煅烧回转窑

2024-06-30

煅烧回转窑（精选4篇）

煅烧回转窑篇1

随着电解槽电流的不断加大, 电解铝厂的单系列产能越来越大, 要求配套的预焙阳极系统的产能也要求越来越大, 这样要求阳极系统各工序的生产能力必须提高。2001年至2002年我院成功开发50m回转窑煅烧系统, 从而可以满足1 5 0 k t/a到200kt/a预焙阳极产能煅烧工序的需要。但是近年电解技术的发展, 350kA槽, 400kA槽甚至更大的500kA槽和600kA槽相继投入生产或紧张地开发中, 电解产能更大, 500kt级规模的甚至1000kt级规模的电解厂已经列入我们的工程设计范围, 这样要求的预焙阳极产能将成倍增长, 开发产能更大、装备及控制水平更先进的回转窑将成为降低基建成本、提高竞争能力、提高工程承包赢利能力的有利手段和必然选择。

我院于2007年开始着手设计开发适应现阶段电解铝产能要求的炭素煅烧回转窑, 并走访了国内众多炭素阳极生产厂家, 根据客户在原回转窑中存在的问题及提出的建议, 设计开发了产能为15t/h的炭素煅烧回转窑 (见图1) 。现该回转窑已在青铜峡铝业公司投入使用, 运行良好, 生产中已超过了设计产能。

1 有限元分析在回转窑筒体设计中的应用

多支承回转窑是一种重载、超长、多支点、超静定机械运行系统, 由于其形大体重, 普遍采用多组托轮支承形式。主回转体为筒体, 用于加工物料和固定相应的辅助装置。圆筒外壳一般为薄壁圆筒结构, 为保护筒体及减少筒体散热, 筒体内彻有耐火窑衬。筒体由数挡支承系统支承, 每挡支承系统由两个托轮、两根托轮轴和一个滚圈组成。每挡支承系统由两个托轮、两根托轮轴和一个滚圈组成[1]。

回转窑筒体的力学行为的研究, 目前国内仍沿用一些假设条件, 一般将筒体简化为连续梁, 用材料力学的方法计算, 校核其轴向应力和横向变形, 以保证简体满足强度、刚度条件, 这种计算方法是非常复杂的。工程设计中, 为了计算方便, 一般都对载荷作了较大的简化, 并将跨闻作为等截面考虑, 这样简化造成的计算误差是不可忽视的。

通过建立回转窑有限元模型, 来模拟回转窑主体部件的受力状况, 取得回转窑主体部件的应力应变规律, 为此, 运用Cosmos软件在冷态条件下对回转窑进行有限元分析, 通过建立不同窑皮厚度和各挡间距工况下的有限元分析模型, 得出了各种工况下应力的大小和分布, 实现了对该窑本体结构的评定研究。

圆转窑所受的外载主要有传动系统即齿轮的驱动力和由产量确定的物料载荷, 窑筒体、轮带以及耐火砖的自重。由于筒体是活套在轮带中的, 因而筒体所受的约束为轮带在筒体档位段对简体的支承, 以及挡轮在长度方向上的约束。将轮带对筒体的接触支承方式简化为档位段的简单支承, 挡轮的约束则简化为简体在长度方向上的零位移[2]。

运用C o s m o s对回转窑筒体进行有限元分析, 回转窑3 D有限元模型和单元应力分布云图见图2所示;可以看出应力比较大的地方出现在各挡及筒体变径的位置。根据分析结果我院在炭素煅烧回转窑的设计中, 对各挡间距进行了优化。确定从窑尾到Ⅰ挡、Ⅱ挡、Ⅲ档、窑头间距分别为9 m、2 2 m、2 1 m和8 m;大齿圈处筒体为32mm, 各挡支撑处筒体厚50mm, 其余处筒体厚为22mm。

2 回转窑筒体窑尾变径

回转窑变径筒体由大筒体1, 变径段2, 筒体3所组成 (见图3所示) 。窑尾进料端直径由筒体3处的扩径为筒体1处的。碳素回转窑变径筒体的特点是可以使碳素回转窑筒体内进料端处物料的厚度与出料端物料的厚度基本保持一致或厚度的差之较小, 这种情况有利于物料的煅烧, 有效降低窑尾预热带生焦的填充率, 增大物料与回转窑内衬的接触面积, 有利于生焦中水分和挥发分的快速逸出, 对于延长煅烧带的长度, 提高煅烧带的温度有利。同时, 由于回转窑预热带直径的扩大, 降低了回转窑窑尾密封圈处的烟气流速, 减少了随烟气进入沉灰室的粉料量, 从而使回转窑实收率得以提高[3]。

