一种生产等静压石墨艾奇逊炉电极冷却系统的制作方法

1.本发明涉及等静压石墨生产相关技术领域，具体涉及一种生产等静压石墨艾奇逊炉电极冷却系统。


背景技术：

2.艾奇逊炉是19世纪末在生产碳化硅的电阻炉基础上改造的，其主要特点是装入炉内的负极材料原料与电阻料(焦粒)共同构成炉阻，通电后产生2000
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3000℃的高温使负极材料原料石墨化。艾奇逊炉的工业应用已有百年历史，目前我国仍普遍应用。这种炉的特点是结构简单，坚固耐用，容易维修，一直是炭素工业中主要的石墨化设备。
3.石墨化炉一般在送电升温至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
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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
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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。
4.目前，现有技术对艾奇逊炉冷却方法主要有改制新的炉体结构、采用电机抽水喷洒降温等。该类冷却方法存在一些问题是：1)改制炉体结构，投资较大，要求较高；2)常规方式采用抽水喷洒冷却的，浪费水资源；3)电机抽水消耗电力资源较大，不符合节能环保要求；4)需要配置多个冷却塔冷却系统(常见的工厂多配置多个玻璃钢冷却塔)；5)长期生产，经济效益不佳等问题。对于该类设计，可以参见中国专利201521103476.4、201720900353.6、201821096074.x、201821181427.6、201920296413.7、201920540569.5等。另外，也检索到采用循环地下冷却装置的，但是其利用也需要消耗大量的电力资源，而且循环了冷却效果也不高，相关设计可以参见中国专利201610327634.7、201610523676.8、201910036954.0等。因此对生产等静压石墨艾奇逊炉，提供一种高效、节能的冷却系统显得尤为重要。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明设计一种生产等静压石墨艾奇逊炉电极冷却系统，其目的在于：提供能够满足对艾奇逊炉电极快速冷却需要，且能实现节省水资源和运行时对电力资源的消耗，让系统内的循环水的快速冷却，满足节能减排和智能化冷却等问题。
7.(二)技术方案
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种生产等静压石墨艾奇逊炉电极
冷却系统，主要包括：第一水箱、水泵、第二水箱，其特征在于，所述冷却系统还包括：汽包锅炉、第三水箱、第四水箱，第一水箱上端与气提进水管一端、泵提进水管一端连通，第一水箱底部与第一水箱出水管一端连通，泵提进水管另一端通过水泵与第二水箱连通；所述气提进水管另一端与气提干管顶部连通，所述第三水箱入水管、第四水箱入水管、气提干管还分别与第三水箱、第四水箱连通，第三水箱、第四水箱之间还通过第四水箱入水管连通；第一水箱出水管另一端与汽包锅炉进水端连通，汽包锅炉出水端与第四水箱入水管连通，所述汽包锅炉上设置有出气管、注入管，出气管还与第一进气管上端、第二进气管上端连通，第一进气管下端与第三水箱连通、第二进气管与第四水箱连通，第一进气管上设置有第七电磁阀，第二进气管分别上设置有第第八电磁阀。
9.作为上一步优选方案，所述泵提进水管通过第一电磁阀与第一进水管一端连通，第一进水管另一端设置在第二水箱底部，第一进水管上设置有水泵，水泵通过第一进水管、第一电磁阀、泵提进水管对第一水箱供水。第二水箱可通过第一进水管、水泵对第一水箱补水，提供初步的系统运行的水资源和交换热能，系统运行后，水泵可终止，切除外部电能消耗，控制各电磁阀，利用电极热能，推动冷却系统运行。
