提高罐式煅烧炉煅烧焦实收率研究

（中国铝业郑州有色金属研究院有限公司，河南 郑州 450041）

煅烧石油焦是碳素预焙阳极生产必须的大宗原料，随着铝电解产能的扩大对铝用碳素材料的需求也与日俱增，使得部分原料的质量出现下滑，影响到了石油焦在煅烧过程中的实收率，对企业的经济效益造成了不利影响[1]。本文通过对某碳素企业罐式煅烧炉实收率影响因素分析，提出了切实可行的改进措施，取得了良好效果。本研究对控制阳极成本提高企业经济效益具有积极意义，也可以为企业提高罐式煅烧炉煅烧焦实收率提供借鉴和参考。

1 影响煅烧实收率的因素分析

某企业罐式煅烧炉实收率设计值为80%，但是该企业煅烧实收率近几年来一直在75%左右，并且呈略微下降趋势，实收率与设计值存在一定差距，通过分析原因，找到影响煅烧实收率的因素，为下一步改进打下基础。

根据对煅烧实收率的设计参数分析、研究可知[2]，石油焦水分、挥发分、灰分、粒度、煅烧炉密封性、石油焦破碎与筛分操作制度和工艺操作均会影响煅烧实收率，下面就这几方面进行较为详细的分析。

1.1 石油焦水分含量的影响

石油焦经高温煅烧，其所含水分基本被排完，石油焦水分含量直接影响到煅烧焦实收率。因此，就实际情况而言，石油焦水分含量每增加1%，煅烧实收率就下降1%。实际生产中，该企业罐式煅烧炉对水分含量的设计值为＜8%，但是实际水分含量≥10%，这就降低了实收率，石油焦水分含量超过设计值2%以上，这就直接导致煅烧焦实收率降低了2%以上，影响非常大。同时，石油焦水分在高温下被迅速汽化成大量过热水蒸气，造成物料破碎、孔隙度增大，同样降低了实收率。所以，石油焦水分含量直接影响到煅烧焦的实收率，要想获得理想的煅烧焦实收率，必须严格控制石油焦水分含量，使其满足设计值的要求。

1.2 石油焦挥发分含量的影响

该企业罐式煅烧炉生产，主要是利用石油焦内部挥发分作为燃料，因此，挥发分作为一种可利用的高热值燃料，其含量及存在是非常必要的[3]。按照经验，石油焦挥发分含量控制在10%左右是较为理想的，这与设计值≦10%是非常吻合的。但是，若石油焦挥发分含量偏大，经高温燃烧后将基本被排完，这意味着超出理想范围的挥发分百分含量每增加1%，煅烧实收率将下降1%，且过余挥发分无法及时溢出，可能造成料罐胀料，给生产安全带来压力。该企业石油焦实际挥发分含量为10%～13%，并且变化范围大，降低了实收率，石油焦挥发分对煅烧焦实收率的影响达到3%，对提高煅烧焦实收率是非常不利的。

但若挥发分含量偏低，煅烧炉热量供应不足，煅烧温度降低或无法满足质量控制要求，可能降低排料时间，增加物料在罐内的停留时间，会造成炭质烧损加剧，不但严重影响煅烧实收率，也给煅烧质量、产量带来不利影响。所以，对石油焦挥发分也必须严格控制，使其达到设计标准才能获得理想的煅烧焦实收率。

1.3 石油焦灰分的影响

有大量的研究表明[4]，石油焦中微量元素如Na、Ga等对焦炭的二氧化碳反应性影响很大。而Na等元素会明显降低石油焦的着火温度，进而增加石油焦的空气反应性，降低石油焦煅烧实收率。所以，在实际生产中，对石油焦灰分含量也必须严格控制，为获得理想的煅烧焦实收率提供保障。

1.4 石油焦粒度的影响

石油焦粒度越细，其在料罐内与热气流接触燃烧的总表面积就越大，其烧损就会增大。其次，石油焦粒度越细，后期产生的粉料越多，在输送过程中，物料的飞扬损失越大，煅后焦的实收率就越低。该企业小于8mm的粉焦量平均值为45%左右，属于偏高状态，影响到了煅烧焦的实收率。

1.5 设备的密封效果的影响

设备在长期使用过程中，各部位会出现不同程度的变形，特别是排料器各连接部位变形较为严重，造成密封性能下降，经常会漏进一些空气，该部分空气经过预热后与高温焦炭接触，发生氧化反应造成碳质烧损率的增大，降低了实收率。另外，振动输送机等排料系统，由于连接口较多，相应跑冒漏点较多，输送机连接口的密封效果变差，导致粉料的飞扬及一些粒料的流失，对整体实收率造成了不利的影响。

