罐式煅烧炉u型敞开式循环冷却系统及冷却方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及罐式煅烧炉冷却领域，具体为一种罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却系统及冷却方法，尤其涉及炭素行业生产铝用阳极、阴极、电极以及炭素石墨化材料的罐式炉中煅后焦的冷却系统及方法。
【背景技术】
[0002]煅烧是指原料在隔绝空气的条件下进行高温热处理的过程，其目的是排除原料中的水分和挥发分，使炭素原料的体积充分收缩，提高材料的热稳定性和物理化学性能。采用罐式煅烧炉煅烧炭素原料，具有热利用率高、煅烧温度高、煅烧焦质量均匀、烧损小、强度大、电阻率低、煅烧生产工艺操作稳定、炉子使用寿命长、故障率低、综合经济效益好等优点，因而被广泛应用。现有的罐式煅烧炉冷却系统一般为双层钢板焊接结构，采用间接传热的方式对高温煅后焦进行冷却。内层钢板作为高温物料的通道，内、外层钢板之间形成封闭的环形夹层水腔，为冷却水通道。冷却水从设在水套下部的进水口进入水套夹层，从设在水套上部的出水口排出。
[0003]目前采用的罐式煅烧炉冷却系统及方法具有以下几方面的缺点:
[0004]1、在冷却水套夹层顶部，必然存在80-200mm的真空区间，此区间水套由于得不到冷却，处于空烧状态，产生局部过热、水套变形等现象，甚至会造成水套顶部开焊、罐内漏水等问题，降低水套使用寿命，影响产品质量；
[0005]2、由于回水系统采用自然回水，并且整个系统处于封闭状态，没有水位监测和流量监控系统，使操作人员无法预知冷却水套夹层内的水位及回水管是否流有回水，因此会造成更大面积空烧的现象，同时如果水套内溢气过多，更会堵塞回水管，造成回水不畅等问题；
[0006]3、由于一体式单级冷却水套只有一个进水点和回水点，导致夹层内湍流强度不够，冷却介质流动缓慢，对流换热系数小、传热效率低、冷却效果差，进而影响产品质量。因此需要发明一种高效、安全的罐式煅烧炉冷却系统新工艺。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种高效、安全的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却系统及冷却方法，其目的是解决现有冷却系统存在的水套顶部空烧、局部过热、易开焊、寿命低、回水系统无法监测、冷却效率低等问题。
[0008]本发明的技术方案为:
[0009]一种罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却系统，该系统设有冷却水套、U型回水管、杯状容器、蓄水池，具体结构如下:
[0010]冷却水套和蓄水池通过回水通道相连接，回水通道上设有杯状容器，回水通道的一端设有U型回水管，U型回水管的一端与冷却水套的出水口连接，U型回水管的另一端通入杯状容器内，杯状容器通过管路与蓄水池相通，蓄水池通过进水管连至冷却水套。
[0011]所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却系统，在冷却水套与杯状容器之间的管路上设有回水截止阀。
[0012]所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却系统，U型回水管是“U”字形，其最高点高于冷却水套的上沿。
[0013]所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却系统，U型回水管高出冷却水套的尺寸范围为 80-150_。
[0014]所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却系统，杯状容器是开口容器，其位置设置在操作者能直接观察到的地点，并与U型回水管进口留有间隙，杯状容器下端通过管道连接至蓄水池。
[0015]所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却系统，蓄水池上方设有补水管，补水管的补水与U型回水管的回水共同流入蓄水池中。
[0016]所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却系统，进水管上设置循环水泵和进水截止阀，冷却水通过循环水泵、进水管重新流入冷却水套内。
[0017]所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却系统，冷却水套由上下设置的上水套和下水套通过法兰连接组成，上水套和下水套相对应一端的进水口和出水口通过连接管相连。
[0018]所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却系统，冷却水套的水套夹层宽度尺寸范围为 20-200mm。
[0019]所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却系统，上水套和下水套相对应一端的法兰III和法兰IV通过用配套使用螺栓、螺母和垫片紧固连接。
[0020]所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却系统，上水套侧壁为外钢板1、内钢板I形成的水套夹层结构，外钢板1、内钢板1、位于上水套顶部的法兰I和位于上水套底部的法兰III共同组成上水套的冷却水腔，冷却水腔里面通有循环冷却水。