10.作为上一步优选方案，所述汽包锅炉与第四水箱入水管之间还设置有换热葫芦，换热葫芦上端与汽包锅炉出水管下端连通，汽包锅炉出水管上端与汽包锅炉连通，汽包锅炉出水管上还设置有第二电磁阀，换热葫芦下端与第三水箱入水管一端连通，第三水箱入水管另一端与第三水箱连通连通，第三水箱入水管还与第四水箱入水管一端连通，所述第三水箱入水管上还设置有第三电磁阀，第四水箱入水管设置有第四电磁阀。
11.作为上一步优选方案，所述汽包锅炉内部设置有换热管、第一端板、第二端板，换热管一端穿过第一端板与汽包锅炉出水管连通，换热管另一端穿过第二端板后与汽包锅炉进水管连通。
12.作为上一步优选方案，所述换热葫芦为内空的容器，换热葫芦上部设置有换热葫芦入水管，下部设置有换热葫芦出水管，内部设置有整流罩，底部有储水腔。
13.作为上一步优选方案，所述整流罩为伞形结构，用于将换热葫芦入水管在整流罩上呈圆锥面分散后流入到储水腔内，储水腔内设置有一定水位的水源，用于实现与地下冷却源进行热交换。
14.作为上一步优选方案，所述整流罩与整流罩管固定连接，整流罩管为内空的管道，整流罩管顶部侧壁上设置有整流罩管排水孔、底部设置有整流罩插管；整流罩插管插接在换热葫芦出水管内部。储水腔水位达到一定高度后，可从整流罩管排水孔进入到整流罩管、整流罩插管后，再从换热葫芦出水管排出。
15.作为上一步优选方案，所述换热葫芦数量为多个且设置为串联连接结构，用于对其内部循环水的逐级、充分冷却。换热葫芦可制作成直径较大的结构，如飞蝶形状或截面为梭子形状，主要增加外表和地下冷源接触面积，同时保持内部有一定的储水容腔。
16.作为上一步优选方案，所述气提干管为三通形状，一端与气提进水管、另外两端分别与第三水箱、第四水箱连通，在与第三水箱、第四水箱连通管上分别设置有第五电磁阀、第六电磁阀。
17.作为上一步优选方案，所述第一水箱出水管、汽包锅炉进水管、换热管、汽包锅炉出水管、换热葫芦组件、第三水箱入水管、第四水箱入水管等密闭系统在第一水箱内水的重
力等作用下，构成虹吸系统。可加速第一水箱的冷却水向第三水箱入水管、第四水箱入水管流通。
18.(三)有益效果
19.本发明提供了一种生产等静压石墨艾奇逊炉电极冷却系统，具备以下有益效果：
20.1、本发明产品利用系统封闭的循环水作为冷媒，相对传统的喷洒冷却水，极大的节能水资源，避免浪费。
21.2、本发明产品充分利用电极的热量，经过汽包锅炉的换热和蒸发系统，为循环水的系统运行提供气提提水的蒸汽压力，相对于电机持续抽水喷洒降温模式，极大的节能了电力资源的消耗。
22.3、本发明产品汽包锅炉的换热和多级换热葫芦组合换热，换热葫芦内部特制的整流、储水换热结构，能让循环水快速冷却。
23.4、本发明产品换热葫芦组件、第三水箱、第四水箱及与之连接的部分管路和电磁阀属地埋式安装结构，充分利用地表以下低温实现冷却。
24.5、本发明产品第一水箱出水管、汽包锅炉进水管、换热管、汽包锅炉出水管、换热葫芦组件、第三水箱入水管、第四水箱入水管等密闭系统在第一水箱内水的重力等作用下，构成虹吸系统，可加速第一水箱的冷却水向第三水箱入水管、第四水箱入水管流通，促进换热系统的加速循环。
25.6、本发明产品第三水箱、第四水箱为两组交替使用水箱，系统运行时，一个水箱作为收集循环水，另一个作为提供水资源，交替使用，水箱能够更好的与地下冷源做热交换，实现循环水的冷却。
26.7、本发明产品结构简单，产品使用方便，提高了艾奇逊炉冷却效率和品质，并极大地节省了资源的浪费，便于推广使用。
附图说明
27.图1为本发明冷却系统结构示意图；
28.图2为本发明汽包锅炉结构示意图；
29.图3为本发明换热葫芦剖视主视图；
30.图4为本发明换热葫芦俯视半剖视图；