3 回转窑窑头窑尾密封装置的改进

回转窑窑头罩和窑尾罩与笥体之间装有密封装置, 目的是为了减少外界冷空气进入窑内, 影响窑内的热工制度;同时防止窑内空气携带物料外泄, 污染环境, 造成浪费, 故对熟料烧成的整个工艺参数和设备高效运行具有重大意义[4]。然而回转窑属高温连续运转的大型设备, 筒体径向跳动、轴向窜动、磨擦大、温度高、结疤严重以及恶劣的环境对密封性能提出了较高的要求。回转窑窑头窑尾密封一直是困扰生产厂家的难题, 由于传统形式的密封易失效, 不仅漏风漏料, 而且影响了回转窑热工制度的稳定, 导致热耗增高, 严重污染环境[5]。

在我院设计中, 采用了如图4所示的复合密封结构。在窑筒体9部有径向迷宫式密封1、安装支座2和摩擦环7, 鱼鳞片6的一端与安装支座2连接、另一端贴在摩擦环7上, 在鱼鳞片6的外面还有箍紧装置4。箍紧装置4均布在安装支座2的环面上。在箍紧装置4的外面用钢丝绳5箍紧。钢丝绳5穿过箍紧装置4起到箍紧作用, 防止脱松。鱼鳞片6、箍紧装置4通过安装螺栓3与安装支座2连接。摩擦环7与窑筒体9焊接, 通过调整螺栓8穿过摩擦环7的螺纹孔, 一端顶在窑筒体9上。调整螺栓均布筒体9的圆周上, 用以调整摩擦环与窑筒体的同轴度, 避免窑口变形对摩擦环圆度的影响。

工作时, 摩擦环随窑筒体一起转动, 鱼鳞片在弹性作用下紧贴在摩擦环上, 能够起到很好的密封作用。随着工作时间的增长, 鱼鳞片会磨损。由于窑内为负压, 空气有可能通过鱼鳞片的间隙或因鱼鳞片机械变形或磨损残缺所形成的缝隙中进入径向迷宫, 迷宫式密封让空气流经弯曲通道, 产生流体阻力, 使风速显著降低, 也具有较好的密封效果。确保碳素回转窑更加安全、稳定、可靠地运行, 且具有维护检修方便的优点。

4 回转窑窑尾过渡装置

在以往的回转窑设计中, 回转窑窑尾直接与沉灰室相连, 下料溜管从沉灰室顶部斜插到回转窑窑尾段的筒体内。由于窑尾处回转窑筒体直径较小, 在回转窑负压作用下此处烟气流速会明显增大, 一些刚从下料溜管中下来的细小石油焦颗粒在风速的作用下被带进沉灰室内, 加大了石油焦煅烧的烧损, 减少了石油焦煅烧的实收率, 使窑尾处温度过高。并且在窑尾处出现大面积返料的时候, 在以往的设计中很难处理, 不利于节能环保。

此次设计中, 在回转窑窑尾与沉灰室之间增加了一过渡装置。其结构如图5所示, 过渡装置由连接法兰1, 箱体2, 下料溜管3, 回转窑筒体4, 支腿5, 下料口6, 沉灰室7所组成。安装时连接法兰与沉灰室相连, 下料溜管通过箱体斜插到回转窑筒体中, 回转窑筒体的进料端伸进箱体内, 生产时, 回转窑筒体作回转运动, 筒体内的烟气夹带着一些粉尘以较快的速度向沉灰室方向运行。当经过过渡装置时, 由于箱体的截面尺寸比回转窑的截面尺寸大, 烟气的速度迅速减慢, 烟气夹带着的一部分粉尘沉降到箱体内, 由下料口6排出, 可集中回收使用。当返料发生时, 返出的物料落入箱体内, 同样由下料口排出, 再经过斗式提升机提到饲料室, 使回转窑进料端处的环境保持清洁。

