方大炭素新材料科技股份有限公司 甘肃红古 730084
摘要：炭素石墨化炉运行时，炉头、炉尾导电电极发热需要3公斤水压进行冷却，石墨化炉产品出炉时需要4-5公斤水压喷淋冷却，以上两处循环水虽在同一点位却需要不同工作压力。传统炭素石墨化炉设计循环水系统一般都是泵房变频恒压供水，恒压供水对于需要不同工作压力的冷却部位有一定影响，压力过高容易造成炉头、炉尾胶管超压脱落，压力过低出炉喷淋冷却达不到理想工作水压和射程，操作者需要炉头、炉尾交替作业，即耗费时间、增加员工劳动强度又造成严重能源浪费。本文结合炭素石墨化炉循环水系统节能改造的实践经验，通过设计方案的比较，得出适合石墨化炉的循环水系统的节能方案，经投入运行取得了一定的节能效益。
关键词：石墨化炉；循环水；节能；设计
1、引言
随着现代企业的不断发展，企业之间的竞争日益激烈，能源能利用率不仅体现了企业管理水平的高低，而且直接关系生产成本，决定企业利润空间，工业设备能源消耗系统的节能设计对于企业的发展具有至关重要的意义。炭素石墨化炉对于循环水具有很强的依赖性，炉头、尾和出炉冷却水对于循环水压力有不同要求，因地制宜、根据不同循环水压力制定切实可行方案，对于改善员工操作环境、降低劳动强度和节能方面都能收到良好效果。
2、改造现场调查
某炭素企业现有石墨化炉6组，每组8台，炉长18--22米，每台炉子炉头、炉尾均设有三个DN25循环水冷却口、一个DN25出炉冷却水接口。根据生产需要，炉头、炉尾电极冷却需要2—3公斤水压，出炉冷却需要4-5公斤水压。该企业循环水系统为循环水池加压泵集中供水，采用变频恒压供水，变频系统设定出水压力恒定6公斤。由于炉头、炉尾循环水用量大、点位集中，加上沿途其他设备冷却用水及管路水头损失，实际到达石墨化炉的循环水压力只有2-3公斤，尤其冬季所有炉室长流水防冻时，石墨化炉的循环水压不足2公斤，导致石墨化出炉时循环水喷射程不足，操作者需要炉头、炉尾交替浇水冷却作业，每次浇水时间长达4-6个小时，操作人员劳动强度很大，同时长时间在含煤气环境中浇水作业，存在严重安全隐患。
3、改造方案分析
经现场了解，炉头、炉尾循环水实际使用压力3公斤即可满足需要，但出炉喷淋水压射程最好能达到30米，操作人员在站在炉头、炉尾任何一侧可以对全炉任何点位进行喷淋洒水，如果射程达不到30米，就需要从炉头、炉尾两侧浇水。该企业为确保足够出炉喷淋压力，循环水泵房出口压力设定为6公斤，沿途一些设备冷却用水及管路水头损失，实际到达石墨化炉的循环水压力只有3公斤，冬季所有炉室防冻时，末端炉室循环水压力不足2公斤。
经分析，石墨化炉冷却用水中，炉头、炉尾冷却水占到总用水量95%以上，而出炉冷却循环水只占少量一部分。因此对用水量较少而需要较高压力的出炉冷却水用加压泵供水，那么泵房循环水出水压力可以从6公斤降低至4公斤，变频系统就可以发挥作用节约更多电能。
4、改造方案
方案一：
在原有循环水供水管道上安装一台管道泵专门用于产品出炉冷却，压力和流量满足出炉冷却需要，管道泵的型号为65IGF30-50，扬尘50米，流量30T/H，功率7.5KW。在炉前厂房柱体上制作支架安装DN65的循环水主管道，每个炉室前设置一个DN25浇水管口，在最末端安装DN20的防冻泄水管并设置阀门，将该泄水阀门保持常开且较小开启度，将泄水管口直接接引到回水管口便于随时泄水。
方案二：
在每组炉室的回水井部位安装一台自吸式水泵，型号65ZW25-40，扬程40米，流量25T/H，功率7.5KW。在炉前厂房柱体上制作支架安装DN65的循环水主管道，每个炉室前设置一个DN25浇水管口，在最末端安装DN20的防冻泄水管并设置阀门，将该泄水阀门保持常开且较小开启度，将泄水管口直接接引到回水管口便于随时泄水。
5、改造方案对比
1）方案一
优点：
根据方案一安装了管道泵加压以后，出炉冷却循环水压力提高至5公斤，浇水射程能达到35米左右，在炉头、炉尾可以对炉室任何一点喷淋洒水，完全能满足冷却需要。由于出炉冷却压力提高，员工出炉冷却浇水时间从原来4小时缩短至1.5小时，员工在含煤气环境中作业时间大幅度减少，并且站在炉头一点就可以喷洒到炉尾，大大减轻了浇水劳动强度。
缺点：
冬季炉室长流水时，循环水供管内压力降低至2公斤，经过管道抽水后循环水供管内局部压力降低，影响了个别炉室头、尾电极冷却效果。
2）方案二
优点：经方案二改造后，出炉冷却循环水压力提高至5公斤，浇水射程能达到35米左右，在炉头、炉尾可以对炉室任何一点喷淋洒水，完全能满足冷却需要。员工出炉冷却浇水时间也从原来4小时缩短至1.5小时，员工在含煤气环境中作业时间大幅度减少，并且减轻了浇水劳动强度。
方案对比：
按方案二改造后具有方案一的所有优点，完全满足生产要求。同时因方案一产生的冬季循环水供管内压力低，经管道泵抽水后影响局部炉头、炉尾的不足也得到彻底改善，还节省了循环水用量。
经过实践对比：方案二较方案一更具有优势。
6、使用效果
通过改造，出炉冷却循环水经泵体加压后无论从压力、流量都比改造前得到了优化，大大降低了员工劳动强度并缩短了工作时间，提高了工作效率。出炉冷却泵体加压后，操作更加方便、灵活。
原循环水压力从泵房6公斤降低至4公斤，完全满足生产需要，取得了很好节能效益，并且由于炉头、炉尾循环水压力过高导致胶管脱落的情况得到改善，减少了设备维护检修工作量。
7、节能效果
该企业原泵房内安装有3台55KW的电动机，两用一备。改造前变频出口压力设定6公斤时，每小时耗电约100度，改造后对循环水出口压力降低至4公斤时，两台泵每小时耗电约65度电。
每年节约用电：35度/小时*24小时*365天=306600度
改造泵体用电：7.5度/小时*2小时*365天*6台=38850度
每年节约电能为273750度，按每度电能0.57元计算，每年节约资金15.6万元。
8、结论
采用自吸式改造后出炉冷却操作更加灵活、方便，而且大量节省了电能，同时降低了员工劳动强度、提高了生产效率所，消除了员工没含煤气环境中长时间作业带来的安全隐患，具有一定节能价值。
参考文献
[1]李丙才，赵国勇，万强，杨书鸿.阳极焙烧烟气净化系统控制方法研究与改进[J].自动化技术与应用，2016，08：138-141.
[2]章信忠.焙烧炉结构改进与新型耐火材料的应用[J].世界有色金属，2016，18：19-20.
论文作者:李洪福
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第25期
论文发表时间:2018/1/26
标签：水压论文; 石墨论文; 方案论文; 压力论文; 炭素论文; 劳动强度论文; 节能论文; 《建筑学研究前沿》2017年第25期论文;