煅燒工藝
原料煅燒是碳素生產(chǎn)中的一道重要工序,原料煅燒質(zhì)量的好壞是保證最終產(chǎn)品質(zhì)量的前提。煅燒車間工藝生產(chǎn)流程操作過程如下:
符合質(zhì)量要求的原料由汽車運(yùn)入原料庫,用抓斗天車在規(guī)定的原料槽中抓料,按生產(chǎn)要求由抓斗抓入破碎機(jī)上料斗中,由破碎機(jī)粗破碎成40mm以下的原料,由原料料倉變頻控制原料摻配后再由皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)入煅燒爐。原料在爐上的加料由加料系統(tǒng)按時(shí)均勻加入爐內(nèi),在1250—1350℃的高溫下煅燒合格,經(jīng)冷卻水套冷卻后,由自動(dòng)排料系統(tǒng)排出。
⑴、煅燒設(shè)備
目前,國(guó)內(nèi)的煅燒設(shè)備主要有:罐式煅燒爐、回轉(zhuǎn)窯、電氣煅燒爐、回轉(zhuǎn)床煅燒爐。我公司采用順流式罐式煅燒爐。
煅燒爐的結(jié)構(gòu):
①爐體:包括煅燒罐和加熱火道及預(yù)熱空氣通道,槽鋼為加固框架,爐頂由拉筋對(duì)應(yīng)拉接,并設(shè)有調(diào)節(jié)彈簧,爐體座落于爐底板上,板上由爐盤和爐腿支撐。
②余熱室位于八層火道與匯集煙道連接處。
③加排料設(shè)備分別在爐的頂部和下部。
④其他配置由引風(fēng)機(jī),煙囪等。
⑵、煅燒的定義
炭質(zhì)原料在隔絕空氣的條件下進(jìn)行高溫?zé)崽幚淼倪^程(一般在1200℃—1500℃下進(jìn)行煅燒)。經(jīng)過煅燒后的原料一般比較脆硬,便于物料的破碎。
⑶、煅燒的目的
①排除原料中的揮發(fā)份
②提高原料的強(qiáng)度
③排除原料中的水份
④降低電阻率、提高機(jī)械強(qiáng)度
⑷、煅燒爐溫度的控制
煅燒爐的溫度控制主要依靠對(duì)燃料的燃燒控制來實(shí)現(xiàn)的。我們公司煅燒爐采用的氣體燃料就是靠煅燒過程中碳質(zhì)原料產(chǎn)生的揮發(fā)分。煅燒爐燃?xì)獾娜紵绞綄儆跀U(kuò)散式燃燒方式。燃?xì)鈸]發(fā)分排出后與空氣邊混合邊燃燒,火焰及煙氣在負(fù)壓抽力的作用下,沿火道方向迂回運(yùn)動(dòng),將熱量傳給爐罐后,煙氣由煙道排出爐外。
提高煅燒爐產(chǎn)量和煅后料質(zhì)量的關(guān)鍵是適當(dāng)提高爐溫和延長(zhǎng)煅燒帶,因此,要保證煅后料質(zhì)量,必須嚴(yán)格控制煅燒帶火道的溫度:
首層:1280—1350℃ 二層:1250—1350℃
三層:1250—1320 四層:1250—1300℃
八層:1000—1150℃ 要求火道溫差要小。
⑸、影響煅燒溫度、質(zhì)量的因素
溫度控制就是調(diào)整影響燃燒的各因素使?fàn)t子各層火道內(nèi)的燃料達(dá)到要求的燃燒強(qiáng)度,使溫度達(dá)到生產(chǎn)工藝的要求。
三個(gè)基本要素
在爐溫的調(diào)整和控制中,燃料、空氣和負(fù)壓是影響煅燒溫度的三個(gè)基本要素。
⑴燃料的影響
在正常生產(chǎn)中,原料在煅燒過程中產(chǎn)生的揮發(fā)分是熱源的主要部分,如果爐子條件具備,燃燒組織的合理,原料中揮發(fā)分含量達(dá)9%以上時(shí),揮發(fā)分已成為爐子生產(chǎn)熱源的全部來源。在生產(chǎn)中,如果揮發(fā)分不足,煅燒溫度下降,影響煅燒質(zhì)量。
要想充分利用揮發(fā)分,使揮發(fā)分均勻,穩(wěn)定的熱源不斷排出,就需要合理的原料配比,和加排料操作的連續(xù)是保證煅燒爐穩(wěn)定生產(chǎn)的條件,需要揮發(fā)分通道系統(tǒng)內(nèi)沒有過多阻力和過量的空氣進(jìn)入,也需要適當(dāng)?shù)呢?fù)壓和溫度條件等,只有這些條件的具備,才能滿足煅燒溫度的要求。
⑵空氣量的影響