5 结语

回转窑是石油焦煅烧生产中的核心系统, 其性能的好坏直接影响到石油焦的煅烧质量及产量, 进而影响到整个工厂的生产效益。除了对回转窑进行上述改进之外, 还在此次设计中改用了液压挡轮, 进行自动控制回转窑筒体的上下窜动, 使的滚圈与托轮、大齿圈和小齿轮在全宽度上均匀磨损;在筒体沿轴向分布上安装了22个热电偶温度测量仪, 并通过无限传输信号到控制室的显示器上, 使得工人可以实时了解到回转窑内部各处的温度。以便及时调节回转窑的各控制参数, 减少烧损, 提高煅后焦的质量。

摘要：炭素煅烧回转窑是石油焦煅烧生产中的核心系统, 其性能的好坏直接影响到石油焦的煅烧质量及产量。新投入使用的回转窑在设计中使用了有限元分析优化, 并做了多项技术改进。减少了工厂的投资和运行成本, 提高了生产效益。

关键词：回转窑,有限元分析,筒体变径,密封,过渡装置

参考文献

[1]肖友刚.多支承回转窑接触体系的力学特征研究及参数优化[D].中南大学博士学位论文, 2004, 6.

[2]Heydenrych M.D.Modeling of Rotarykilns:Ph.D.Thesis, University ofTwente, The Netherlands, 2001.

[3]穆二军, 陈杰.美国METSO炭素回转窑在国内的应用[J].炭素技术, 2008, 5

[4]崔世谦.回转窑密封结构探讨[J].山西冶金, 2003, 2.

[5]回转窑编写组.回转窑[M].冶金工业出版社, 1978, 5.

原材料变化对回转窑煅烧的影响篇2

上海联合水泥有限公司2000t/d熟料生产线是上世纪90年代引进全套丹麦史密斯公司的设备, 设有单系列四级旋风预热器、SLC-S预分解炉、ϕ3.75m×57m回转窑和配套FO-LAX篦冷机。自1994年10月竣工投产到2004年, 生产情况都处在正常状态, 熟料产质量和热耗达到较好水平。2004年以前日产熟料2220t, 热耗最低月平均低于3344kJ/kg。但在2007年以后, 由于石灰石和燃煤品质的改变引起了窑生产的较大变化, 对比情况见表1。

两年生产情况对比, 熟料产量下降4.95%, 热耗上升6.25%, 熟料28d抗压强度下降2.41MPa。

2 原因分析与采取的措施

2.1 煤种变化和批量供应变化影响

2007年煤炭供应矿点和品种增多, 且批量变动大。以前2~3种, 每批供货量在2000t左右, 在煤库内尚能搭配使用, 煤灰分控制较稳定。以后品种增多, 每月有6~7种, 批量多少不定, 有时只有几百吨, 来啥煤用啥煤, 无法搭配使用, 以致煤灰经常在17%~27%间波动 (挥发分在25%~30%间波动) , 所生产的熟料成分波动较大。

2.2 原煤水分增大

原煤水分一般在8%左右, 后增大到12%~20%, 且所含结晶水水分增加, 以往在1%~2%, 后增大到3%~4%, 最高达5.7%。由于煤磨未设烘干仓, 入窑煤粉水分常高达2%以上。2007年上半年平均水分1.34%, 下半年升到1.9%, 最高月平均为2.17%。相比2004年上半年煤粉水分平均1.77%, 下半年煤磨系统粗粉分离器改用动态选粉机后, 煤粉水分月平均下降到1.26%。熟料28d抗压强度对比, 2007年下半年较上半年下降0.7MPa, 而2004年下半年因选粉机改造后煤粉水分下降, 熟料强度较上半年上升3.64MPa。热耗相比, 2007年下半年较上半年上升2.3%, 而2004年下半年较上半年下降1.60%。这些变化是在其他条件几乎相近的情况下发生的 (表2、3) 。

由于采用黄浦江淤泥配料, 原设计原料综合水分为8%, 故采用4级预热器, 热耗总体偏高。

以上两个不同时间段的两种情况对比, 较好说明了煤粉成分和水分对窑煅烧的影响。从理论上分析是由于成分波动和水分蒸发影响了火焰的热力强度的变化与下降, 对生产影响较大。操作一时不能适应, 从而导致熟料产质量下降和热耗上升。

2.3 石灰石品种变化的影响

2007年1~6月份所用石灰石的57%是船山矿毛片石灰石, 自7月份后全部改用荻港石灰石及其他零星矿点碎片。质量变化大, 时好时差。在有均化堆场情况下虽有所改善, 但也无法完全避免石灰石成分变化的影响, 见表4。

