带气体净化的双体联用式高温炉制造技术

本实用新型专利技术涉及带气体净化的双体联用式高温炉，包括由两个高温炉组成的高温炉组、由两个双叶轮循环泵组成的循环泵组、连接于高温炉组和循环泵组之间的循环管组和安装于循环管组上的气体净化装置组和冷凝器组。其利用高温炉冷却阶段的余热作为另一高温炉内惰性气体的循环动力，这避免了降温过程中高温炉所带富余热量直接以热传递的方式逸散至空气中而造成的能源浪费问题，有效地提高了高温炉余热的利用率，充分解决了现有技术在进行石墨毡生产时对丰富高温余热利用不足的问题；同时通过对惰性气体的循环净化，有效避免了传统工艺中需要持续通入新鲜惰性气体来维持惰性氛围而导致的惰性气体用量过大的问题，从而有效节约了高温处理操作的工艺成本。

【技术实现步骤摘要】
带气体净化的双体联用式高温炉
本技术涉及石墨毡生产设备领域，具体涉及带气体净化的双体联用式高温炉。
技术介绍
石墨毡，作为液流电池的关键性能部件，它的成品质量影响到包括使用寿命、电子传导能力、电解液隔离能力等在内的一系列液流电池的重要性能参数。通常，采用高温碳化的方法，在高温炉中对已按需要尺寸裁剪好的聚丙烯腈基炭毡或黏胶基炭毡等原料毡进行高温处理从而得到石墨毡。这里的高温处理，一般是指以100～300℃/h的升温速度将高温炉内的温度提升至2000～2500℃，然后再冷却至100℃的高温处理工艺。因为是在超高温度下对本体材料为有机材料的原料毡进行处理，所以需要对原料毡进行隔离保护。常用的隔离保护手段有真空保护和高纯惰性气体保护。真空保护，其通过抽离高温炉内部空气来形成真空环境，具有保护效果优异的特点，同时还具有高温炉内部除尘除杂的效果；但是，真空保护对炉体的结构强度和密封性能都有相当高的要求，故所使用高温炉通常造价比较昂贵。高纯惰性气体保护，其通过向高温炉内部通入高纯惰性气体来排除炉内原有空气，从而在炉内人为制造出惰性氛围，进而实现对被处理材料的保护；由于是向炉内通气，因此对炉体的密封性能和结构强度要求不高；但是原材料在受高温处理过程中，内部的S、N等杂原子会以不同形式逸入带惰性气体中，同时原材料受热膨胀导致表面微观结构崩裂所脱出的细微粉尘也会混入到惰性气体中；若不及时清除上述杂质，极有可能对即将成型的石墨毡表面结构造成损坏，导致其表面性能下降，进而影响到其在液流电池中的应用效果。现有采用惰性气体进行高温处理保护的高温炉，一般都采用连续通入新鲜高纯惰性气体来置换炉内含杂质惰性气体的方式来实现炉内环境的清洁，进而保证石墨毡的成品质量。但是，上述方法对高纯惰性气体的用量极大，又由于高纯惰性气体价格较高，大量使用的情况下必然造成生产成本的急剧上升，在不对惰性气体进行回收的情况下甚至远超过真空保护对炉体成本带来的负担。同时，上述惰性气体置换过程中，所用输送设备的能量通常为外部电能，这也在高温炉维持高温所需能量外增大了能源负担；而高温炉本身高温热能除去被原料毡吸收的有效部分外，大部分均被其他部件吸收而散发，因此高温炉本身高温热能还存在利用率不高的现象。此外，由于热处理工艺中，工艺极值温度通常不小于2000℃，在热处理完成时的终止温度通常保持100℃左右，两者之间不少于1900℃的温差，意味着在冷却过程中存在着相当丰富的炉体预热可以被利用。但目前用于生产石墨毡的高温炉均为单一炉体结构，无法实现对这部分余热的充分利用，导致大部分余热能量逸散到空气中而浪费。又因为仅靠空气逸散的方式进行散热，传热效率低，这使得冷却过程时长较长，进而拉长了石墨毡的生产周期，严重降低了生产效率。
技术实现思路
