CN102963889A - 一种高效环保的石墨化炉冷却工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高效环保的石墨化炉冷却工艺，该工艺包含以下具体步骤：步骤1，利用多功能行车，以时间为运行方向，逐步加大吸料深度及吸料频率，控制产品降温幅度不超过30℃/小时，当产品露出时，产品表面温度不超过400℃；步骤2，将多功能行车主料仓内的保温料进行筛分处理；步骤3，将筛分处理后的粒料进行除尘处理。本发明提供的多功能行车用于石墨化炉冷却工艺，能独立完成冷却过程；利用该多功能行车系统，将缩短石墨化炉的冷却时间，提升工作效率，降低生产成本，同时提升石墨化炉冷却过程的环保水平。
Description
技术领域
本发明涉及一种石墨化炉冷却工艺，具体地，涉及一种采用多功能行车控制石墨化炉的冷却过程的工艺方法。
背景技术
石墨化炉送电升温至2900℃后，升温工艺完成，进入冷却阶段。等静压石墨产品生产周期中，升温工艺一般为10~15天，而冷却工艺过程，为避免降温过快造成产品损坏，可长达30天左右。升温工艺受产品性能的生产要求的限制，其调整空间较小，而冷却工艺除了在关键工艺点需要严格控制外，其过程是越短越好，存在较大的弹性调整空间。
在石墨化送电升温过程中，由于石墨化对温度要求极高，炉内采用0~1mm粒度分布的石油焦粉作为保温料对炉体进行高效的保温作用，防止热量大量向外传导。但这层保温料的高效保温作用是冷却工艺的最大障碍，因此，冷却工艺的主要工作就是移除保温料，加强炉体热扩散，缩短石墨化炉的冷却时间。
目前，国内石墨化车间大多数采用抓斗将保温料直接抓出，置于独立的冷料仓内冷却。该冷却方法的主要优点是：将红热保温料直接抓出，散热速度快，冷却周期一般约为20天。但该方法存在诸多缺点：1）抓料过程操作困难，难以精确控制，容易造成产品氧化；2）抓料后需要在炉外配置独立的冷料仓；3）抓料和卸料过程中会形成大量扬尘，不利于车间的环境控制；4）保温料置于外置场地后，由于保温料粉料粒度分布为0~1mm，难于全部回收利用，形成持续性浪费；5）抓料过程需要行车和人员在炉体上配合完成，存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于石墨化炉冷却过程的工艺方法，使得石墨化炉冷却过程稳定，不会造成产品损坏以及被氧化，且缩减了冷却周期，提高了生产效率。
为达到上述目的，本发明提供了一种高效环保的石墨化炉冷却工艺，该工艺包含以下具体步骤：
步骤1，利用多功能行车，以时间为运行方向，逐步加大吸料深度及吸料频率，控制产品降温幅度不超过30℃/小时，当产品露出时，温度不超过400℃，该工艺总降温时间为10-15天；更优选地，所述的步骤1包含：步骤1.1，吸出保温料，使得产品降温幅度保持20-30℃/小时，直到温度降至2200℃，自然降温1天；步骤1.2，加大频率吸出保温料，使得产品降温幅度保持20-30℃/小时，待产品露出保温料前，产品表面温度降至400℃，自然降温1天；步骤1.3，加大频率继续吸出保温料，保持产品降温幅度为不超过6℃/小时，直到产品完全露出时，温度降至50℃；
步骤2，将多功能行车主料仓内的保温料进行筛分处理；
步骤3，将筛分处理后的粒料进行除尘处理。
上述的高效环保的石墨化炉冷却工艺，其中，所述的多功能行车包含：
主料仓系统，该主料仓系统内设置主仓温度测量和反馈装置及主仓称重装置，该主料仓系统的底部设置放料管道，该放料管道通过放料管道升降电动机控制，该主料仓系统还设置有吸料管道，该吸料管道通过吸料管道升降电动机控制；
收尘系统，该收尘系统与主料仓系统的底侧连通，用于收集粉尘；