[0021]所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却系统，内钢板I外壁上均匀设有翅片I，翅片I与下料方向平行、等间距排列。
[0022]所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却系统，上水套顶部通过法兰I与罐式煅烧炉的炉底钢板焊接固定。
[0023]所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却系统，上水套上部设有法兰II于法兰I下方，法兰I与法兰II之间通过肋板连接。
[0024]所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却系统，上水套外侧设有两个进水口、一个出水口，进水口位于上水套的下部，出水口位于上水套的上部。
[0025]所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却系统，下水套侧壁为外钢板I1、内钢板II形成的水套夹层结构，外钢板I1、内钢板I1、位于下水套顶部的法兰IV和位于下水套下部的法兰VI共同组成下水套的冷却水腔，冷却水腔里面通有循环冷却水。
[0026]所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却系统，内钢板II外壁上均匀设有翅片II，翅片II与下料方向平行、等间距排列。
[0027]所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却系统，下水套通过其底部的法兰V与碎料机相连。
[0028]所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却系统，下水套外侧设有一个进水口、两个出水口，进水口位于下水套的下部，出水口位于下水套的上部。
[0029]所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却方法，在罐式煅烧炉煅烧石油焦过程中，石油焦由加料装置连续加入罐式煅烧炉内，经过煅烧，再通过冷却水套冷却，碎料机碎料，最后由振动输送机把料排出；在罐式煅烧炉运行过程中，冷却水从进水管进入冷却水套的夹层，经过热交换的热水则从U型回水管排出并进入蓄水池，从而完成整个循环过程。
[0030]所述的罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却方法，正常生产时，循环冷却水从下水套的进水口进入，绕过翅片II，通过连接管进入上水套，再经过一系列换热过程，从上水套出水口流出。
[0031]本发明的优点和有益效果是:
[0032]1、本发明通过采用U型回水管，可防止冷却水套夹层顶部出现真空区间，有效避免了由于水套空烧而造成的局部过热、水套变形等现象，提高了水套的使用寿命，使产品质量更加稳定。
[0033]2、本发明通过敞开式水路循环，可使操作者对回水管内水的流动情况进行在线监控，与U型回水管共同使用可最大限度的避免水套内发生空烧现象，保证回水流畅。
[0034]3、本发明采用多级冷却水套形成多级U型敞开式循环冷却系统，通过改变水套的进、出口数量，增加了水套内介质的流动强度，有效的提高了换热效率，强化了冷却效果；同时通过采用翅片技术，增加了冷却水套与高温煅后焦之间的有效换热面积，有利于提高产品质量。
[0035]4、本发明设备简单，成本低，容易在设计或者生产过程中实施。
【附图说明】
[0036]图1为本发明罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却系统的结构示意图。
[0037]图2-图3为上水套的局部放大图和剖面图；其中，图2为局部放大图；图3为图2中A-A视图。
[0038]图4-图5为下水套的局部放大图和剖面图；其中，图4为局部放大图；图5为图4中A-A视图。
[0039]图中:1、罐式煅烧炉；2、冷却水套；3、U型回水管；4、回水截止阀；5、杯状容器；6、补水管；7、蓄水池；8、进水截止阀；9、循环水泵；10、进水管；11、法兰I ;12、肋板；13、法兰11;14、外钢板I ;15、内钢板I ;16、法兰111;17、翅片I ;18、法兰IV ;19、外钢板II ;20、内钢板II ;21、法兰V ;22、法兰VI;23、翅片II ;24、连接管；25、螺栓；26、螺母；27、垫片。
【具体实施方式】
[0040]下面结合附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不受实施例所限。
[0041]如图1-图5所示，本发明罐式煅烧炉U型敞开式循环冷却系统，主要包括罐式煅烧炉1、冷却水套2、U型回水管3、回水截止阀4、杯状容器5、补水管6、蓄水池7、进水截止阀8、循环水泵9、进水管10、法兰I 11、肋板12、法兰II 13、外钢板I 14、内钢板I 15、法兰III16、翅片I 17、法兰IV 18、外钢板II 19、内钢板II 20、法兰V 21、法兰VI 22、翅片II 23、连接管24、螺栓25、螺母26、垫片27等，具体结构如下:
[0042]冷却水套2和蓄水池7通过回水通道相连接，回水通道上设有杯状容器5和回水截止阀4，回水通道的一端设有U型回水管3，U型回水管3的一端与冷却水套2的出水口紧固连接，U型回水管3的另一端通入杯状容器5内，杯状容器5通过管路与蓄水池7相通，在冷却水套2与杯状容器5之间的管路上设有回水截止阀4。U型回水管3是“U”字形，其最高点高于冷却水套2的上沿，所高出的尺寸范围为80-150mm。回水经U