1.6 原料上料前破碎及筛分的影响

经过以往对进厂石油焦粒度数据的分析，在实际生产中，煅烧前需进行破碎的＞70mm的石油焦只占物料总量的10%左右，那么这其中90%左右的物料是不需要破碎的。若煅前焦在破碎前不经过筛分的情况下全部破碎，不需要破碎的石油焦都经过双齿辊破碎机这一破碎过程，由于物料与对辊，物料与物料之间的相互挤压，部分石油焦再次被破碎成更碎的小颗粒级物料，造成整体粒度下降，将会导致后期煅烧实收率下降。所以，石油焦上料准备工作也非常重要，筛分后对大颗粒进行破碎即可，尽量不要不筛分全部进行破碎。

1.7 工艺操作的影响

正常情况下，煅烧炉煅烧带应该在二层至六层之间，但在日常的操作当中，操作工对负压的操作使用不合理、不稳定，导致煅烧带拉长，使得物料在高温条件下持续的时间增长，从而提高了物料的烧损率，降低了实收率。

2 提高实收率的措施

通过对影响煅烧实收率的因素进行分析，找到了提高煅烧实收率的途径，在前面分析的基础上提出具体的改进措施，以期提高煅烧实收率。

2.1 提高原料质量

严把进厂石油焦质量关，使水分、挥发分及粉焦含量控制在最佳范围，为提高实收率打下基础。具体控制标准为水分含量＜8%、挥发分含量≤10%、粉焦含量≤25%。

2.2 优化煅烧工艺，降低碳质烧损

一般情况下，煅烧二层温度在1200℃～1370℃，六层温度控制在900℃～1230℃，这个范围内即可保证煅烧焦的质量，在此前提下可适当降低二层上限温度，并确保温度的均衡性和稳定性，这样可降低在正常操作下控制物料烧损率的升高。另外稳定负压在80mpa～100mpa之间，避免煅烧带的拉长，降低物料烧损率。

2.3 加强设备的密封改造

设备密封改造主要有三方面内容：一是加强对炉体跑风漏气点的密封，既有利于工艺温度的稳定控制，又可以减少物料在煅烧带以外的部位持续燃烧，降低物料烧损。二是加强对排料器连接部位的密封，减少或避免空气进入与高温物料接触燃烧，降低烧损率。三是加强振动输送机、输送皮带等密封口的控制，减少煅后焦在输送过程中的飞扬，既提高实收率，又有利于环保。

2.4 规范石油焦上料筛分制度

石油焦破碎前加装筛分装置，避免对达到要求的30mm～70mm的物料再次破碎，影响实收率，只对＞70mm的大颗粒进行破碎，避免细料过多降低实收率。

2.5 规范工艺控制制度

经过长期的生产实践，结合目前设备的现状，在原有工艺标准的基础上，在以下三个方面进行了工艺控制制度的改进：一是进一步改进正常生产时工艺控制，粉末电阻率由＜600μΩm压缩至＜500μΩm去控制。二是煅前配料时，粉焦含量做为一项指标去考虑，均衡各个厂家粉焦含量，可以把不同厂家的石油焦进行合理匹配使用，达到互补的目的。三是调整煅前对辊破碎机对辊的间隙，在正常煅烧粒度要求的30mm～70mm的范围内，将对辊间隙控制在50mm～70mm之间，减少物料在破碎过程中增加细料。

3 改进效果

在分析影响煅烧实收率因素的基础上，做了针对性的改进，改进措施执行后，该企业的煅烧实收率由改进前的75%提高到了77%，并且长期保持稳定，效果非常显著。根据煅烧实收率如果能提高1%，吨煅后焦成本可节约15元的计算标准，该企业年生产煅后焦10万吨，那么每年可节约成本300万元，经济效益极为可观，意义重大。

4 结论

本文通过对罐式煅烧炉生产煅烧焦的分析与研究，得出了影响煅烧实收率的主要因素是石油焦水分、挥发分、灰分、粒度、煅烧炉密封性、石油焦破碎与筛分操作制度和工艺操作等。在原因分析的基础上，做出了提高原料质量、优化煅烧工艺降低碳质烧损、加强设备的密封改造、规范石油焦上料筛分制度和规范工艺控制制度等具有针对性的改进措施，取得了煅烧实收率提高2%的良好效果，有利于控制成本提高企业经济效益，同时该研究也可以为提高煅烧焦实收率提供借鉴和参考。