ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПЕЧЬ ГРАФИТАЦИИ
ELECTRIC GRAPHITISATION FURNACE

Изобретение относится к электрическому высокотемпературному оборудованию промышленного производства графитированных углеродных материалов, в том числе электродов для электросталеплавильных печей, и конструкционных графитовых материалов.
Известно устройство (1) охлаждения ячейки печи с вращающимся пламенем камерной печи для обжига углеродных блоков, содержащее:
- по меньшей мере, одно первое средство, обеспечивающее создание потока охлаждающей текучей среды внутри ячейки, например вентиляционное средство;
- по меньшей мере, одно второе средство, обеспечивающее создание течения по существу в вертикальном направлении, по меньшей мере, некоторой части потока вдоль поверхностей, определяемых стенками ячейки, например средство ограничения объема потока.
Данное устройство предназначено для охлаждения ячеек конкретных печей перед осуществлением ремонтных работ или технического обслуживания.
Известны печи графитации (2) (прототип) с охлаждаемыми стенами и подом, в которых каналы охлаждения пода последовательно соединены с каналами охлаждения стен. В процессе работы печи графитации под печи прогревается значительно интенсивнее, чем боковые стены, а условия их охлаждения при соразмерных сечениях каналов стен и каналов пода одинаковы. Эти условия определяются скоростью движения в них воздуха.
Для охлаждения стен при прочих равных условиях достаточно иметь скорость воздуха в их каналах в 1,5÷2 раза меньше, чем в каналах пода. Поэтому при работе таких печей графитации имеем расход воздуха на охлаждение печи значительно больший, чем это необходимо, что является определяющим недостатком прототипа.
В прототипе определяющим моментом является скорость воздуха по каналам пода, при этом скорость воздуха в каналах стен такая же, это приводит к избытку расхода воздуха. С введением новых элементов конструкции печи графитации по предлагаемому изобретению определяющей будет скорость воздуха в стеновых каналах, ее величина значительно меньше, чем по прототипу. А в каналах пода скорость воздуха автоматически будет в два раза выше. Это способствует снижению общего расхода воздуха при организации охлаждения стен и пода печи графитации.
Сущность предлагаемого изобретения заключается во введении стеновых воздушных коллекторов в нижней части каналов боковых стен печи графитации, объединяющих все воздушные каналы каждой из стен, а в подинные каналы введены специальные перекрывающие элементы, обеспечивающие в половине из них, чередующихся через один или несколько, движение воздуха по каналу слева направо с выходом его в воздушный коллектор правой стены, а в другой половине каналов - движение воздуха справа налево с выходом в воздушный коллектор левой стены.
Принципиальная схема печи графитации по прототипу представлена на рис.1. Печь состоит из пода 1, имеющего поперечно расположенные в нем каналы охлаждения 3 и отверстия посередине 10, соединяющие каналы охлаждения с подовым воздушным коллектором 12. Воздушный коллектор 12 соединен с атмосферой входным воздушным каналом 2, печь имеет боковые стены 4 и 9 с расположенными в них каналами охлаждения, которые последовательно соединены с соответствующими им каналами охлаждения пода 3. Печь имеет также торцевые стены с встроенными в них графитовыми токоподводами. Печь накрывают герметично зонтом 6, соединенным выходным каналом 7 с дымососом 11. Внутри печи располагается керн 5, в котором размещены графитируемые материалы (обожженные заготовки электродов или конструкционных графитовых материалов), окруженные со всех сторон теплоизоляционным мелкодисперсным углеродным материалом 8. Питание печи осуществляется через графитовые токоподводы, встроенные в торцевые стены.
При работе печи в керне 5 выделяется тепло при прохождении через него тока. Тепло распространяется через теплоизоляцию 8 и разогревает стены 4 и 9, а также под 1. Охлаждение стен и пода печи осуществляется следующим образом. Воздух через входной канал, расположенный чаще всего за пределами цеха, особенно для большегрузных печей, поступает в сборный подподовый коллектор 12. Через отверстия 10 в центральной части пода 1 воздух попадает в поперечные подинные воздушные каналы 3.
2
Половина объема этого воздуха попадает в соответствующие каналы правой стены 9, а другая половина - в каналы левой стены 4. Из охлаждающих каналов боковых стен печи воздух попадает в подзонтовое пространство 6, где смешивается с газами, выделяющимися из керна 5 и теплоизоляции 8. В основном это окислы углерода (СО, СО), а также окислы серы и другие вредные газы. Из-под зонта 6 эта смесь через выходной канал 7 отсасывается дымососом 11 и направляется в газоочистные сооружения.
Новые элементы конструкции печи представлены на рис.2 и рис.3 для двух различных направлений движения воздуха по подинным каналам.
На рис.2: вход из подинного канала 3 в выполненный в нижней части левой стены 4 воздушный коллектор 13 закрыт перекрывающими элементами 15 на половине чередующихся через один или несколько подинных каналов 3, а с правой стороны вход в эти же каналы из подинного коллектора 12 также закрыт перекрывающими элементами 16.
На рис.2: вход из подинного канала 3 в выполненный в нижней части левой стены 4 воздушный коллектор 13 закрыт перекрывающими элементами 15 на половине чередующихся через один или несколько подинных каналов 3, а с правой стороны вход в эти же каналы из подинного коллектора 12 также закрыт перекрывающими элементами 16.
Воздушные коллекторы 13 и 14 представляют собой продольные каналы в нижней части стен печи, соединяющие все вертикальные воздушные охлаждающие каналы стен печи.
Перекрывающие элементы 15 и 16 выполнены из огнеупорного материала в виде специальных заглушек, устанавливаемых в соответствующие каналы стен и подины печи в процессе их монтажа.
В этом случае воздух через входной канал 2 поступает в подинный коллектор 12, откуда через отверстия в поде слева поступает в половину подинных каналов 3, движется по каналам слева направо и через открытые отверстия справа поступает в воздушный коллектор правой стены 14 и равномерно распределяется по всем воздушным каналам 9 правой стены.
На рис.3: вход в воздушный коллектор 14 правой стены 9 закрыт перекрывающими элементами 16 на другой половине чередующихся через один или несколько подинных каналов 3, а с левой стороны этих же каналов 3 вход в них из подинного коллектора 12 закрыт перекрывающими элементами 15.
В этом случае воздух снаружи печи по входному каналу 2 поступает в подинный коллектор 12, откуда через отверстия в поде справа поступает в другую половину подинных каналов 3, движется по каналам справа налево и через открытые отверстия слева поступает в воздушный коллектор 13 левой стены и равномерно распределяется по всем воздушным каналам 4 левой стены.
Таким образом, введение в конструкцию печи графитации новых элементов, а именно воздушных коллекторов в нижней части боковых стен и перекрывающих элементов обеспечивает нужное направление движения воздуха по подинным каналам. Экономия подачи охлаждающего агента (воздуха) по сравнению с прототипом на одну кампанию графитации составляет 30-55%.