管路中包括换热介质，通过换热介质与所述预置热交换装置内的工质进行热交换，使换热介质升温；水
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蒸汽循环管路，包括过热蒸汽发生器和预热器，通过管道连接形成循环回路，所述水
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蒸汽循环管路中的水与升温后的换热介质在所述预热器和过热蒸汽发生器中换热，产生过热蒸汽，使换热介质降温；其中，所述换热介质管路中降温后的换热介质再次与所述预置热交换装置内的工质进行热交换，使换热介质升温，形成循环。
[0005]进一步的，其中，所述预置热交换装置为换热盘管，沿着石墨化炉的所述炉墙长度方向布置多组，所述换热盘管与所述换热介质管路连通，所述换热盘管内的工质与所述换热介质管路的换热介质相同，所述换热介质为熔盐或导热油，换热介质在所述换热盘管和
所述换热介质管路中循环，以实现与所述保温料层进行热交换。
[0006]进一步的，其中，所述换热盘管敷设在所述侧面保温料层内，距离石墨化炉的所述炉墙内侧240
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550mm范围内的温度为800
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1500℃的保温料层内。
[0007]进一步的，其中，所述换热介质管路还包括：第一介质循环泵、高温介质储罐、第二介质循环泵、低温介质储罐，换热介质管路通过管道连接换热盘管形成循环回路；所述水
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蒸汽循环管路还包括蒸汽轮机、凝汽器和凝结水泵，通过管道连接形成循环回路。
[0008]进一步的，其中，所述换热介质管路还包括：换热管进口总管和换热管出口总管，布置于炉墙外侧并沿着炉墙长度方向延伸，每组换热盘管都分别通过换热管进口阀门和换热管出口阀门连接所述换热管进口总管和换热管出口总管。
[0009]进一步的，其中，所述预置热交换装置为高温热管，沿着石墨化炉的所述炉墙长度方向均匀布置并分成多组，所述高温热管内的工质为碱金属或者其合金，所述换热介质管路的换热介质为熔盐或导热油；所述高温热管包括热端和冷端，热端内的液态碱金属工质通过热端管壁与保温料换热，使液态金属蒸发转化为气态后进入热管冷端，在冷端金属蒸气冷凝成液态，将热量通过冷端管壁传递给换热介质。
[0010]进一步的，其中，所述高温热管敷设在所述侧面保温料层内，距离石墨化炉的所述炉墙内侧240
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550mm范围内的温度为800
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1500℃的保温料层内。
[0011]进一步的，其中，所述换热介质管路还包括：第一介质循环泵、高温介质储罐、第二介质循环泵、低温介质储罐、冷端换热箱，换热介质管路通过与冷端换热箱连接形成循环回路，每组热管冷端的金属蒸气与换热介质管路的换热介质在所述冷端换热箱中换热，金属蒸气冷凝后转化为液态金属返回热管热端。
[0012]进一步的，其中，所述换热介质管路还包括：换热介质进口总管和换热介质出口总管，所述冷端换热箱包括多个，每个冷端换热箱与每组高温热管的冷端连接，每组高温热管将冷端集中安装在封闭的每个冷端换热箱中，每个冷端换热箱通过换热介质进口阀门、换热介质出口阀门分别与换热介质进口总管、换热介质出口总管连接。
[0013]进一步的，其中，所述换热介质管路并联多台石墨化炉。
[0014]本专利技术的技术方案具有如下优点或有益效果：提供了一种石墨化炉高温炉料快速冷却及余热回收装置，通过在石墨化炉保温料层中的适当位置设置热交换装置，在冷却期利用热交换装置带走高温炉料的热量，产生的过热蒸汽可以自用、外售或进一步用来发电。与传统的自然冷却方式相比，在冷却期可以提高保温料及焙烧料的冷却速率，显著缩短冷却时间和生产周期，提高石墨化炉产能，同时能实现高温炉料的余热回收及利用，达到节能增效的目的。
附图说明
[0015]参照附图下面说明本公开内容的具体内容，这将有助于更加容易地理解本公开内容的以上和其他目的、特点和优点。附图只是为了示出本公开内容的原理。在附图中不必依照比例绘制出单元的尺寸和相对位置。
[0016]图1为本专利技术提供的石墨化炉结构示意图。
[0017]图2、3、4分别为石墨化炉换热管安装位置的轴测图、侧视图和主视图。
[0018]图5为肋片换热管结构示意图。
[0019]图6为外螺纹换热管结构示意图。
[0020]图7为高温熔盐
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过热蒸汽发生器流程示意图。
[0021]图8为石墨化炉内炉宽方向温度分布图。
[0022]图9、10、11、12为热管式石墨化炉轴测图、主视图、侧视图和俯视图。
[0023]其中：1、石墨化炉炉头；2、炉墙；3、侧面保温料层；4、石墨板；5、焙烧料(石油焦颗粒)；6、石墨盖板；7、顶部保温料层；8、底部保温料层；9、炉底；10、通气管道；11、侧墙板；12、炉罩；13、换热管进口总管；14、换热管本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种石墨化炉的快速冷却与余热回收装置，其特征在于，包括：预置热交换装置，位于石墨化炉的所述侧面保温料层中，距离石墨化炉炉墙内侧一定距离的位置，所述预置热交换装置内包括工质，用于与所述保温料层进行热交换；换热介质管路，包括过热蒸汽发生器和预热器，所述换热介质管路中包括换热介质，通过换热介质与所述预置热交换装置内的工质进行热交换，使换热介质升温；水
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蒸汽循环管路，包括所述过热蒸汽发生器和所述预热器，通过管道连接形成循环回路，所述水
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蒸汽循环管路中的水与升温后的换热介质在所述预热器和过热蒸汽发生器中换热，产生过热蒸汽，使换热介质降温；其中，所述换热介质管路中降温后的换热介质再次与所述预置热交换装置内的工质进行热交换，使换热介质升温，形成循环。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述预置热交换装置为换热盘管，沿着石墨化炉的所述炉墙长度方向布置多组，所述换热盘管与所述换热介质管路连通，所述换热盘管内的工质与所述换热介质管路的换热介质相同，所述换热介质为熔盐或导热油，换热介质在所述换热盘管和所述换热介质管路中循环，以实现与所述保温料层进行热交换。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述换热盘管敷设在所述侧面保温料层内，距离石墨化炉的所述炉墙内侧240
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550mm范围内的温度为800
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1500℃的保温料层内。4.根据权利要求所述的装置，其中，所述换热介质管路还包括：第一介质循环泵、高温介质储罐、第二介质循环泵、低温介质储罐，换热介质管路通过管道连接换热盘管形成循环回路；所述水
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蒸汽循环管路还包括蒸汽轮机、凝汽器和凝结水泵，通过管道连接形成循环回路。5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘训良，孙海涛，豆瑞锋，何浩，周文宁，方娟，张四宗，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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