2.4 热耗上升温度测定分析

回转窑主要热耗项目温度测定结果见表5。

按两次测定结果比较, 2007年较2003年热耗上升158.84kJ/kg熟料, 其中预热器表面热损失最大。针对情况采取以下措施:

(1) 在大修期间修补、调换预热器内隔热材料, 窑内耐火砖几乎全部更新, 以减少热损失。

(2) 三次风温偏低, 需改造篦冷机, 提高二、三次风温度, 以提高火焰的热力强度, 减轻煤粉水分对火焰的影响及降低熟料热耗。

2.5 改进措施和效果

(1) 在煤供应方面力争稳定矿点, 并加强进厂煤质控制, 批量过小和水分较大的按合同规定不予接收, 并加强搭配控制。尽量做到稳定煤灰和水分含量。

(2) 加强煤磨操作, 尽量降低入窑煤粉水分和细度。

(3) 在窑操作上更多注意稳定熟料fCaO合格率, 以稳定和提高熟料质量。在生产过程中, 往往偏重熟料产量, 较少注意质量, 其结果是不合理也不经济。表6是生产P.O42.5普通水泥统计数据, 编号1、3的熟料质量较低, 水泥中混合材少掺料, 多用熟料, 熟料只抵作混合材用。当生产熟料强度高, 编号2、4的熟料就少用3.45%。窑要增产此数很不容易。

(4) 通过对耐火、隔热材料的修补, 以及将原有的二代篦冷机改造为第四代型式, 冷却效率明显增加, 三次风温度提高近150℃, 熟料热耗下降4.60%, 接近原来的水平, 熟料产量上升4.10%, 熟料质量明显好转 (表7) 。

煅烧回转窑篇3

在回转窑煅烧过程中, 石油焦粉料过多是困扰回转窑煅烧节能的一个瓶颈, 石油焦焦粉过多造成煅烧烧损大, 实收率下降, 大量的粉焦被负压抽走后, 在沉灰室燃烧不尽的情况下通过烟囱外排还易造成环境污染。由于石油焦的粉焦多, 颗粒焦少还易造成煅后石油焦的成型配料困难, 在成型配料过程中6～12mm颗粒焦约占12～17%。过多的粉焦导致在生产过程中, 物料难以平衡, 即中焦仓和细焦仓的物料用不完, 而粗焦仓的物料还不够用。石油焦中的粉焦在尘灰室里大量燃烧时还易造成沉灰室温度偏高, 沉灰室隔墙烧塌, 这种情况在很多碳素厂都发生过。因此对石油焦进行预处理以减少粉焦对生产、设备和经济技术指标的影响势在必行。

2、石油焦的现状

石油焦是石油生产过程中的副产品, 也是终端产品, 按生产工艺可分为延迟焦和釜式焦, 按外形和质量的不同又可分海绵焦、蜂窝焦和针状焦。预焙阳极生产用的炭素原料主要是蜂窝焦。不管是什么焦, 在石油提炼过程中对石油焦的粒径都没有进行单独的处理, 因此石油焦的粒度分布范围比较大, 不同厂家或同一厂家不同批次石油焦的粒度分布都不同, 表1是对进厂石油焦的筛分情况分析。

从以上抽样统计看, 在石油焦中, 小于2mm的粉焦占原料的35.54%, 由于筛分时石油焦较湿 (水分含量在6%～12%) , 实际粉焦量会更高。

在煅烧过程中, 由于物料在回转窑内翻转, 在负压的作用下, 粉料被抽至沉灰室, 在沉灰室内燃烧, 在沉灰室内未燃尽剩余部分石油焦的筛分结果如下: (见表三) 。

从表三可以看出, 在未燃尽的石油焦中0.9～2mm的物料比例占12.86%, 0.5mm以上的物料占33.13%, 因此可以说2mm以下的物料在回转窑煅烧过程中极易被抽走, 而这部分石油焦的比例占到3 5.5 4%。