本技术提供了带气体净化的双体联用式高温炉，以解决现有石墨毡生产中，高温炉冷却过程中余热利用不足的问题。注意，下文中除特别指出的带有“第一”、“第二”前缀的部件外，其余所使用的部件名称均为具有等同结构部件的统称；此外，带有“第一”、“第二”前缀的部件可以相互置换，但从第一次置换开始，后文中带有“第一”、“第二”前缀的部件也需要进行等同置换，以保证方案的正确实施。本技术采用的技术方案如下：带气体净化的双体联用式高温炉，其特征在于：包括高温炉组、循环泵组、连接于高温炉组和循环泵组之间的循环管组和安装于循环管组上的气体净化装置组和冷凝器组；所述高温炉组包括第一高温炉和第二高温炉；所述循环泵组包括第一循环泵和第二循环泵；所述第一循环泵和第二循环泵均为含有循环室和动力室的双叶轮循环泵；所述循环管组包括分别竖直安装于第一高温炉和第二高温炉内的的第一蒸发器和第二蒸发器、与第一循环泵的循环室和第二高温炉的内腔均连通的第一惰性气体循环管组、与第一循环泵的动力室和第二蒸发器均连通的第一蒸汽循环管组、与第二循环泵的循环室和第一高温炉的内腔均连通的第二惰性气体循环管组和与第二循环泵的动力室和第一蒸发器均连通的第二蒸汽循环管组；所述气体净化装置组包括安装于第一惰性气体循环管组上的第一气体净化装置和安装于第二惰性气体循环管组上的第二气体净化装置；所述冷凝器组包括安装于第一蒸汽循环管组上的第一冷凝器和安装于第二蒸汽循环管组上的第二冷凝器。本技术方案的工作原理和过程如下：本技术方案所述带气体净化的双体联用式高温炉的工作过程分为两个阶段，第一阶段为启动阶段，即单炉工作阶段，第二阶段为联用阶段，即双炉循环联用阶段。启动阶段：在开始工作前，将需要从惰性气体循环管组中持续通入高纯惰性气体直至已提前放置有待处理原料毡且密封良好的高温炉内腔、惰性气体循环管道组及双叶轮循环泵循环室中的空气完全被置换掉，然后向蒸汽循环管组通入适量的水。完成上述工作后，按照石墨毡的设计高温处理工艺使第一高温炉内腔的温度逐步上升以对放置于第一高温炉内腔内的原料毡进行高温处理。与此同时，利用外部动力源带动第二循环泵进行运转。随着第二循环泵的运转，第二循环泵循环室的叶轮产生负压进而带动第一高温炉内腔内的惰性气体进行循环。当惰性气体循环经过设置于惰性气体循环管组上的气体净化装置时，先后被设置于气体净化装置的活性吸附层、金属反应层、湿质反应溶液层吸附脱除随原料毡高温处理深化所产生的粉尘、含硫杂质、含氮杂质，从而实现对惰性气体的净化，进而保证了惰性气体的可循环使用性。至此，完成了带气体净化的双体联用式高温炉额的启动阶段。需要注意的是，此时第二高温炉内也放置有待处理原料毡，但并未是第二高温炉升温进行热处理，因此第二循环泵处于空载运转的状态。联用阶段：随着第一高温炉内的原料毡进入冷却阶段，此时使第二高温炉升温开始对其内腔内的原料毡进行高温处理。由于第一高温炉内依然存在着丰富的余热，因此，在冷却的过程中，其炉体余热仍然对第一蒸发管进行加热而式其内的液态水蒸发产生从而产生蒸汽推进压力。详细地说，随着第一高温炉内腔的余热能量以及已处理原料毡冷却过程中散发出的热量，从第一高温炉内腔逸向第一高温炉隔热夹层的热量使隔热夹层的始终保持在第一蒸发器内液态水所需的蒸发温度。此时，由第二蒸汽循环管组通入的且进入到的第一蒸发器中的水受到第一高温炉隔热夹层升温所带来的热量而蒸发为水蒸气。第一蒸发器中囤积的水蒸气由于体积膨胀而产生高压，开始推动水第二蒸气循环管组内的水进行运动。后续循环到第一蒸发器中的水同样受热蒸发为水蒸气而进一步促进了循环。当体积膨胀的水蒸气到达第二循环泵的动力室时，前者产生的蒸汽压力推动动力室内的叶轮旋转，从而一方面带动第二蒸汽循环管组内的水进行循环，另一方面带动第二循环泵循环室中的叶轮做跟随转动。循环室中的叶轮附近随叶轮的转动产生负压，从而抽取稍远处的第二惰性气体循环管组中的惰性气体并将后者从叶轮的另一端甩出，从而驱动惰性气体开始循环。当惰性气体循环经过设置于第二惰性气体循环管组上的第二气体净化装置时，先后被设置于第二气体净化装置的活性吸附层、金属反应层、湿质反应溶液层吸附脱除随原料毡高温处理深化所产生的粉尘、含硫杂质、含氮杂质，从而实现对惰性气体的净化，进而保证了惰性气体的可循环使用性。