（新疆天山盈達(dá)碳素有限公司，石河子市，832000） 王 瑞

煅燒是指原料在隔絕空氣的條件下進(jìn)行高溫?zé)崽幚淼倪^程，其目的是排除原料中的水分和揮發(fā)分，使碳素原料的體積充分收縮，提高材料的熱穩(wěn)定性和物理化學(xué)性能。罐式煅燒爐是我國最早采用的一種煅燒設(shè)備，能夠煅燒不同揮發(fā)份含量的生石油焦，具有熱利用率高、煅燒溫度高、煅燒焦質(zhì)量均勻、燒損小、強(qiáng)度大、電阻率低、煅燒生產(chǎn)工藝操作穩(wěn)定、爐子使用壽命長、故障率低、綜合經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于大、中小碳素廠和鋁用碳素行業(yè)中。

罐式煅燒爐煅燒溫度一般在1 300℃左右，冷卻系統(tǒng)是其不可缺少的部件，它的主要作用是在出爐前將煅燒好的焦體從1 000℃以上降低至120℃以下，防止煅后焦接觸空氣產(chǎn)生氧化，保證安全生產(chǎn)。目前罐式煅燒爐冷卻系統(tǒng)一般采用間接傳熱的方式對高溫煅后焦進(jìn)行冷卻。具體為低溫水循環(huán)冷卻，冷卻水通過冷卻水套帶走熱量并將其送至冷卻塔進(jìn)行冷卻，此種冷卻方式為開式循環(huán)，冷卻水溢流和蒸發(fā)損失大，嚴(yán)重浪費(fèi)水資源，同時(shí)存在局部過熱、水套變形，傳熱效率低等問題。因此，采用合適的罐式煅燒爐可回收余熱水的半閉式冷卻方式，可以提高散熱效率、降低水資源浪費(fèi)，節(jié)約熱能，實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)能降本的目的。

1 罐式煅燒爐可回收余熱水的半閉式冷卻方式

在雙層冷卻水套一側(cè)的下方設(shè)置蓄水箱，蓄水箱與雙層冷卻水套之間設(shè)置有U 形回水管，U 形回水管上安裝水流指示器，蓄水箱的一側(cè)設(shè)置軟化水系統(tǒng)，另一側(cè)設(shè)置地面低溫敷設(shè)采暖用戶，地面低溫敷設(shè)采暖用戶的上方設(shè)置閉式冷卻塔。

冷卻水通過循環(huán)水泵的驅(qū)動(dòng)將蓄水箱內(nèi)的水吸至水箱出水管中，通過過濾器對水進(jìn)行過濾后，根據(jù)截止閥控制水流向閉式冷卻塔或者低溫敷設(shè)采暖用戶流入，流經(jīng)地面低溫敷設(shè)采暖用戶的水流通過冷卻水管重新進(jìn)入水箱冷卻水管后流入閉式冷卻塔進(jìn)行冷卻，冷卻水進(jìn)入雙層冷卻水套對煅后焦進(jìn)行降溫后通過U 形回水管流入蓄水箱中進(jìn)行循環(huán)。

圖1 罐式煅燒爐可回收余熱水的半閉式冷卻方式原理圖

2 罐式煅燒爐可回收余熱水的半閉式冷卻方式系統(tǒng)簡介

2.1 冷卻水套系統(tǒng)

冷卻水套設(shè)計(jì)為上下雙層，中間由隔板隔開，每個(gè)水套各對應(yīng)一個(gè)進(jìn)水口和一個(gè)出水口，上水套和下水套的回水單獨(dú)通過回水管道流到蓄水箱，冷卻水套回水管采用U型設(shè)計(jì)，避免冷卻水套存在真空區(qū)間，產(chǎn)生局部過熱、水套變形現(xiàn)象，不僅可延長冷卻水套壽命，還可減少設(shè)備檢修成本，增加傳熱效率，提升冷卻效果；

2.2 半閉式冷卻系統(tǒng)

冷卻系統(tǒng)采用半閉式，避免水質(zhì)受到污染的同時(shí)減少冷卻水溢流和蒸發(fā)損失，節(jié)約水資源，降低水成本的消耗。

2.3 回收余熱水系統(tǒng)