3、石油焦粉焦对炭素经济技术指标及生产的影响

3、1粉焦对煅后石油焦实收率的影响

煅后石油焦的粉料来源于两个部分, 第一部分来源是生石油焦里的粉焦, 这是主要的, 第二部分来源是生焦在煅烧过程中颗粒焦的裂解, 根据石油焦在回转窑内煅烧情况, 可将回转窑分为以下三个区域, 首先是预热区, 此区的位置在窑尾下料管至三次风之间, 长度约14m, 石油焦被烘干, 部分挥发分析出;其次是煅烧区, 此区的位置在三次风至二次风之间, 石油焦被高温煅烧1200～1300℃, 此区是石油焦煅烧的重点控制区域, 煅烧带的长度、温度决定着煅后焦的理化指标;最后是冷却区, 此区的位置在二次风和窑头之间, 石油焦经煅烧后挥发份基本燃尽, 温度开始下降。不管在哪个区域, 都有粉焦的产生, 在预热区, 石油焦被烘干后, 原来被水粘结在一起粉焦散开, 在窑尾30Pa左右的负压抽动和回转窑转动扬起后, 极易被抽到沉降室, 石油焦在此区煅烧是粉焦物理变化损失最大的一个区域。石油焦在煅烧区经高温煅烧时, 焦的粒径要发生很大的变化, 粗焦炸裂变成碎焦, 细焦煅烧粒径继续变小, 部分粉焦燃烬, 此区是石油焦化学变化损失最大的一个区域。冷却区对石油焦煅烧损失相对较小, 主要是被负压抽走。由于粉焦在煅烧过程中损失过大, 因此未进行预处理的石油焦实收率较低, 下表是中孚炭素公司2006年7至2007年4月间未预处理石油焦实收率的统计情况表 (见表四) 。

注:石油焦取样采用四分发, 每次从半铲车中取出四分之一的石油焦作为样本筛分, 再对2mm以下的料, 取100克进行更精细筛分

注:在统计石油焦的实收率时, 由于煅前称用的是定量给料, 皮带短转速慢, 称量比较准确, 煅后称由于受皮带热膨胀及转速等的影响, 称量不准确, 因此在作实收率统计时煅前生石油焦按一小时累积量统计, 煅后焦滞后煅前70min打入煅后废料仓30min, 然后放入农用车内, 用磅秤称量, 将称量的重量乘以二, 作为煅后一小时的产量, 用煅后一个小时的产量除以煅前一个小时的产量再乘以100%, 作为煅后焦实收率。

注:表五的试验统计方法同表四

2007年7月份以后, 中孚炭素公司对石油焦进行了筛分预处理, 表五是2007年11月至2008年2月间, 预处理后石油焦在无风咀情况下煅烧的实收率。

3、2石油焦粉焦煅烧质量的影响

煅烧的目的是排除原料中的水分和挥发份, 使原料的体积充分收缩, 提高其热稳定性能。

在煅烧温度下, 伴随挥发份的排出, 高分子芳香族碳氢化合物发生复杂的分解和缩聚反应, 分子结构不断变化, 原料本身体积逐渐收缩, 从而提高了原料的密度和机械强度。随着煅烧温度的提高, 炭素原料所含杂质逐渐排除, 降低了原料的化学活性。同时在煅烧过程中, 原料热解逸出的碳氢化合物在原料颗粒表面和孔壁沉积一层致密的有光泽热解碳膜, 其化学性能稳定, 从而提高了煅后焦的抗氧化性能。

图1表示焦炭的电阻率与热处理温度的关系, 曲线可分为四个温度区:500℃～700℃时, 焦炭的电阻率最大;700℃～1200℃的范围内, 焦炭的电阻率呈直线下降, 从107Ω.cm降到10～2Ω.cm;1200℃～2100℃范围内, 电阻率变化甚少;2100℃以上, 电阻率随热处理温度进一步升高而进一步降低, 这与焦炭的石墨化有关。由此可见, 在煅烧过程中, 焦炭的电阻率随温度的提高而直线下降, 到1200℃后转为平缓。因此可以说对于回转窑煅烧石油焦, 当煅烧温度达到1200℃, 只要煅烧带长度达到要求即可保证煅后石油焦的质量。

表六是45m回转窑在6.5t/h左右的下料量, 没有二、三次风咀 (共计十个) 情况下, 回转窑内煅烧带的温度 (紧贴物料的内衬温度) , 煅烧带的长度比较见表六。

从表六可看出, 未预处理过的石油焦在煅烧过程中, 无论是煅烧带长度还是煅烧带的温度都决定其煅烧效果较差。煅烧带的长短决定了石油焦在回转窑内高温煅烧区的停留时间, 煅烧带的温度决定了最高热处理温度, 这两者都影响着石油焦煅烧的效果。从煅后焦的粉末电阻率也可看出, 经过预处理过的石油焦, 在基本相同的煅烧条件下粉末比电阻要低30μΩ.m～50μΩ.m。石油焦在回转窑内高温区的停留时间还决定了煅后焦的晶体性好坏和孔隙模数 (见图2) 。

