罐式煅烧炉可回收余热水的半闭式冷却方式设计应用

2020-01-13新疆天山盈达碳素有限公司石河子市832000

石河子科技 2019年5期

（新疆天山盈达碳素有限公司，石河子市，832000）王瑞

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，使碳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。罐式煅烧炉是我国最早采用的一种煅烧设备，能够煅烧不同挥发份含量的生石油焦，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，广泛应用于大、中小碳素厂和铝用碳素行业中。

罐式煅烧炉煅烧温度一般在1 300℃左右，冷却系统是其不可缺少的部件，它的主要作用是在出炉前将煅烧好的焦体从1 000℃以上降低至120℃以下，防止煅后焦接触空气产生氧化，保证安全生产。目前罐式煅烧炉冷却系统一般采用间接传热的方式对高温煅后焦进行冷却。具体为低温水循环冷却，冷却水通过冷却水套带走热量并将其送至冷却塔进行冷却，此种冷却方式为开式循环，冷却水溢流和蒸发损失大，严重浪费水资源，同时存在局部过热、水套变形，传热效率低等问题。因此，采用合适的罐式煅烧炉可回收余热水的半闭式冷却方式，可以提高散热效率、降低水资源浪费，节约热能，实现企业节能降本的目的。

1 罐式煅烧炉可回收余热水的半闭式冷却方式

在双层冷却水套一侧的下方设置蓄水箱，蓄水箱与双层冷却水套之间设置有U 形回水管，U 形回水管上安装水流指示器，蓄水箱的一侧设置软化水系统，另一侧设置地面低温敷设采暖用户，地面低温敷设采暖用户的上方设置闭式冷却塔。

冷却水通过循环水泵的驱动将蓄水箱内的水吸至水箱出水管中，通过过滤器对水进行过滤后，根据截止阀控制水流向闭式冷却塔或者低温敷设采暖用户流入，流经地面低温敷设采暖用户的水流通过冷却水管重新进入水箱冷却水管后流入闭式冷却塔进行冷却，冷却水进入双层冷却水套对煅后焦进行降温后通过U 形回水管流入蓄水箱中进行循环。

图1 罐式煅烧炉可回收余热水的半闭式冷却方式原理图

2 罐式煅烧炉可回收余热水的半闭式冷却方式系统简介

2.1 冷却水套系统

冷却水套设计为上下双层，中间由隔板隔开，每个水套各对应一个进水口和一个出水口，上水套和下水套的回水单独通过回水管道流到蓄水箱，冷却水套回水管采用U型设计，避免冷却水套存在真空区间，产生局部过热、水套变形现象，不仅可延长冷却水套寿命，还可减少设备检修成本，增加传热效率，提升冷却效果；

2.2 半闭式冷却系统

冷却系统采用半闭式，避免水质受到污染的同时减少冷却水溢流和蒸发损失，节约水资源，降低水成本的消耗。

2.3 回收余热水系统

在冷却系统中接入地面低温铺设采暖用户形成回收余热水系统，将水流自带热能重复回收利用，节约热能资源的同时节省供热系统投资，实现热能的再利用，减少热能的浪费。

2.4 软化水系统

蓄水箱中接入软化水系统，对蓄水箱中的冷却水进行软化，改善冷却系统中的水质，避免因水套结垢而影响传热效率。

2.5 闭式冷却塔系统

闭式冷却塔系统可随着季节变换调整水冷系统的运行率，水箱冷却水管和采暖用户冷却水管上安装热电偶测温器，会实时的采集管内水温，闭式冷却塔系统中的感应降温水管上的热电偶测温器会实时的采集室外的温度，根据采集的温度信息，控制器对闭式冷却塔中降温风扇和降温水泵进行控制，当室外环境温度高于5℃时同时开启降温风扇和降温水泵进行风冷和水冷结合降温，当室外环境温度底于5℃时，只开启降温风扇，进行风冷降温，节约水资源，降低系统运行的成本。

3 工程应用实例

某碳素厂采用罐式煅烧炉可回收余热水的半闭式冷却，进行冷却时，首先启动循环水泵，将蓄水箱内的水吸收至水箱出水管中，进行过滤后通过截止阀控制水流向闭式冷却塔或是靠近地面低温敷设采暖用户。流入靠近地面低温敷设采暖用户后的水重新流入水箱冷却水管，向闭式冷却塔内部流动进行降温。

水箱冷却水管和采暖用户冷却水管上的热电偶测温器会实时的采集管内的水温，降温水管上的热电偶测温器会实时采集室外温度，将温度信息传输给控制器，控制器根据温度对降温风扇和降温水泵进行控制，当室外环境温度高于5℃时同时开启降温风扇和降温水泵进行风冷和水冷结合的降温，当室外环境温度底于5℃时，只开启降温风扇，进行风冷降温，节能水资源；开启降温水泵时，水通过降温水泵进入排喷，通过排喷上的喷头喷洒进行降温冷却；冷却后的水进入双层冷却水套的第一水套和第二水套中降温后再通过双层冷却水套一侧的两条U 形回水管流入蓄水箱中进行循环，U 形回水管上安装水流指示器可以实时的观察到水流情况。