罐式煅燒爐可回收余熱水的半閉式冷卻方式設計應用

（新疆天山盈達碳素有限公司，石河子市，832000） 王 瑞

煅燒是指原料在隔絕空氣的條件下進行高溫熱處理的過程，其目的是排除原料中的水分和揮發分，使碳素原料的體積充分收縮，提高材料的熱穩定性和物理化學性能。罐式煅燒爐是我國最早采用的一種煅燒設備，能夠煅燒不同揮發份含量的生石油焦，具有熱利用率高、煅燒溫度高、煅燒焦質量均勻、燒損小、強度大、電阻率低、煅燒生產工藝操作穩定、爐子使用壽命長、故障率低、綜合經濟效益好等優點，廣泛應用于大、中小碳素廠和鋁用碳素行業中。

罐式煅燒爐煅燒溫度一般在1 300℃左右，冷卻系統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生氧化，保證安全生產。目前罐式煅燒爐冷卻系統一般采用間接傳熱的方式對高溫煅后焦進行冷卻。具體為低溫水循環冷卻，冷卻水通過冷卻水套帶走熱量并將其送至冷卻塔進行冷卻，此種冷卻方式為開式循環，冷卻水溢流和蒸發損失大，嚴重浪費水資源，同時存在局部過熱、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，節約熱能，實現企業節能降本的目的。

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

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

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簡介

2.1 冷卻水套系統

冷卻水套設計為上下雙層，中間由隔板隔開，每個水套各對應一個進水口和一個出水口，上水套和下水套的回水單獨通過回水管道流到蓄水箱，冷卻水套回水管采用U型設計，避免冷卻水套存在真空區間，產生局部過熱、水套變形現象，不僅可延長冷卻水套壽命，還可減少設備檢修成本，增加傳熱效率，提升冷卻效果；

2.2 半閉式冷卻系統

冷卻系統采用半閉式，避免水質受到污染的同時減少冷卻水溢流和蒸發損失，節約水資源，降低水成本的消耗。

2.3 回收余熱水系統

在冷卻系統中接入地面低溫鋪設采暖用戶形成回收余熱水系統，將水流自帶熱能重復回收利用，節約熱能資源的同時節省供熱系統投資，實現熱能的再利用，減少熱能的浪費。

2.4 軟化水系統

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

2.5 閉式冷卻塔系統

閉式冷卻塔系統可隨著季節變換調整水冷系統的運行率，水箱冷卻水管和采暖用戶冷卻水管上安裝熱電偶測溫器，會實時的采集管內水溫，閉式冷卻塔系統中的感應降溫水管上的熱電偶測溫器會實時的采集室外的溫度，根據采集的溫度信息，控制器對閉式冷卻塔中降溫風扇和降溫水泵進行控制，當室外環境溫度高于5℃時同時開啟降溫風扇和降溫水泵進行風冷和水冷結合降溫，當室外環境溫度底于5℃時，只開啟降溫風扇，進行風冷降溫，節約水資源，降低系統運行的成本。

3 工程應用實例

某碳素廠采用罐式煅燒爐可回收余熱水的半閉式冷卻，進行冷卻時，首先啟動循環水泵，將蓄水箱內的水吸收至水箱出水管中，進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采暖用戶。流入靠近地面低溫敷設采暖用戶后的水重新流入水箱冷卻水管，向閉式冷卻塔內部流動進行降溫。

水箱冷卻水管和采暖用戶冷卻水管上的熱電偶測溫器會實時的采集管內的水溫，降溫水管上的熱電偶測溫器會實時采集室外溫度，將溫度信息傳輸給控制器，控制器根據溫度對降溫風扇和降溫水泵進行控制，當室外環境溫度高于5℃時同時開啟降溫風扇和降溫水泵進行風冷和水冷結合的降溫，當室外環境溫度底于5℃時，只開啟降溫風扇，進行風冷降溫，節能水資源；開啟降溫水泵時，水通過降溫水泵進入排噴，通過排噴上的噴頭噴灑進行降溫冷卻；冷卻后的水進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的兩條U 形回水管流入蓄水箱中進行循環，U 形回水管上安裝水流指示器可以實時的觀察到水流情況。

4 結語

罐式煅燒爐可回收余熱水的半閉式冷卻方式設計應用，不僅提高了冷卻系統冷卻效率，減少了水資源消耗，降低了生產成本，而且將煅燒爐冷卻系統的余熱水接入地面低溫鋪設采暖用戶進行回收利用，即實現余熱利用又滿足用戶采暖，在提高企業經濟效益的同時，降低了能源消耗，帶來良好的環境效益和社會效益。