3、3过多的煅后粉焦对成型生产的影响

目前国内大多数新上的炭素厂, 煅后焦的配方都采用的是四粒级配方, 粗焦的粒径范围是6～1 2 m m, 配比是1 2%～17%, 很多厂家在实际生产过程中不得不因煅后焦中粉焦过多, 粗焦太少, 将粗焦的配比下调。用残极调整混合干料中大颗粒料的比例, 造成物料生产不平衡。在中碎上料过程中, 煅后焦基本不进反击式破碎机, 36t的中粒料仓和35t细粒料仓4小时可以上满, 而36t的粗粒料仓需8小时才能上28吨左右的粗料, 因此在中碎生产过程中不得不将中粒焦和细焦打到填充料仓, 造成填充料生产过剩。

3、4粉料过多对余热发电系统也有较大的影响

粉料被抽到沉灰室后, 要进行二次燃烧, 造成沉灰室温度无法控制, 严重影响动力车间锅炉、汽机的正常生产, 生产20天左右, 沉灰室积灰约1吨, 沉灰室内粉料的粒度分布见表七, 这也必将会严重缩短沉灰室的使用寿命。同时粉料过多易造成环境的污染, 从表八可以看出, 被旋风除尘器所除下的粉尘中, 100目以上的粉料占53.82%, 100目以下的粉料占46.18%。旋风除尘器的设计理念主要是收集较大颗粒的粉尘, 100目以下的粉料实际上有很大一部分经旋风除尘器后直接排空了, 造成烟囱冒烟, 而留在沉灰室及旋风除尘器收集粉尘的比例约占煅后焦总产量的比例是0.2%。

鉴于上述这些问题, 急需找到一种能解决石油焦中粉料过多的问题, 国内多家炭素厂对此都作过研究, 其中对石油焦进行预筛分, 然后对粉焦进行制球处理是大多数回转窑生产煅后焦厂家的研究方向, 但都因设计时没有预留场地或找不到合适的粘结剂而进展缓慢。

4、石油焦的预处理

4.1石油焦的预处理方案

石油焦的预处理可采用以下方案, 将石油焦进行筛分, 筛上料直接入库, 筛下料外委加工, 流程图如图3。

石油焦预处理的振动筛及筛网型号可根据石油焦的处理量、水分、粒径大小等而定, 由于石油焦的筛分效率问题, 在确定筛网网格大小的时候要比理论需要的网格大2mm左右。正常情况下, 到厂后的石油焦立即进行筛分, 4mm的筛网可筛出粉焦量约12%。筛分后的粉焦用罐式煅烧炉煅烧, 众所周知粉焦对罐式煅烧炉的石油焦煅烧实收率影响不大, 由于罐式煅烧炉的生产工艺所致, 粉焦经罐式煅烧炉煅烧后, 粉焦粘结在一起, 可使煅后焦的粒径变大, 将此种煅后焦和回转窑生产的煅后焦混合在一起, 能完全满足成型生产的要求。

4.2预处理后石油焦煅烧的工艺调整

由于经过预处理的石油焦大颗粒比例大大增加, 在窑内堆积蓬松, 更易燃烧, 因此很易出现温度过高现象, 最高温度可达到1350℃以上, 为了解决这一问题, 可减少二、三次风的用量, 根据煅烧带的温度调整二、三次风的大小。在实际生产过程中可把窑头负压调大一些, 取消二、三次风, 也能较好地保证煅后焦的质量, 下表是在无风咀煅烧情况下, 同一批次煅后焦颗粒料、粉料、混合料的粉末比电阻 (见表九) 。

从表九可以看出, 在同一煅烧条件下, 煅后焦颗粒料的粉末比电阻比粉料的粉末比电阻低80μΩ.m左右。因此颗粒料越多, 混合料的比电阻越接近颗粒料的粉末比电阻, 煅后焦的质量越好。在回转窑无风咀煅烧情况下, 只要负压, 一次风控制得好, 石油焦煅烧的实收率也会有较大的提高, 前面已有介绍, 在此不再叙述。