煅燒實(shí)質(zhì)上是一種快速的氧化反應(yīng)過程,要燃燒穩(wěn)定進(jìn)行,連續(xù)不斷地供給足夠的空氣,使其中的氧與燃料接觸良好是燃燒的先決條件,煅燒爐是在火道中進(jìn)行的。燃料在截面狹窄,通道細(xì)長(zhǎng),迂廻曲折(各層火道首尾連續(xù))的火道內(nèi)燃燒,空氣量和供給方式以及同燃料混合方式是組織燃燒的關(guān)鍵。
在煅燒過程中,爐子空氣使用量要適度,一次給入量不要過多,防止局部溫度過高,燒壞爐體;也要避免因空氣給入量不定,出現(xiàn)燃料燃燒不完全現(xiàn)象,這樣會(huì)使火道溫度低,罐內(nèi)原料中的揮發(fā)分排出缺少熱量,形成低溫循環(huán)局面,直接影響煅燒質(zhì)量和產(chǎn)量。雖然煅燒爐是火道內(nèi)燃燒間接加熱罐內(nèi)原料,火道內(nèi)出現(xiàn)強(qiáng)氧化氣氛不會(huì)氧化原料,但火道內(nèi)給入或存在大量過??諝?,而依靠調(diào)整燃料量的多少來控制溫度,實(shí)現(xiàn)短焰燃燒的方法是不可取的,因?yàn)檫^剩空氣沒有參與燃燒,帶入了火道內(nèi)的熱量,又增加了排煙系統(tǒng)的負(fù)荷。
經(jīng)過預(yù)熱后的空氣比冷空氣更容易與燃?xì)饣旌希紵?,升溫速度也較快,只要溫度允許的情況下,應(yīng)首選預(yù)熱空氣參與燃燒,一般情況下,順流式煅燒爐始終使用預(yù)熱空氣助燃,而逆流式煅燒爐多采用冷空氣助燃。
⑶負(fù)壓的影響
在煅燒過程中,煅燒爐內(nèi)都處于負(fù)壓狀態(tài),負(fù)壓是由裝在煙道的排煙機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的;爐子負(fù)壓的控制是煅燒生產(chǎn)中極為重要的環(huán)節(jié),爐內(nèi)燃燒所使用的燃料和助燃空氣是負(fù)壓吸入的,吸入量的多少,流動(dòng)速快慢是由負(fù)壓大小決定的。負(fù)壓過大,火道內(nèi)空氣流量大,熱損失大,負(fù)壓過小則揮發(fā)分難以抽出,助燃空氣也將供給不足,已經(jīng)燃燒后的產(chǎn)物也不能及時(shí)排出爐外,爐頂部冒火,燃燒強(qiáng)度下降,爐溫低而影響煅燒質(zhì)量和產(chǎn)量。
三者相互依存,缺一不可;相互依賴,互為條件;相互關(guān)聯(lián),一動(dòng)全變。三者只有適度配合,才能達(dá)到質(zhì)量要求的溫度,無論其中哪個(gè)因素配合失調(diào),都會(huì)反映在溫度上,使煅燒質(zhì)量下降或波動(dòng)。
煅燒爐內(nèi)如果缺少燃料,燃料動(dòng)能則不足;缺少空氣,燃料燃燒不完全,剩余燃料不在爐內(nèi)燃燒,又可能燒壞煙道和設(shè)備;缺少負(fù)壓抽力,燃料和空氣進(jìn)入爐內(nèi)受限,燃燒后的煙氣不能及時(shí)排出爐外,燃料燃燒不能正常持續(xù)下去。在爐子負(fù)壓相同的情況下,如果燃料量過多,則空氣量相應(yīng)減少,燃料燃燒也不完全;如果空氣量過大,燃料量相對(duì)減少,沒有被負(fù)壓抽到爐內(nèi)的揮發(fā)分,會(huì)從爐頂冒出,污染環(huán)境。在爐內(nèi)供入燃料量一定數(shù)量的情況下,如果負(fù)壓過大,進(jìn)入爐內(nèi)空氣量也多,將會(huì)出現(xiàn)燃燒空氣過剩,熱損失增大,直接加熱的煅燒爐原料燒損會(huì)顯著增加。以上的各種現(xiàn)象,都會(huì)出現(xiàn)低溫的結(jié)果,而影響煅燒質(zhì)量。
煅燒爐負(fù)壓如果過大,原料排出的揮發(fā)分又多,空氣配合又好,將會(huì)出現(xiàn)超高溫度或局部超高溫度,可能燒損爐體和原料過多燒損。
⒉高溫及煅燒時(shí)間是煅燒質(zhì)量的決定性因素
