浸渍装置系统(impregnation system)

用来对焙烧后的炭素制品(如石墨电极及接头毛坯等)，用液态浸渍剂(如煤沥青等)进行浸渗处理并使其冷凝固化的浸渍生产工序所使用的设备系统。(见彩图插页第l5页)除核心设备浸渍罐外，一般还包括制品预热、浸渍剂制备与贮供、抽真空排气、浸渍液的注入、加压浸渗、剩余浸渍剂的排送、制品冷却等所采用的主体设备系统；制品移载运输、供热、环境保护用的辅助设备系统；检测控制用的仪器仪表等计测控制系统。

工作原理

焙烧后的炭素制品是多孔材料。为了改善或改变制品的某些理化性能，而将其置于可密闭容器——浸渍罐内，通过抽真空排气，在一定的温度和压力下，使注入的液态浸渍剂浸渗到制品开口气孔中，并在随后的冷却过程中被固化，以达到减少产品孔度并改善气孔结构，进而改善或改变制品物理和机械性能之目的。

系统特点其特点有以下4点：

(1)浸渍工序所采用的浸渍罐、沥青贮罐、沥青泵、真空泵、预热炉、冷却室等主要单体设备，需与管道、阀门、风机、仪表以及其他必要的构件等相配套。组成浸渍生产工艺中各个相对独立而又互有联系的单元操作系统，如制品预热系统、浸渍剂制备与贮供系统、浸渍罐系统、产品冷却系统等。

(2)炭素制品浸渍煤沥青的作业，必须在一定温度下进行。除需对待浸制品进行充分而均匀的预热外，沥青熔化，浸渍剂的贮供，浸渍罐中的浸渗作业等，都必须在保有一定温度下进行。因此，在浸渍设备系统的设计中，需设置加热设备并选择好供热方式。

(3)抽真空和加压浸渗，是浸渍工序的重要工艺环节。抽真空系统的设计、加压方式的选择和加压设备的配备等，均是浸渍设备系统设计的重要内容。它也是判断浸渍设备先进与否的重要依据之—。

(4)用于沥青烟气治理等的环保设备，是浸渍设备系统必不可少的组成部分。

分类浸渍设备系统都是围绕着其核心设备—浸渍罐(图1)来选配并配置其他设备的。

正是由于浸渍罐结构形式和工艺作用的不同，形成了不同的浸渍生产工艺流程和不同的系统组成以及不同的总体设备配置。从而也就构成了多种多样的浸渍设备类型：按浸渍罐的安装形式分分为立式和卧式两种。

(1)立式浸渍装置。以立式安装的浸渍罐为主体所构成的浸渍生产设备系统(图2)。

立式浸渍装置的主要特点：浸渍罐系一顶端设密封罐盖的立式结构。此种立式结构的浸渍罐又常称“浸渍釜”。

与浸渍罐的立式结构相对应，装料用的料框及制品预热用的预热炉也都按立式结构设计。立式浸渍系统虽然具有占地面积较少等优点，但用于电极制品的浸渍生产，尚存在以下主要问题电极制品装出立式料框以及载料框装出浸渍釜均操作不便。工人劳动强度大，且在装卸作业时还易产生破损、折断等操作废品。2)因不便实现系统连续自动化，一般均按间歇方式进行浸渍生产。自动化程度低、效率差。3)采用立式浸渍罐，不便于实现罐体大型化。所以立式浸渍罐系统一般年处理能力较小。4)沥青烟气治理难度大，环境状况差。因此，在电极产品的浸渍生产中，立式浸渍装置应用渐少。一般只在处理小规格小批量产品且受场地条件限制时，考虑选用立式浸渍罐系统。

(2)卧式浸渍装置。浸渍罐为水平(即卧式)安装的浸渍设备系统(图3)。

卧式浸渍罐又有单开门和双开门的区别。

卧式浸渍装置与立式浸渍设备比较，具有较多优点，因而在电极浸渍生产中被广泛采用。在普通卧式浸渍设备的基础上，经过对各个工艺设备环节的改进，更不断开发出了以下各种新型的浸渍设备系统。

按浸渍罐7-艺作用的不同来分分为热进-冷出型，热进-热出型和冷进-冷出型3种。

(1)热进一冷出型。对浸渍罐而言，待浸制品先在罐外(指专设预热炉中)预热后，“热态”装入浸渍罐，称为“热进”，在罐内完成浸渗并冷却后，再以“冷态”出罐，称为“冷出”。亦即：制品之预热安排单设的预热炉内完成；而浸渍生产中的抽真空、注入浸渍剂并加压浸渗等作业，以及浸后制品的冷却过程都在浸渍罐内完成。因而被形象化地称为“热进-冷出型”。

(2)热进-热出型。核心设备是一卧式双开门型浸渍罐。待浸制品在罐外(预热炉中)预热后，“热态”入罐；在罐内完成浸渗作业后，产品“热态”出罐；后在罐外(用一专设的冷却室)完成制品冷却。在此类浸渍生产设备系统中，双开门的浸渍罐仅用作浸渗作业之用，制品既是热态入罐又是热态出罐的，因而可称之为“热进-热出型”。

(3)冷进-冷出型。浸渍罐的卧式单开门带加热夹套型。制品以常温“冷态”入罐(即冷进)；在浸渍罐内先后完成包括“制品预热-浸渗-冷却”在内的浸渍生产全过程后，产品以“冷态”出罐(即冷出)。亦即：浸渍生产的各工序均在浸渍罐内完成，制品是按“冷进-冷出”方式进行浸渍作业。