此外，当第二蒸汽循环管组中的水蒸气开始正常循环后，通过设置于第二蒸汽循环管组上的第二冷凝器对水蒸气进行冷凝处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.带气体净化的双体联用式高温炉，其特征在于：包括高温炉组、循环泵组、连接于高温炉组和循环泵组之间的循环管组和安装于循环管组上的气体净化装置组和冷凝器组；所述高温炉组包括第一高温炉(22)和第二高温炉(23)；所述循环泵组包括第一循环泵(15)和第二循环泵(17)；所述第一循环泵(15)和第二循环泵(17)均为含有循环室(21)和动力室(20)的双叶轮循环泵；所述循环管组包括分别竖直安装于第一高温炉(22)和第二高温炉(23)内的第一蒸发器和第二蒸发器、与第一循环泵(15)的循环室(21)和第二高温炉(23)的内腔(4)均连通的第一惰性气体循环管组、与第一循环泵(15)的动力室(20)和第二蒸发器均连通的第一蒸汽循环管组、与第二循环泵(17)的循环室(21)和第一高温炉(22)的内腔(4)均连通的第二惰性气体循环管组和与第二循环泵(17)的动力室(20)和第一蒸发器均连通的第二蒸汽循环管组；所述气体净化装置组包括安装于第一惰性气体循环管组上的第一气体净化装置(8)和安装于第二惰性气体循环管组上的第二气体净化装置(9)；所述冷凝器组包括安装于第一蒸汽循环管组上的第一冷凝器(19)和安装于第二蒸汽循环管组上的第二冷凝器(7)。...

【技术特征摘要】
1.带气体净化的双体联用式高温炉，其特征在于：包括高温炉组、循环泵组、连接于高温炉组和循环泵组之间的循环管组和安装于循环管组上的气体净化装置组和冷凝器组；所述高温炉组包括第一高温炉(22)和第二高温炉(23)；所述循环泵组包括第一循环泵(15)和第二循环泵(17)；所述第一循环泵(15)和第二循环泵(17)均为含有循环室(21)和动力室(20)的双叶轮循环泵；所述循环管组包括分别竖直安装于第一高温炉(22)和第二高温炉(23)内的第一蒸发器和第二蒸发器、与第一循环泵(15)的循环室(21)和第二高温炉(23)的内腔(4)均连通的第一惰性气体循环管组、与第一循环泵(15)的动力室(20)和第二蒸发器均连通的第一蒸汽循环管组、与第二循环泵(17)的循环室(21)和第一高温炉(22)的内腔(4)均连通的第二惰性气体循环管组和与第二循环泵(17)的动力室(20)和第一蒸发器均连通的第二蒸汽循环管组；所述气体净化装置组包括安装于第一惰性气体循环管组上的第一气体净化装置(8)和安装于第二惰性气体循环管组上的第二气体净化装置(9)；所述冷凝器组包括安装于第一蒸汽循环管组上的第一冷凝器(19)和安装于第二蒸汽循环管组上的第二冷凝器(7)。2.根据权利要求1所述的带气体净化的双体联用式高温炉，其特征在于：所述第一高温炉(22)和第二高温炉(23)均包括外壳(11)、内腔(4)、设置于内腔(4)侧壁上的高温发生器(14)和设置于外壳(11)和内腔(4)之间的隔热夹层(12)；所述第一蒸发器和第二蒸发器分别位于第一高温炉(22)和第二高温炉(23)的隔热夹层(12)内。3.根据权利要求2所述的带气体净化的双体联用式高温炉，其特征在于：所述第一蒸发器盘旋环绕于第一高温炉(22)的内腔(4)外、隔热夹层(12)内的温度为300～1000℃的任一区域中；所述第二蒸发器盘旋环绕于第二高温炉(23)的内腔(4)外、隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：张也，王浩，
申请(专利权)人：四川省江油润生石墨毡有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51