5、结论

5、1将石油焦进行筛分预处理可提高煅后石油焦的实收率和煅烧质量, 同时对煅烧、动力、成型的生产稳定与平衡有着非常重要的影响。

5、2经过预处理的石油焦可实现回转窑无风咀煅烧, 解决了一直困扰回转窑风咀寿命的问题。

5、3将回转窑生产的煅后石油焦和罐式煅烧炉生产的煅后石油焦混合使用可满足成型生产的配料要求。

摘要：石油焦粉料过多始终是困扰煅后焦实收率提高的一个瓶颈, 由于石油焦的粉料过多导致石油焦在回转窑内煅烧时易被负压抽走, 被抽走的粉焦沉降在沉灰室, 在沉灰室内燃烧, 造成沉灰室内温度过高, 未在沉灰室内燃烧的粉焦被抽到煅后旋风除尘, 或排空造成煅后焦损失和污染环境。因此对石油焦进行预处理, 减少进入回转窑内石油焦的粉焦是解决提高煅后石油焦实收率的一个很好的途径。本文介绍了石油焦预处理的方法、实践以及配套的回转窑生产工艺的调整, 通过石油焦的预处理, 煅后焦石油焦的实收率可提高3.8个百分点, 通过调整回转窑的生产工艺可较好地解决煅后焦的质量和煅烧带温度过高等问题。

关键词：石油焦,粉焦,预处理,实收率

参考文献

[1]Werner.Fischer, Raymond C.Peruchoud著.煅烧参数对断后石油焦质量的影响

[2]炭素工艺学.冶金出版社

[3]姚广春.冶金炭素材料性能及生产工艺.冶金出版社

煅烧回转窑篇4

目前国内外煅烧石油焦主要采用回转窑、罐式炉、回转床等煅烧方式进行生产。比较而言, 回转窑具有结构简单、投资少、产量大、操作相对简单、易实现自动控制且能连续生产的优点, 但也存在煅烧实收率低的明显缺点。据资料[2]介绍, 目前国内回转窑实收率能达到73%左右, 而日本最好的回转窑能达到78%的实收率。煅烧实收率如果能提高1%, 按年产10万吨, 市场价格1500元/t计算, 就是180万元的经济效益。而我厂目前的平均实收率仅有68%左右, 上升的空间很大。所以提高实收率是一个很迫切紧要的问题。

1.影响实收率的因素:

1.1操作原因。

1.1.1煅烧带的控制是回转窑生产中最重要也是最难操作的。煅烧带温度太低, 则难以质量达标, 煅烧带温度过高, 则烧损增加, 而煅烧带长度过长也会使增加。

1.1.2窑尾负压。煅烧带位置稳定时, 增大窑尾负压, 窑内烟气排量、流速就会增大, 高温物料氧化烧损、粉焦抽走量也会相应增加。同时会使煅烧带后移, 窑尾温度升高, 致使刚进窑内的较湿石油焦在高温气流冲击下易发生破碎, 使物料变细, 增大物料抽走量和窑内的氧化烧损。物料孔隙度增大、挥发分结焦时间和结焦率下降, 这对煅烧焦质量和煅烧实收率都带来不利影响。资料[2]介绍的回转窑窑尾负压一般控制在-70Pa—-90Pa, 而我厂回转窑操作中有时都达到-180Pa左右, 甚至达到-200Pa以上, 在操作中逐步使用小负压操作十分必要。

1.1.3窑头负压对窑头温度的影响分两方面。一方面负压的增加, 加大了窑头的吸风量, 使窑头的温度降低, 另一方面吸风量的增加会使炭质烧损增加, 烧损放出的热量会使窑头温度提高。同时, 窑头负压的增加会把冷却机中的炭粉吸回窑头, 并在吸入的多余空气的配合下燃烧, 从而使窑头的温度大幅度提高, 可达1200℃, 使烧损增加[3]。资料[2]介绍的窑头负压控制在-30—-50Pa, 而我厂达到-120Pa左右, 碳质烧损严重。

1.1.4当物料较粗且煅烧带稳定时, 给料量偏小。此时适当增大给料量, 不但不会给物料煅烧带来不利影响, 而且给料量的增加会使窑内填充率提高, 料层变厚, 单位重量物料与空气接触燃烧的表面积减少, 抽出量也减少。实收率提高的同时, 产量也上来了。

1.2设备原因。

1.2.1窑头密封差, 此处与外界大气相通, 而回转窑系统为负压操作, 在系统控制精度不高的条件下, 由于负压作用冷空气进入窑头与高温的焦粉发生燃烧反应, 造成了不必要的烧损。