主料仓吸料系统，该主料仓吸料系统与主料仓系统上部通过管道连通。
上述的高效环保的石墨化炉冷却工艺，其中，所述的放料管道连接筛分系统。
上述的高效环保的石墨化炉冷却工艺，其中，所述的筛分系统包含回转冷却机以及三级筛分装置。
上述的高效环保的石墨化炉冷却工艺，其中，所述的主料仓吸料系统连接除尘系统。
上述的高效环保的石墨化炉冷却工艺，其中，所述的除尘系统包含高温除尘装置及常温除尘装置。
本发明提供的多功能行车是集吸料和放料等功能于一体的大型行车系统，具备多种智能友好的操作性，采用多功能行车进行冷却操作，工艺稳定，生产效率高，操作便捷。
该多功能行车的控制系统允许用户通过方向控制系统精确控制吸料位置，通过升降电机可以精确控制吸料口的下降深度，以上两组条件结合，可以实现以吸料深度为控制参数对不同区域采取不同的冷却工艺；多功能行车的主料仓内配套装置了温度感应系统和称重系统，吸料主仓内装有热电偶反馈系统，随着热料的吸入，仓内温度升高，而随着表层热料的移除，下一层的高温热料露出，炉内热散失加快，产品的冷却速率加快。结合实际冷却工艺和产品质量之间的相互关系，设定合理的主料仓报警温度，防止热料吸入过多和炉内热散失过大引起的产品温度下降过快，而造成产品开裂。同时配合称重系统来控制冷却吸料量，保证根据冷却工艺，控制逐步减少产品表面保温料的覆盖量。
多功能行车系统与筛分系统配合工作，能实现装炉粉料最大限度的回收利用。多功能行车吸料放入放料斗，经回转冷机后提升至振动筛分系统进行不同颗粒度的筛分，不同粒径的粉料分离放入不同的料仓。
多功能行车配置了高温除尘装置和常温除尘装置。两套除尘装置可有效防止过细灰粉对环境的污染。两种除尘装置均配备了负压信号反馈系统、温度反馈系统和空气流量反馈系统，主机截面集远程监控和远程控制于一体，实时监控，操作快捷。
本发明提供的多功能行车操作性强，能独立完成冷却过程；利用该多功能行车系统，将提缩短石墨化炉的冷却时间，提升工作效率，降低生产成本，同时提升石墨化炉冷却过程的环保水平。
本发明的工艺实施原理如下：随着冷却过程的进行，石墨化炉的炉内温度逐步降低，因此，利用多功能行车精确控制吸料深度的功能，可逐步提高冷却的吸料深度，因此基于生产实验数据的积累，制定吸料深度—冷却时间的冷却工艺；另外，冷却过程的关键点是温度控制，对以吸料深度为控制点的冷却过程，严格控制产品的表层温度条件≤400℃（产品氧化的预防温度），防止产品氧化，确保冷却工艺能获得较高的产品合格率。
本发明要解决如下几个问题：
通过多功能行车对吸料温度和吸料量（重量）的反馈，可以控制冷却温度进程，防止冷却过快造成产品破坏，同时控制吸料量，保证产品表面覆盖饱和的保温料，保证产品正常冷却，防止产品氧化；
利用多功能行车的配套筛分系统，对保温料等填充料进行分类，并提高填充料的利用。本发明对应服务的生产领域主要采用5~10mm和10~20mm粒度的原料，筛分系统配套5mm和10mm筛网进行筛分，解决了原料的分类和循环利用的问题。
附图说明
图1为本发明的多功能行车系统的结构示意图。
图2为本发明的筛分系统结构示意图。
图3为本发明的除尘系统的结构示意图。
图4为本发明的石墨化冷却工艺以时间为运行方向，以吸料深度为控制点，积累不同工艺节点的温度的曲线图。
具体实施方式
以下结合附图1-4及实施例对本发明的工艺做进一步地说明。
本发明提供了一种高效环保的石墨化炉冷却工艺，该工艺包含以下具体步骤：
步骤1，利用多功能行车，以时间为运行方向，逐步加大吸料深度及吸料频率，控制产品降温幅度不超过30℃/小时，当产品露出时，温度不超过400℃；
步骤2，将多功能行车主料仓内的保温料进行筛分处理；