在冷卻系統(tǒng)中接入地面低溫鋪設(shè)采暖用戶形成回收余熱水系統(tǒng)，將水流自帶熱能重復(fù)回收利用，節(jié)約熱能資源的同時(shí)節(jié)省供熱系統(tǒng)投資，實(shí)現(xiàn)熱能的再利用，減少熱能的浪費(fèi)。

2.4 軟化水系統(tǒng)

蓄水箱中接入軟化水系統(tǒng)，對蓄水箱中的冷卻水進(jìn)行軟化，改善冷卻系統(tǒng)中的水質(zhì)，避免因水套結(jié)垢而影響傳熱效率。

2.5 閉式冷卻塔系統(tǒng)

閉式冷卻塔系統(tǒng)可隨著季節(jié)變換調(diào)整水冷系統(tǒng)的運(yùn)行率，水箱冷卻水管和采暖用戶冷卻水管上安裝熱電偶測溫器，會(huì)實(shí)時(shí)的采集管內(nèi)水溫，閉式冷卻塔系統(tǒng)中的感應(yīng)降溫水管上的熱電偶測溫器會(huì)實(shí)時(shí)的采集室外的溫度，根據(jù)采集的溫度信息，控制器對閉式冷卻塔中降溫風(fēng)扇和降溫水泵進(jìn)行控制，當(dāng)室外環(huán)境溫度高于5℃時(shí)同時(shí)開啟降溫風(fēng)扇和降溫水泵進(jìn)行風(fēng)冷和水冷結(jié)合降溫，當(dāng)室外環(huán)境溫度底于5℃時(shí)，只開啟降溫風(fēng)扇，進(jìn)行風(fēng)冷降溫，節(jié)約水資源，降低系統(tǒng)運(yùn)行的成本。

3 工程應(yīng)用實(shí)例

某碳素廠采用罐式煅燒爐可回收余熱水的半閉式冷卻，進(jìn)行冷卻時(shí)，首先啟動(dòng)循環(huán)水泵，將蓄水箱內(nèi)的水吸收至水箱出水管中，進(jìn)行過濾后通過截止閥控制水流向閉式冷卻塔或是靠近地面低溫敷設(shè)采暖用戶。流入靠近地面低溫敷設(shè)采暖用戶后的水重新流入水箱冷卻水管，向閉式冷卻塔內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行降溫。

水箱冷卻水管和采暖用戶冷卻水管上的熱電偶測溫器會(huì)實(shí)時(shí)的采集管內(nèi)的水溫，降溫水管上的熱電偶測溫器會(huì)實(shí)時(shí)采集室外溫度，將溫度信息傳輸給控制器，控制器根據(jù)溫度對降溫風(fēng)扇和降溫水泵進(jìn)行控制，當(dāng)室外環(huán)境溫度高于5℃時(shí)同時(shí)開啟降溫風(fēng)扇和降溫水泵進(jìn)行風(fēng)冷和水冷結(jié)合的降溫，當(dāng)室外環(huán)境溫度底于5℃時(shí)，只開啟降溫風(fēng)扇，進(jìn)行風(fēng)冷降溫，節(jié)能水資源；開啟降溫水泵時(shí)，水通過降溫水泵進(jìn)入排噴，通過排噴上的噴頭噴灑進(jìn)行降溫冷卻；冷卻后的水進(jìn)入雙層冷卻水套的第一水套和第二水套中降溫后再通過雙層冷卻水套一側(cè)的兩條U 形回水管流入蓄水箱中進(jìn)行循環(huán)，U 形回水管上安裝水流指示器可以實(shí)時(shí)的觀察到水流情況。

4 結(jié)語

罐式煅燒爐可回收余熱水的半閉式冷卻方式設(shè)計(jì)應(yīng)用，不僅提高了冷卻系統(tǒng)冷卻效率，減少了水資源消耗，降低了生產(chǎn)成本，而且將煅燒爐冷卻系統(tǒng)的余熱水接入地面低溫鋪設(shè)采暖用戶進(jìn)行回收利用，即實(shí)現(xiàn)余熱利用又滿足用戶采暖，在提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，降低了能源消耗，帶來良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。