1.2.2冷却机密封不好, 漏风, 也是造成返料的一个重要原因。

1.3.原料问题。原料中的水分过高, 粉料含量过高还有挥发份含量过高都造成了实收率偏低[4]。

1.3.1石油焦经高温煅烧, 水分基本被排完, 因此, 石油焦湿基水分含量每增大1%, 就意味着煅烧实收率将下降1%, 同时, 石油焦中水分在高温下被快速汽化成大量过热水蒸汽会造成物料破碎、孔隙度增大, 也增加了窑尾总排烟量, 增大了物料抽走量。水分过多还易造成预热带过长, 使煅烧带靠前, 窑头温度也偏高, 使我们不得不使用大负压操作, 从而间接造成实收率的下降。

1.3.2石油焦粒度越细, 则其在窑内与热气流接触燃烧的总表面积大幅度增加, 其燃损就会增加。

1.3.3挥发分用来提高煅烧带温度和供应煅烧所需热量。资料[5]表明原料挥发份在10%～10.5%比较理想。若石油焦挥发分含量偏大, 经高温煅烧后将基本被排完, 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%。但如果挥发份偏小, 为了保证煅烧带温度, 又不得不采用加大风量, 提高负压, 降窑速等办法, 造成物料在窑内停留时间延长、炭质烧损加剧和粉焦抽出量增大, 不但严重影响煅烧实收率、增加灰分含量, 也给煅烧焦质量、产量、燃料成本带来不利影响。

2.解决途径:

2.1操作方面

2.1.1煅烧带的控制

对煅烧带温度更加严格的控制, 保证产品质量的同时, 严格控制煅烧带在1150-1250℃, 不可超温也不可过低。煅烧带的长度不可过长。煅烧带的控制涉及到各个热工参数的综合调整, 这也需要提高我们操作人员的综合操作水平。

2.1.2在物料较粗时且煅烧带稳定时, 适当增大下料量和提高窑速。

υ=πDntanα⑴

τ=L/υ⑵

式中:υ———物料在窑内移动速度, m/min;D———窑体内径, m;

α———窑体的倾斜角, 度;n———窑的转速, r/min;

τ———物料在窑内停留时间, min;L———窑体长度, m;[3]

由公式 (1) 知, 内径和窑的倾斜角是固定的, 提高窑速, 物料的移动速度υ就加快, 由公式 (2) 知, 窑长度L也是固定的, 随着υ的增大, 物料在窑内的停留时间τ随之变短。烧损也随之变少。这里有一个问题需要澄清一下, 就是当物料移动速度变快时, 也一定程度会使物料与空气接触变多, 加大烧损。这时由于下料量的增大, 料层的加厚单位重量物料与空气接触燃烧的表面积减少弥补了这一点。这需要我们在具体操作中来具体把握。

2.1.3

在维持正常煅烧条件下, 尽量减少窑尾的排烟总量, 降低窑尾烟气流速和温度, 窑尾负压不要太大, 这样可以使焦粉抽走量减少。焦粉抽走量是影响焦碳实收率的最主要因素。

2.1.4

控制二次风和三次风的配比, 合理利用挥发份。最好使挥发份在预热带逸出, 在煅烧带燃烧。二次风和三次风量适中为最佳, 我们窑内的风量一般偏多。

2.2设备方面。

2.2.1窑头进行密封改造。我厂窑头密封不太好, 造成返料。从而增大碳质烧损。

2.2.2小窑冷却机窑头震动比较大, 造成漏风, 也是窑头返料的一个原因。需要进行适当的整改。

2.2.3煅烧焦生产是比较依赖设备的, 所以在正常生产的时候要注意设备的维护保养, 保证其安全正常生产, 也算间接的提高产量和实收率。

2.3原料方面。

2.3.1目前我们的生焦属于露天贮藏, 天气原因对生焦的性质影响比较大, 特别体现在冬天。煅前建大棚遮风挡雨, 减少天气对原料性质的影响。

2.3.2严格每天的原料分析, 并进行煅前配料制度。

2.3.2.1不同厂家不同时期的原料挥发分含量波动都有一定差异, 甚至很不稳定。因此, 应对不同批次石油焦及时取样化验, 根据结果计算出最合理的配料方法, 配料后再堆料或上线煅烧, 以降低原料质量波动带来的不利影响。