在煅燒生產(chǎn)中,產(chǎn)量和質(zhì)量是密切聯(lián)系的,各種因素在最終都反映到爐溫上來,因此爐溫是煅燒過程中最重要的工藝參數(shù),煅燒溫度是煅燒質(zhì)量的依據(jù),是影響煅燒質(zhì)量的主要因素。煅燒爐內(nèi)的最高溫度及在高溫下維持時(shí)間決定了煅后原料質(zhì)量。由于煅燒爐內(nèi)的原料是在不斷運(yùn)動(dòng)的,原料在高溫下維持的時(shí)間是指原料在爐內(nèi)經(jīng)過煅燒高溫帶區(qū)間所有的時(shí)間,而煅燒高溫帶長(zhǎng),則原料在高溫下維持的時(shí)間也長(zhǎng),所以,一般認(rèn)為煅燒溫度的高低和煅燒高溫帶的長(zhǎng)短是決定煅燒質(zhì)量和產(chǎn)量的關(guān)鍵。
其它因素的影響
⑴原料的影響
①水份的影響—原料中的水份是昂貴的無用之物,它直接影響煅燒溫度,而影響煅燒質(zhì)量。原料中的水份一般每增加1%,煅燒溫度則下降約20℃左右。原料的熱脫水過程,不僅耗能,還會(huì)使煙氣量增加,帶走熱量,降低爐子熱的熱效率,在直接加熱的爐內(nèi),赤熱的原料與水蒸氣接觸而增大燒損,降低了原料煅燒的實(shí)收率。
水份較大的濕原料會(huì)給預(yù)碎和運(yùn)輸帶來困難,濕粉料和小粒料會(huì)吸附在其所經(jīng)過的齒式輥面、下料溜子、提升機(jī)斗子,運(yùn)輸皮帶上和斗倉內(nèi),造成蓬料,堵料和各種原料混雜問題。
②揮發(fā)份的影響—石油焦揮發(fā)分的多少對(duì)炭制品質(zhì)量并無多大影響,但對(duì)煅燒過程有影響。揮發(fā)分逸出后,如果不能立即燃燒,揮發(fā)分經(jīng)過的爐墻和通道內(nèi)壁上,會(huì)沉積一層低質(zhì)量的沉積碳,使燃燒結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,如果不能及時(shí)處理,其沉積物可將揮發(fā)通道完全堵塞,使?fàn)t上出現(xiàn)冒煙、著火現(xiàn)象,損壞爐體。
③粉料的影響—石油焦在預(yù)碎和傳送過程中,粉料多不僅流失多污染環(huán)境,還會(huì)出現(xiàn)料倉蓬料,料斗掛料堵料現(xiàn)象,如果料中水份稍大就更加嚴(yán)重,給操作帶來困難。
在煅燒過程中,粉焦多揮發(fā)分排出通道不暢,細(xì)料團(tuán)中的揮發(fā)分裹在其中帶到爐外,會(huì)出現(xiàn)黑料粒和排料冷卻裝置放炮現(xiàn)象。粉料多會(huì)造成加料失控,爐內(nèi)結(jié)焦堵爐,生產(chǎn)無法進(jìn)行的局面。粉料多則燒損多,揮發(fā)物的收率增加,燃燒過剩的揮發(fā)分更加過剩,造成煙道溫度過高。
⑵加排料的影響
煅燒爐的加料和排料方式是爐子工藝制度的重要組成部分,是煅燒質(zhì)量的重要影響因素。
①原料在爐內(nèi)的運(yùn)動(dòng)
煅燒爐內(nèi)原料的運(yùn)動(dòng)是由加排料來維持的。只有原料在爐內(nèi)不斷的運(yùn)動(dòng),才能保證揮發(fā)分不斷排出,并保持一定數(shù)量,溫度才能穩(wěn)定在規(guī)定的范圍內(nèi)。不斷運(yùn)動(dòng)的原料能夠減少或避免結(jié)焦,能夠減輕揮發(fā)分通道堵塞。不斷運(yùn)動(dòng)能使煅燒后的原料及時(shí)冷卻,減少原料氧化損失。間斷運(yùn)動(dòng)將使以上因素產(chǎn)生周期性變化,不利于生產(chǎn)。
②加排料均勻協(xié)調(diào)的進(jìn)行
煅燒爐的加料和排料只有均勻的進(jìn)行,才能實(shí)現(xiàn)原料的均勻吸熱和傳熱,揮發(fā)分的排出量才能均勻穩(wěn)定,爐溫可控程度才能提高。
③密封條件下的加排料及冷卻
煅燒爐加料口和排料口都與爐子連通,加料和排料必須在密封條件下進(jìn)行。否則,將會(huì)使原料燒損氧化,灰份含量增加。煅燒后原料也必須在密封的條件下,進(jìn)行間接干冷卻,防止水份進(jìn)入和原料燒損。由于煅燒爐內(nèi)都是負(fù)壓制度,爐內(nèi)外的壓差給密封帶來困難和難度,這使?fàn)t子密封工作更加重要和經(jīng)常化。
⑹、煅后焦質(zhì)量指標(biāo):
灰份<0.5%;揮發(fā)份<0.5%;真比重≮2.060g/cm3;粉末電阻≯480μΩM;不達(dá)標(biāo)煅后焦不準(zhǔn)進(jìn)入下一工序生產(chǎn)。