【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石墨化炉，具体涉及一种防结壳的竖式连续石墨化炉及防结壳方法。
技术介绍
1、炭质原料可以进行高温热处理，使其原子结构完善，转变成具有石墨三维规则有序结构的石墨质碳，从而达到石墨化的目的。
2、石墨具有非常高的熔沸点，其熔点远高于所含杂质的沸点。高温石墨化的过程中除了发生了碳原子的晶格转变，各种杂质高温下也蒸发为气体排出。杂质减少，固定碳含量增加，石墨的纯度随之增加，其应用价值也随之提升。
3、竖式连续石墨化炉通过石墨电极给石墨化炉送电，利用炭质原料本身的电阻使通入炉内的电能转变为热能。其特点是能连续生产，提高产品质量，改善劳动条件，废弃物排放可控，能耗与艾奇逊石墨化炉相比下降至少50％，炉内温度可超过2500℃。
4、常见的竖式连续石墨化炉结构由上至下分为四个区域：预热区、次高温加热区、高温加热区和冷却区。炭质原料从顶部下料管加入，在整个下落过程中被连续加热到2500～3000℃，实现炭质原料的高温石墨化，在高温加热区石墨化完成后，物料进入炉底冷却区冷却后出料。炭质原料的灰分在高温加热区域温度超过2500℃的高温下被蒸发为气态，由于浮力作用该灰分气也会自然上升，依次穿透次高温加热区、预热区后，再聚集在炉内顶部，被顶部的排气孔抽走排出炉外。
5、目前竖式连续石墨化炉在生产高纯石墨时存在的问题是：生产高纯石墨对原料的要求很高，包括原料的杂质含量和颗粒度等。尤其是颗粒度要求很细，使得炉内料层透气性很差，炉内高温蒸发出来的气体压力持续升高，直至顺利排出。
6、高温
7、这个硬壳层危害非常大，它阻止了杂质蒸发气体的顺利排出，使得炉内气体压力持续升高，易使炉内运行压力过高，导致设备投资增加。特别在石墨化炉底部排料的时候，料层整体下降，硬壳层随着下降，不均匀性沉降总会发生，硬壳层受力发生破坏，高压气体会从破损的硬壳层处被突然释放出来，造成“喷料”使得物料外泄，对石墨化炉的安全运行造成威胁，形成安全事故。
8、综上，现有的竖式连续石墨化炉在生产高纯石墨时灰分蒸气会在次高温区降温冷却，与细粉状的原料板结在一起，在次高温区域形成一个占据整个炉内截面的硬壳层，阻碍杂质蒸发气体的顺利排出。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种防结壳的竖式连续石墨化炉及防结壳方法，以解决现有技术中竖式连续石墨化炉在生产高纯石墨时灰分蒸气会在次高温区降温冷却，与细粉状的原料板结在一起，在次高温区域形成一个占据整个炉内截面的硬壳层，阻碍杂质蒸发气体的顺利排出的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术具体提供一种防结壳的竖式连续石墨化炉，所述石墨化炉的顶部设置于排气孔和下料管，所述石墨化炉的底部设置有排料管；
3、所述石墨化炉内设置有竖直的石墨电极，所述石墨电极的底端位于所述高温加热区的下边缘；
4、所述石墨化炉上设置有抽气管，所述抽气管用于将高温加热区内的灰分蒸气抽至炉外，以防止灰分蒸气在低温区冷凝结壳。
5、作为本专利技术的一种优选方案，所述石墨化炉内部由上至下依次为预热区、次高温加热区和高温加热区，所述排料管安装于所述高温加热区的底部；
6、所述抽气管安装于所述高温加热区的底部，用于在炉体内形成向下的气流速度场；
7、向下的气流速度场与所述排气孔形成的向上的气流速度场的零速分界面位于次高温加热区与高温加热区的分界面上。
8、作为本专利技术的一种优选方案，所述石墨化炉内部由上至下依次为预热区、次高温加热区、高温加热区和冷却区，所述排料管安装于所述冷却区的底部；
9、所述抽气管安装于所述高温加热区的侧壁上，所述抽气管位于所述高温加热区内的一端连接有丝网过滤筒，以抽出灰分蒸气并拦截粉状物料。
10、作为本专利技术的一种优选方案，所述丝网过滤筒为石墨材质。
11、为解决上述技术问题，本专利技术还进一步提供一种竖式连续石墨化炉的防结壳方法，使用上述的一种防结壳的竖式连续石墨化炉，包括以下两种情形：
12、若所述抽气管安装于所述高温加热区的底部，则：
13、启动与抽气管连接的风机，在炉内形成了向下的气流速度场；
14、控制抽气管的抽气压力，进而控制向下的气流速度场与所述排气孔形成的向上的气流速度场的零速分界面位于次高温加热区与高温加热区的分界面上，使高温区灰分蒸气向下流动穿透高温区并排出炉外；
15、若所述抽气管安装于所述高温加热区的侧面，则：
16、启动与抽气管连接的风机，使位于高温加热区内的丝网过滤筒将高温加热区产生的灰分蒸气抽吸引出炉外，防止炉内结壳；并将细粉状物料有效拦截下来。
17、本专利技术与现有技术相比较具有如下有益效果：
18、在石墨化过程中，所述抽气管将高温加热区内的灰分蒸气抽至炉外，灰分蒸气无需向上穿透次高温加热区和预热区，以防止灰分蒸气在低温区冷凝结壳，使炉内运行压力平稳，避免因为硬壳层受力发生破坏，导致的喷料事故，维持石墨化炉的安全运行。
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【专利技术属性】
技术研发人员：魏小林，程珩，张良，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：
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