步骤3，将筛分处理后的粒料进行除尘处理。
如图1所示，所述的多功能行车包含：
主料仓系统110，该主料仓系统110内设置主仓温度测量和反馈装置111及主仓称重装置112，该主料仓系统110的底部设置放料管道113，该放料管道113通过放料管道升降电动机114控制，该主料仓系统110还设置有吸料管道115，该吸料管道115通过吸料管道升降电动机116控制；
收尘系统120，该收尘系统120与主料仓系统110的底侧连通，用于收集粉尘；
主料仓吸料系统130，该主料仓吸料系统130与主料仓系统110上部通过管道连通。
所述的放料管道113连接筛分系统200。
所述的主料仓吸料系统130连接除尘系统300。
如图2所示，所述的筛分系统200包含：进料斗210，回转冷却机220以及三级筛分装置240，通过斗式提升机230将进料从回转冷却机220转入到三级筛分装置240（优选为振动式筛分机）中，通过回转冷却机220降温处理后的物料经所述的斗式提升机230输送至该三级筛分装置240中；所述三级筛分装置240包含三个由大到小不同规格网孔的筛网241，依次从上到下设置；若干料仓，包含熟料仓（251、252、253）及生料仓（254、255、256），所述三级筛分装置240的三个不同规格网孔的筛网241，分别对应连接三个对应的熟料仓（251、252、253），所述生料仓（254、255、256）用于装生料；以及，混料机260，该混料机260连接熟料仓及生料仓（图2中，示例为连接熟料仓253及生料仓254），由混料机260完成熟料和生料的配比混合，再通过皮带运输机270输送装包。
由于筛分过程的粉尘较多，筛分系统的各个环节需要除尘系统配合，即将所述的放料斗210、若干料仓均与除尘系统300连接，分别同时进行除尘处理。
所述的除尘系统300包含高温除尘装置及常温除尘装置，如图3所示，具体来说，所述的除尘系统300包含：放料斗310；高温除尘装置320，该高温除尘装置320包含第一除尘装置321及第一抽风装置322；优选地，该第一除尘装置321选择旋风式除尘器；常温除尘装置330，该常温除尘装置330包含第二除尘装置331及第二抽风装置332；优选地，该第二除尘装置331选择旋风式除尘器；分别与高温除尘装置320、常温除尘装置330连接的粉尘收集装置340；粉料入仓装置350，其设置在常温除尘装置330的底部，通过阀门控制收集除尘后的粉料。
实施例
以下为某炉装30t，Ø680×720等静压产品的冷却工艺的实施例，如表1所示。
表1.某种产品对应的冷却工艺
冷却工艺依照吸料深度-冷却时间的对应关系来制定，使得产品的降温幅度不超过30℃/小时，以避免降温过快造成产品损坏；且当随着保温料的吸出，露出产品时，产品的温度不超过400℃，以避免被氧化。由于起始降温时，石墨化炉温度较高，降温较快，故而需要吸料少，吸料频率低，如表1所示，第1天吸料频率为4次/天，每次吸料深度为10mm；第2天保持冷却平台，不吸料，使得石墨化炉自然降温，以避免降温幅度过大；第3天，加大吸料的深度；第4天又保持冷却平台，不吸料，自然降温；第5天开始加大吸料频率和吸料深度，见表1，通过多功能行车对吸料深度的精确控制，可以严格实现上述冷却工艺的执行。然后将多功能行车吸取的保温料，通过筛分系统及除尘系统处理，使得保温料可以最大程度地回收利用。
以石墨化炉的最高加热温度和加热电耗总量，设计不同的石墨化冷却工艺；最高温度越高，加热电耗越大，冷却所需的时间越长，而且，石墨化炉内产品的多样化（不同规格），冷却时间会延长，示例如下表2所示：
表2：石墨化炉的最高加热温度和加热电耗总量与冷却时间的示例
| 示例 | 最高温度/℃ | 加热电耗/kW | 冷却工艺天数 |
