石墨坩堝艾奇遜石墨化爐節(jié)能分析

石墨坩堝艾奇遜石墨化爐節(jié)能分析

石墨化爐未來發(fā)展盡管以內熱串接為主，尤其批量生產大規(guī)格產品，但是艾奇遜石墨化爐在生產不同規(guī)格產品、異型產品以及裝爐搭配和副產品創(chuàng)效上有自身獨特的優(yōu)勢，因此至今仍被繼續(xù)使用。

石墨坩堝艾奇遜石墨化爐是一種周期性生產的熱工設備，通電時間長，散熱損失大，熱量利用率僅有30%左右，可見，研究并做好石墨化爐的節(jié)能工作具有重要意義。以下從5方面淺談艾奇遜石墨化爐的節(jié)能措施。

1. 根據(jù)熱平衡顯示，爐體散熱是艾奇遜石墨化爐熱量損失最嚴重的一項，因此，針對爐室保溫料可以根據(jù)各項熱力學參數(shù)進行理論分析，確定合理的保溫料厚度，既可以最大限度的增加保溫料厚度減少兩側爐墻燒損，還可以增加副產品SiC產量；既不使保溫料過厚蓄熱過多，也不讓保溫料過薄爐體散熱損失過大，使保溫料厚度處于合理的臨界狀態(tài)，將熱能損耗降至最低。

2. 石墨坩堝艾奇遜石墨化爐爐頭、爐尾端墻之間的填充料為石墨粉，盡管作為絕熱材料但導熱系數(shù)仍然較高，并且在生產過程中易燒損，需要定期補充并搗實，但在導電電極下方的填充料一旦燒損很難發(fā)現(xiàn)、填充和搗實，致使導電電極氧化，使生產成本增加，因此，可以采用其他的耐高溫、絕熱填充料代替石 墨粉或者與石墨粉混合使用，如氧化鋁粉等，可以減少端墻散熱損失和導電電極氧化。

3. 石墨坩堝艾奇遜石墨化爐導電電極的冷卻方式有直接水噴淋冷卻（外冷）和封閉式間接水冷卻（內冷）兩種，建議盡量采用內冷方式，一方面可以使冷卻水不用凈化，實現(xiàn)循環(huán)利用，節(jié)約水資源（蒸發(fā)損耗），另一方面還可以減少水蒸氣對導電銅排等金屬的腐蝕， 節(jié)約生產成本。

4. 石墨坩堝艾奇遜石墨化爐爐底蓄熱和散熱也是熱能損失較為嚴重的一項。減少爐底散熱損失可以從爐底基礎著手，有技術研究在爐底采取錯位空隙砌筑可以減少熱傳遞，經(jīng)分析是可行的，因為靜止的空氣不發(fā)生對流傳熱和熱輻射，是最好的絕熱材料，在爐底平均溫度為1000℃時，黏土質耐火材料的導熱系數(shù)為1.28～1.42W/(mK），而此時干空氣的導熱系數(shù)僅為0.0807 W/(mK），在溫度低時導熱系數(shù)更低，因此采用錯位空隙砌筑、利用靜止空氣絕熱的特性在減少爐底熱量損失上具有可行性 ；其次，加強爐底余熱利用，仿效建筑行業(yè)的地熱采暖，在爐底鋪設循環(huán)管線，利用爐底熱量逆向加熱管線內的水供生產生活使用，使爐底熱量得到充分利用，提高石墨化爐的能源利用率。

5. 結合上述節(jié)能措施，可以將導電電極的冷卻出水管與爐底循環(huán)管線相連接，冷卻水經(jīng)導電電極換熱后直接進入爐底管線，由于熱能總是從高溫物體傳向低溫物體或者從物體的高溫部位傳向低溫部位的特性，可以分析，如果爐底溫度高于管線內熱水溫度，則可以繼續(xù)給管線加熱，使水溫得到進一步提高，甚至可以產生蒸汽；反之，如果管線內水溫高于爐底溫度，則可以利用冷卻導電電極的熱水熱量加熱爐底，使爐底不僅不向外損失熱量，而且還能加熱保溫料，使石墨化爐的熱量向爐內聚集。因此，無論是冷卻導電電極的水溫高或低，在減少爐底散熱損失和能源利用上都能為艾奇遜石墨化爐節(jié)約大量熱能。