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(lái)發(fā)展盡管以內(nèi)熱串接為主，尤其批量生產(chǎn)大規(guī)格產(chǎn)品，但是艾奇遜石墨化爐在生產(chǎn)不同規(guī)格產(chǎn)品、異型產(chǎn)品以及裝爐搭配和副產(chǎn)品創(chuàng)效上有自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，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(chǎn)的熱工設(shè)備，通電時(shí)間長(zhǎng)，散熱損失大，熱量利用率僅有30%左右，可見(jiàn)，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(yán)重的一項(xiàng)，因此，針對(duì)爐室保溫料可以根據(jù)各項(xiàng)熱力學(xué)參數(shù)進(jìn)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(cè)爐墻燒損，還可以增加副產(chǎn)品SiC產(chǎn)量；既不使保溫料過(guò)厚蓄熱過(guò)多，也不讓保溫料過(guò)薄爐體散熱損失過(guò)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(dǎo)熱系數(shù)仍然較高，并且在生產(chǎn)過(guò)程中易燒損，需要定期補(bǔ)充并搗實(shí)，但在導(dǎo)電電極下方的填充料一旦燒損很難發(fā)現(xiàn)、填充和搗實(shí)，致使導(dǎo)電電極氧化，使生產(chǎn)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(dǎo)電電極氧化。

3. 石墨坩堝艾奇遜石墨化爐導(dǎo)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(nèi)冷）兩種，建議盡量采用內(nèi)冷方式，一方面可以使冷卻水不用凈化，實(shí)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(duì)導(dǎo)電銅排等金屬的腐蝕， 節(jié)約生產(chǎn)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(yán)重的一項(xiàng)。減少爐底散熱損失可以從爐底基礎(chǔ)著手，有技術(shù)研究在爐底采取錯(cuò)位空隙砌筑可以減少熱傳遞，經(jīng)分析是可行的，因?yàn)殪o止的空氣不發(fā)生對(duì)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(shí)，黏土質(zhì)耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)為1.28～1.42W/(mK），而此時(shí)干空氣的導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.0807 W/(mK），在溫度低時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)更低，因此采用錯(cuò)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(qiáng)爐底余熱利用，仿效建筑行業(yè)的地?zé)岵膳?，在爐底鋪設(shè)循環(huán)管線，利用爐底熱量逆向加熱管線內(nèi)的水供生產(chǎn)生活使用，使?fàn)t底熱量得到充分利用，提高石墨化爐的能源利用率。

5. 結(jié)合上述節(jié)能措施，可以將導(dǎo)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(dǎo)電電極換熱后直接進(jìn)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(nèi)熱水溫度，則可以繼續(xù)給管線加熱，使水溫得到進(jìn)一步提高，甚至可以產(chǎn)生蒸汽；反之，如果管線內(nèi)水溫高于爐底溫度，則可以利用冷卻導(dǎo)電電極的熱水熱量加熱爐底，使?fàn)t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(nèi)聚集。因此，無(wú)論是冷卻導(dǎo)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。