31.其中，1、第一水箱，2、电极，3、气提进水管，4、泵提进水管，5、第一电磁阀，6、第一进水管，7、水泵，8、第二水箱，9、第一水箱出水管，10、出气管，11、汽包锅炉，12、换热管，13、注入管，14、汽包锅炉出水管，15、第二电磁阀，16、换热葫芦，17、整流罩，18、储水腔，19、整流罩管，20、第三水箱入水管，21、第四水箱入水管，22、第三电磁阀，23、第四电磁阀，24、第五电磁阀，25、气提干管，26、第六电磁阀，27、第三水箱，28、第四水箱，29、第一进气管，30、第七电磁阀，31、第二进气管，32、第八电磁阀，33、气提支管，34、第九电磁阀，35、汽包锅炉进水管，36、第一端板，37、第二端板，38、整流罩管排水孔，39、换热葫芦入水管，40、整流罩插管，41、换热葫芦出水管。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.实施例：如图1所示，电极2外部有第一水箱1，第一水箱1上与气提进水管3、泵提进水管4连接，第一水箱1底部有第一水箱出水管9，泵提进水管4与第一电磁阀5连通后再与第一进水管6连接，第一进水管6末端在第二水箱8底部；第一进水管6上设置有水泵7，水泵7通过第一进水管6、第一电磁阀5、泵提进水管4对第一水箱1供水，汽包锅炉11上设置有出气管10、注入管13、汽包锅炉出水管14、汽包锅炉进水管35。汽包锅炉进水管35与第一水箱出水管9连通；汽包锅炉出水管14通过第二电磁阀15再与换热葫芦16组件连通，换热葫芦16组件末端与第三水箱入水管20、第三电磁阀22、第三水箱27连通。换热葫芦16组件可为多个串联连接结构，起到对其内部循环水的逐级、充分冷却，第三水箱入水管20还与第四水箱入水管21、第四水箱28连通，第四水箱入水管21设置有第四电磁阀23，第三水箱27、第四水箱28通过气提干管25连通，气提干管25与第三水箱27、第四水箱28连通管上分别设置有第五电磁阀24、第六电磁阀26，气提干管25顶部与气提进水管3连通，第三水箱入水管20、第四水箱入水管21、气提干管25将第三水箱27、第四水箱28构成并联结构。第三水箱27、第四水箱28顶部设置有第一进气管29、第二进气管31。第一进气管29、第二进气管31分别设置有第七电磁阀30、第八电磁阀32。第一进气管29、第二进气管31顶部与出气管10连通，汽包锅炉11内部设置有换热管12、第一端板36、第二端板37。汽包锅炉11内部设置有若干换热管12，换热管12穿过第一端板36、第二端板37后与汽包锅炉出水管14、汽包锅炉进水管35连通，换热葫芦16为内空的容器，上部有换热葫芦入水管39，下部有换热葫芦出水管41，内部有整流罩17，底部有储水腔18。整流罩17为伞形结构，可让换热葫芦入水管39在整流罩17上呈圆锥面分散后流入到储水腔18内，储水腔18可聚集一定水位的水源，可更好的实现与地下冷却源进行热交换。整流罩17与整流罩管19固定连接，整流罩管19为内空的管道，其顶部侧壁上设置有整流罩管排水孔38、底部设置有整流罩插管40；整流罩插管40插接在换热葫芦出水管41内部。储水腔18水位达到一定高度后，可从整流罩管排水孔38进入到整流罩管19、整流罩插管40后，再从换热葫芦出水管41排出。换热葫芦16组件、第三水箱27、第四水箱28及与之连接的部分管路和电磁阀属地埋式安装结构，充分利用地表以下低温实现冷却。
34.第一水箱出水管9、汽包锅炉进水管35、换热管12、汽包锅炉出水管14、换热葫芦16组件、第三水箱入水管20、第四水箱入水管21等密闭系统在第一水箱1内水的重力等作用下，构成虹吸系统，可加速第一水箱1的冷却水向第三水箱入水管20、第四水箱入水管21流通。
35.汽包锅炉11内蒸汽可通过出气管10、第一进气管29(或第二进气管31)进入到第三水箱27(或第四水箱28)内，依靠气体压力将第三水箱27(或第四水箱28)内的冷却水通过气提干管25压入到气提进水管3而进入到第一水箱1内对电极2进行冷却换热。