| 1 | 2800 | 255250 | 10 |
| 2 | 2850 | 263750 | 12 |
| 3 | 2900 | 268550 | 13 |
| 4 | 2900 | 305000 | 15 |
如图4所示，石墨化冷却工艺以时间为运行方向，以吸料深度为控制点，积累不同工艺节点的温度。具体实施如下：采用多功能行车吸出保温料，使得产品降温幅度保持20-30℃/小时，直到产品温度降至2200℃，维持冷却平台1天，不吸料，自然降温，避免产品温度下降过快；加大频率吸出保温料，使得产品降温幅度保持20-30℃/小时，待产品露出保温料前，产品表面温度降至400℃，自然降温1天，稳定冷却，不吸料，自然降温；加大频率继续吸出保温料，继续降温，保持产品降温幅度为不超过6℃/小时，直到产品完全露出时，温度降至50℃。 所述的降温幅度通过多功能行车吸料频率和深度来进行控制。
本发明利用多功能行车，控制对石墨化炉高温保温料的吸出深度和频率，从而保证石墨化炉内产品降温幅度不超过30℃/小时，提高了降温效率，缩短了降温时间，还保证了产品的质量。而且，通过联用筛分系统和除尘系统，以最大程度地实现对保温料的回收再利用，降低了生产成本。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (7)
1.一种高效环保的石墨化炉冷却工艺，其特征在于，该工艺包含以下具体步骤：
步骤1，利用多功能行车，以时间为运行方向，逐步加大吸料深度及吸料频率，控制产品降温幅度不超过30℃/小时，当产品露出时，产品表面温度不超过400℃，降温时间为10-15天；
步骤2，将多功能行车主料仓内的保温料进行筛分处理；
步骤3，将筛分处理后的粒料进行除尘处理。
2.如权利要求1所述的高效环保的石墨化炉冷却工艺，其特征在于，所述的多功能行车包含：
主料仓系统（110），该主料仓系统（110）内设置主仓温度测量和反馈装置（111）及主仓称重装置（112），该主料仓系统（110）的底部设置放料管道（113），该放料管道（113）通过放料管道升降电动机（114）控制，该主料仓系统（110）还设置有吸料管道（115），该吸料管道（115）通过吸料管道升降电动机（116）控制；
收尘系统（120），该收尘系统（120）与主料仓系统（110）的底侧连通，用于收集粉尘；
主料仓吸料系统（130），该主料仓吸料系统（130）与主料仓系统（110）上部通过管道连通。
3. 如权利要求2所述的高效环保的石墨化炉冷却工艺，其特征在于，所述的放料管道（113）连接筛分系统（200）。
4.如权利要求3所述的高效环保的石墨化炉冷却工艺，其特征在于，所述的筛分系统（200）包含回转冷却机以及三级筛分装置。
5.如权利要求2所述的高效环保的石墨化炉冷却工艺，其特征在于，所述的主料仓吸料系统（130）连接除尘系统（300）。
6.如权利要求5所述的高效环保的石墨化炉冷却工艺，其特征在于，所述的除尘系统（300）包含高温除尘装置及常温除尘装置。
7.如权利要求1所述的高效环保的石墨化炉冷却工艺，其特征在于，所述的步骤1包含：步骤1.1，吸出保温料，使得产品降温幅度保持20-30℃/小时，直到温度降至2200℃，自然降温1天；步骤1.2，加大频率吸出保温料，使得产品降温幅度保持20-30℃/小时，待产品露出保温料前，产品表面温度降至400℃，自然降温1天；步骤1.3，加大频率继续吸出保温料，保持产品降温幅度为不超过6℃/小时，直到产品完全露出时，温度降至50℃。
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