按浸渍罐中装料方式的不同来分分为料框式、无料框式浸渍罐系统两种。

(1)料框式。待浸制品需用料框装载入罐。不同尺寸的产品允许混装。浸渍罐直径一般在2m以上。大多数浸渍设备均属料框式。

(2)无料框管式浸渍罐系统。浸渍罐的卧式双开门长管形结构。浸渍罐的直径和长度均需按拟浸渍电极的尺寸来确定：浸渍罐的直径只需比所浸电极直径稍大；而长度则按所浸电极长度及所需同时浸渍的根数来确定。待浸渍的电极不需用料框装载，而被逐根依次推入浸渍罐内，直至浸渍罐装满为止。在浸渍罐内浸渗并冷却后再逐根推出。即：再次从罐人ISl端逐根推入新电极，与此相应，罐内已浸制品即被从罐出口端依次顶出。

以卧式双开门管式浸渍罐为主体，通过选配不同的其他设备，还可构成几种不同形式的无料框管式浸渍设备系统。如：管式双开门浸渍罐可与单设的制品预热炉以及冷却室相配套，组成按“热进-热出”方式组织浸渍生产的无料框管式“热进-热出型”浸渍生产设备系统。

由德国Feist-Incon公司提供的此类“热进-热出型管式浸渍罐系统”已于1993年在波兰石墨厂投入了生产运行。

既用于浸渗又用于制品冷却的管式浸渍罐，也可与双开门卧式长管形预热罐配套。组成“热进-冷出型”管式无料框浸渍设备系统。而且，考虑到多规格电极产品按此种方式进行浸渍生产的需要，可按直径分段来配备多种尺寸的管式预热和浸渗用罐，组成多规格管式(无料框)“热进-冷出型”浸渍生产设备系统。

管式无料框浸渍设备系统，更适合于那些专门生产某些规格电极产品的炭素工厂选用。因为其所使用的管式预热和浸渗用罐等，均可按所生产的电极和所需用的接头料的尺寸进行对应设计，这不仅使管式罐体的容积得到充分利用，还可按最佳工艺规范对浸渍生产过程作最优调控，实现对电极制品的最优化浸渍生产。

管式无料框浸渍设备存在的最主要的缺点是：对产品尺寸变化的适应性极差，不便于用于多规格电极制品的浸渍生产。

为了满足生产多种规格电极制品的电极工厂的需要，虽然可相应是增加管式预热和浸渗用罐的数量，德国“F•I”公司已开发设计出了如图4所示的“多规格管式(无料框)热进-冷出型浸渍系统”。但也存在着占地面积大和总投资大，生产组织难度较大等问题。

按加压方式和浸渍压力的高低来分分为普通浸渍系统和高压浸渍系统两种。

(1)普通浸渍系统。早期使用的浸渍罐系统。其浸渍压力按0.6MPa设计；加压方式多为用压缩空气加压，称为普通(或低压)浸渍系统。如图3所示即此类浸渍系统。

(2)高压浸渍系统。泛指浸渍压力按1.2～1.5MPa设计；加压方式采用氮气加压或沥青泵加压的浸渍系统。

针对普通浸渍设备系统存在的种种问题，如：真空度不足，浸渍压力小，浸渍效果不理想，大规格电极制品不易浸透；压缩空气加压不安全且易使沥青氧化而品质变坏；产能小，劳动强度大，生产效率低；工作差等诸多问题，经不断改进而新开发研制的高真空高压力浸渍设备系统。为了区别于早期的低压力浸渍系统，而将其称之为高压浸渍系统。

图4是一套高真空度高压浸渍系统的流程图。

针对原有普通浸渍设备系统所存在的各种问题进行了改进设计。改进后的该浸渍设备系统与旧式普通浸渍工艺系统比较有以下主要特点：

1)采用隧道式预热炉来完成制品预热。既提高了预热效果，又改善了作业条件。

2)采用了有新型罐门密封结构的大尺寸耐较高压力的卧式单开门浸渍罐。

3)增设了具有多种功能的浸渍副罐。改进了液位显示。

4)选用水环-大气喷射真空泵机组作抽真空作业，进一步提高了真空度。

5)采用氮气加压系统取代压缩空气加压。

使浸渍压力提高到1.2～1.5MPa。既安全地实现了高压浸渗，又减少了沥青的被氧化。

6)侧旋式罐门的开闭，以及装出预热炉，浸渍罐等实现了机械化作业，操作控制系统实现了半自动化。

按操作控制水平区分分为间歇式和连续式两种。

(1)间歇式生产的浸渍设备系统。浸渍生产的各个工艺环节，均由工人按所制定的浸渍工艺规程，操纵各相应设备顺序作业，按浸渍周期间歇式组织浸渍生产。

(2)连续作业的浸渍自动生产线。有较高装备水平的先进浸渍设备；多以卧式浸渍罐为核心设备，按连续作业的浸渍自动生产线进行系统的总体设计，其主要生产环节均实现了自动控制。如日本日空工业株式会社的“双回路真空加压沥青浸渍自动生产线”，德国Fdst-hm公司的“热进-冷出型真空加压沥青浸渍装置”，德国Feist-Inmn公司开发设计的“冷进-冷出型”、“多规格管式(无料框)浸渍设备系统”等，均属连续作业的浸渍自动生产线，或称为浸渍自动毕产没备系统。