36.第二水箱8可通过第一进水管6、水泵7对第一水箱1补水，提供初步的系统运行的水资源和交换热能，系统运行后，水泵7可终止，切除外部电能消耗，控制各电磁阀，利用电极2热能，推动冷却系统运行。
37.换热葫芦16可制作成直径较大的结构，如飞蝶形状或截面为梭子形状，主要增加外表和地下冷源接触面积，同时保持内部有一定的储水容腔。
38.气提干管25设置有气提支管33、第九电磁阀34，作为其他循环水冷却的接口源。
39.如图2所示，汽包锅炉11上设置有出气管10、注入管13、汽包锅炉出水管14、汽包锅炉进水管35。汽包锅炉进水管35与第一水箱出水管9连通；汽包锅炉出水管14通过第二电磁阀15再与换热葫芦16组件连通。汽包锅炉11内蒸汽可通过出气管10、第一进气管29(或第二进气管31)进入到第三水箱27(或第四水箱28)内，依靠气体压力将第三水箱27(或第四水箱28)内的冷却水通过气提干管25压入到气提进水管3而进入到第一水箱1内对电极2进行冷却换热。
40.如图3、4所示，换热葫芦16组件可为多个串联连接结构，起到对其内部循环水的逐级、充分冷却。换热葫芦16为内空的容器，上部有换热葫芦入水管39，下部有换热葫芦出水管41，内部有整流罩17，底部有储水腔18。整流罩17为伞形结构，可让换热葫芦入水管39在整流罩17上呈圆锥面分散后流入到储水腔18内，储水腔18可聚集一定水位的水源，可更好的实现与地下冷却源进行热交换。整流罩17与整流罩管19固定连接，整流罩管19为内空的管道，其顶部侧壁上设置有整流罩管排水孔38、底部设置有整流罩插管40；整流罩插管40插接在换热葫芦出水管41内部。储水腔18水位达到一定高度后，可从整流罩管排水孔38进入到整流罩管19、整流罩插管40后，再从换热葫芦出水管41排出。换热葫芦16组件及与之连接的部分管路和电磁阀属地埋式安装结构，充分利用地表以下低温实现冷却。
41.换热葫芦16可制作成直径较大的结构，如飞蝶形状或截面为梭子形状，主要增加外表和地下冷源接触面积，同时保持内部有一定的储水容腔。
42.具体实施过程：
43.一种生产等静压石墨艾奇逊炉电极冷却系统，包括以下工序流程：
44.初始阶段，以第三水箱27为满水的供水箱，第四水箱28为空的集水箱。此时，第三电磁阀22、第六电磁阀26、第八电磁阀32、第九电磁阀34、为关闭状态；第一电磁阀5、第二电磁阀15、第四电磁阀23、第五电磁阀24为开启状态。
45.①
、启动水泵7通过第一进水管6、第一电磁阀5、泵提进水管4对第一水箱1供一定量的水。提供初步的系统运行的水资源和交换热能(系统运行后，水泵7可终止运行，同时第一电磁阀5关闭。)。
46.②
、电极2对第一水箱1内的水加热后，进入到第一水箱出水管9、出气管10、换热管12、汽包锅炉出水管14、换热葫芦16、第三水箱入水管20、第四水箱入水管21、第四电磁阀23，最后进入到第四水箱28内。
47.③
、汽包锅炉11内密闭的水经过换热管12加热产生蒸汽，蒸汽通过出气管10、第七电磁阀30、第一进气管29、进入到第三水箱27内，气压将第三水箱27内的水经过第五电磁阀24、气提干管25、气提进水管3进入到第一水箱1内。
48.④
、水系统系统将第三水箱27在第一水箱1、汽包锅炉11、换热葫芦16及连接管道充分冷却降温后，最终流入到第四水箱28内部。
49.⑤
、当第三水箱27内部水被气提完之后，开启相反方向的水循环系统运行，即将第四水箱28内部冷水在第一水箱1、汽包锅炉11、换热葫芦16及连接管道充分冷却降温后，最终流入到第三水箱27内部。
50.以上达到设计目的。
51.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实
体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
52.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。综上，本发明达到预期目的。