炭素制品焙烧工艺的优化探析

郭超

(山东兖矿阴极炭素制品公司,山东济宁 273500)

炭素制品焙烧工艺的优化探析

郭超

(山东兖矿阴极炭素制品公司,山东济宁 273500)

随着我国经济飞速发展,市场竞争亦随之逐渐加剧。为提高竞争力,降低生产成本,对现有生产线进行工艺优化是当前工厂使用较多的方法。通过对炭素制品的焙烧工艺进行优化,在大幅降低焙烧期间所用燃气、减少填充物料的损耗的同时,使工厂达到节能减排的目标。本文就炭素制品在焙烧工艺方面的优化进行简要分析。

炭素制品 焙烧 工艺优化 节能减排

焙烧是炭素制品生产过程中的重要工序。在炭素生产过程中会造成大量的能源消耗,而生制品焙烧流程在炭素制品厂总能耗中占有较大比例。通过对焙烧工艺流程进行优化,在降低能源消耗比重的同时,大幅减少工厂生产对大气环境的污染。

1 焙烧工艺优化的意义

随着我国经济不断发展,市场竞争也随之日趋激烈。以往炭素制品厂所用焙烧炉具有生产周期长、能耗高、损耗多以及环境污染大等缺点,因此这类老旧焙烧炉已无法满足市场需求,对焙烧流程进行工艺优化已是当前所急需解决的问题。

2 焙烧工艺的优化分析

当前国内炭素产品制造厂的焙烧炉,大多采用有盖式环式焙烧炉。环式焙烧炉的主要设备包含：阴极焙烧炉、吸料罐、罗茨真空泵、焙烧炉燃烧控制设备、天车以及强制冷却盖等。

在生产阴极炭素产品时,需要焙烧温度达到1250摄氏度以上,制品温度高达1200摄氏度,同时整个工艺流程均处于封闭式运行,所以,在整体焙烧流程中,最为核心的设备就是阴极焙烧炉。当前,炭素厂所设计的破碎、配料、混捏、煅烧以及产品成型等生产流程,其设计负荷率远小于阴极焙烧炉的负荷率。因此,通过增大阴极焙烧炉的日常产量,能够有效的挖掘上游辅助生产设备的运行潜力,从而达到提高阴极焙烧炉产能的目的。

2.1 增加火井与料箱数量

通过增加每个焙烧炉炉室的料箱数量,以此提高焙烧炉装炉量,从而达到增加焙烧炉产能的目的。当前国内炭素厂所用阴极焙烧炉大多数拥有18个炉室,每个炉室配备8个料箱,轮流为4个火井装料。阴极炭块与填充料首先在料箱中混合填充,随后料箱将阴极炭块送入焙烧炉内进行焙烧。因此,料箱的数量对焙烧炉产量有着较大影响,通过五火井、十料箱的设计,可使焙烧炉产量增加25%,同时由于改造较为简单,改造费用消耗少,因此此设计具有较大的效益比。

2.2 改进焙烧烟气输送方式

通过使用地上式钢制烟道对焙烧烟气进行输送、排放。当前国内炭素制品厂所用厂房多为24m厂房,其焙烧炉烟道为环式砖砌烟道,其烟道布局较为紧密。若使用上述增加火井与料箱的优化方案,那么现有环式砖砌烟道将无法满足优化之后,焙烧炉焙烧烟气的排放需要,同时随着火井与料箱的增加,原有24m规格的厂房将无法完成全部设备的安装需求。因此,通过将原有环式砖砌烟道改为钢制地上式烟道,同时排烟管将各个焙烧室进行连接,使室内环式烟道将变为室外环式烟道。使用此种烟道布局方式,能够节省大量室内空间,同时由于是钢制地上式布局,使得烟道具有较好的密封性,避免因地势低等原因使得雨水侵入烟道,造成烟道堵塞。此外,优良的密封性使得烟道漏风系数得到有效降低,且只需进行适当设计,烟道内的焦油堆积物就可顺着设计坡度自行流出管道。

2.3 料箱的改进

原先所用火井料箱为短料箱,因其在进行装填时,需在炭素制品四周装填一定量的填充料,之后方可送入火井焙烧。因此,短料箱每次所装炭素制品数量受到极大限制,无法有效提高焙烧炉产能。而通过使用长料箱,能够在装入填充料的同时,装入大量炭素制品,使得火井每次焙烧效率得到较大提高,焙烧炉产量也因此极大提升。

2.4 阴极焙烧炉炉盖内衬材料的选择

阴极焙烧炉炉盖选用轻质耐热材料作为炉盖的内衬材料,能够有效减轻焙烧炉炉盖的重量。有盖式阴极焙烧炉,其炉盖具有保证炉内焙烧烟气在各炉室流通、循环的作用,炉盖也因此拥有足够的遮盖面积以及耐高温的特点。以往炉盖所用内衬材料多为耐火砖,使得炉盖重量高达15t以上,因此车间往往需专门配置大型起重设备,而厂房也因此需加大资本投入。

而通过使用轻质耐热材料作为炉盖内衬材料,能够大幅降低炉盖整体重量,使得只需配备小型天车就可对炉盖进行起吊,同时提高安全操作系数。

2.5 填充料吸取方式的优化

当前炭素制品厂所用吸料罐的吸料罐,大多能够进行伸缩动作。通过罗茨真空泵提供吸料室所需抽力,将填充料暂时吸入吸料罐进行存储。这一吸料方式的缺点在于：炉室之间的真空管道较长,管道压力易因此受到损失,同时由于复杂的吸料罐结构以及较低的自动化控制水平,使得操作繁琐,工作人员也因此需承受较强的工作压力。而通过将罗茨真空泵与吸料罐两者整合并装于天车上,能够使天车功能变得多样化,同时具有吸料与起吊的双重作用,此举能够有效简化操作流程,提高人员工作效率。

2.6 降低炭块成本

通过将颗粒较小的残极颗粒焦炭与煅后焦炭进行混合使用,利用残极焦炭具有粒度小的特点,与煅后焦炭的粒度形成互补,从而在提高焙烧炉填充料的燃烧密度的同时,保证焦炭挥发份能够得到充分析出并燃烧,最终达到提高焦炭燃烧效益,降低炭块使用成本的目标。在对焙烧炉进行填充料铺填时,需注意残疾焦炭与煅后焦炭的混合比例。在将残疾焦炭粉碎成符合混合标准的炭粒之后,方可与煅后焦炭依据一定比例混合使用。在铺填时,每完成一次填充料的铺设,铺设人员需将铺设层进行加固、捣实操作,以保证填充料密实度符合相关燃烧要求。

3 结语

综上所述,通过对阴极焙烧炉的炉室、吸料方式、炉盖内衬材料、料箱等组成部分进行优化设计,从而提高阴极焙烧炉产量、减少企业资本投入,提升炭素制品厂的市场竞争力。同时,在焙烧炉填充料在进行装填时,通过对混合比例进行严格控制,使得每一层填充料都经过加固、捣实处理,保证炭块挥发份能够得到充分析出,以此达到能源高效使用、降低污染排放的目的。

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