石油焦生產(chǎn)工藝及設(shè)備PPT

1、石油焦簡介,目錄,1. 石油焦簡介 1.1 石油焦簡介 1.2 石油焦制備工藝 1.3 石油焦特性 1.4 石油焦分類 1.5 石油焦選購 2. 石油焦用途 2.1 電解鋁原理簡介 2.2 石油焦制電解陽極 2.3 石油焦其他用途 3. 熟焦加工工藝及設(shè)備,3.1 加工工藝 3.1.1工藝原理簡介 3.1.2罐式煅燒爐工藝 3.1.3回轉(zhuǎn)窯工藝 3.1.4電煅燒爐工藝 3.2 主要設(shè)備及輔機(jī) 3.3 主要設(shè)備廠家 3.4 主要設(shè)備運(yùn)輸方案 4. 石油焦市場 4.1 石油焦市場簡介 4.2 國內(nèi)主要生產(chǎn)廠家及行情,1.1 石油焦簡介,石油焦是原油經(jīng)蒸餾將輕重質(zhì)油分離后，重質(zhì)油再經(jīng)熱裂轉(zhuǎn)化而成的產(chǎn)

2、品。本質(zhì)是一種部分石墨化的炭素形態(tài)。從外觀上看，為形狀不規(guī)則，大小不一的黑色塊狀（或顆粒），有金屬光澤，顆粒具多孔隙結(jié)構(gòu)，主要的元素組成為碳，其余的為氫、氧、氮、硫和金屬元素，不能熔融。廣泛用于冶金、化工等工業(yè)作為電極或生產(chǎn)化工產(chǎn)品的原料。,1.2石油焦制備工藝,國內(nèi)外生產(chǎn)石油焦的焦化工藝早期為釜式焦化或平爐焦化，目前大量使用的是延遲焦化，此外少數(shù)煉油廠采用流化焦化、接觸焦化等焦化工藝，石油焦的性質(zhì)首先與原料有關(guān)，也和焦化工藝有關(guān)。 以下主要對(duì)延遲焦化做介紹,延遲焦化 渣油以很高的流速通過加熱爐的爐管，將渣油加熱到500左右，立即進(jìn)入一座數(shù)十米高的焦化塔，渣油在焦化塔內(nèi)靠自身帶入的熱量進(jìn)行焦化

3、反應(yīng)，從塔頂排出大量的汽一液產(chǎn)品，殘留下焦炭，焦炭的數(shù)量占入塔渣油量的1020。延遲焦化裝置一般是一臺(tái)加熱爐配備兩座焦化塔，加熱到指定溫度的渣油進(jìn)入兩座焦化塔中的一座，當(dāng)焦炭在焦化塔內(nèi)生成和積累到一定高度，即將熱渣油切換到另一座焦化塔中。對(duì)于焦化塔外的汽一液產(chǎn)品回收分餾系統(tǒng)而言，是連續(xù)生產(chǎn)的，對(duì)于兩座焦化塔而言，只有一座處于焦化生產(chǎn)狀態(tài)，另一座則處于出焦或準(zhǔn)備狀態(tài)。渣油在焦化塔內(nèi)的焦化時(shí)間約需24h，視渣油性質(zhì)及循環(huán)比的大小，每塔處理量有所區(qū)別，用水力除焦設(shè)備(壓力高于10MPa的高壓水)切割及卸出塔內(nèi)生成的焦炭。,延遲焦化的原料主要有減壓渣油(直餾渣油)、二次加工渣油(如熱裂化渣油、催化裂化

4、渣油、輕油裂解渣油、石油瀝青)，有時(shí)直接使用原油。石油焦的質(zhì)量首先與原油或渣油的成分及特性有關(guān)，各種原油的性質(zhì)不同，所以經(jīng)過蒸餾加工后得到的渣油性質(zhì)也不一樣，就是同一種原油經(jīng)過不同的加工裝置后，渣油的性質(zhì)也有很大差異。中國延遲焦化原料多數(shù)為減壓渣油，其密度都小于1，結(jié)焦值不大，由于減壓渣油中膠質(zhì)及瀝青質(zhì)含量高，而芳烴的含量少，焦化時(shí)大多生成蜂窩狀或海綿狀結(jié)構(gòu)(也有少量的低級(jí)針狀焦生成)，因此這種石油焦的石墨化后電阻率較高及熱膨脹系數(shù)較大。一般延遲焦化工藝生產(chǎn)的延遲焦揮發(fā)分含量高達(dá)1015、粉焦多，而且焦炭的機(jī)械強(qiáng)度較低。,1.3石油焦特性,表征石油焦物理化學(xué)性質(zhì)的指標(biāo)有灰分、硫分、揮發(fā)分、真密

5、度、孔隙率、電阻率、熱膨脹系數(shù)和機(jī)械性能等。 a. 灰分 灰分是指一種物質(zhì)中的固體無機(jī)物的含量。石油焦灰分中主要元素為鐵、硅、鈣、鋁、鈉、鎂，還有少量的釩、鈦、鉻等。生產(chǎn)電解鋁用的陽極材料和電解氯化鈉溶液的石墨陽極時(shí)應(yīng)限制石油焦中釩的含量。影響石油焦灰分大小的因素首先是原油的含鹽量和脫鹽程度，原油中的鹽分經(jīng)過蒸餾或裂解加工后大部分富集在渣油里，一小部分沉積在爐管、容器、設(shè)備里，而渣油中的鹽分大部分殘留在焦炭中。石油焦的灰分還受冷卻水及卸焦用高壓水含鹽量的影響，特別是多次重復(fù)利用的冷卻水和卸焦用高壓水一般含鹽分比較高。生產(chǎn)出來的石油焦如堆放在露天，地面上的泥沙或刮風(fēng)帶來的泥沙也會(huì)增加石油焦的灰分

6、，生產(chǎn)石墨制品的石油焦灰分一般應(yīng)小于0.5，生產(chǎn)高純石墨所用的石油焦灰分不應(yīng)大于0.15。,b. 硫分 硫是影響石油焦質(zhì)量的雜質(zhì)之一，石油焦的含硫量取決于渣油的含硫量，渣油中的硫分有3040殘留在石油焦中，如果含硫量較高的渣油事先加氫脫硫，減少渣油中的含硫量，由此得到的石油焦含硫量相應(yīng)降低。石油焦中的硫可分為硫的有機(jī)化合物(硫醚、硫醇、磺酸等)和硫的無機(jī)化合物(硫化鐵、硫酸鹽)兩類。一般煅燒到1300左右脫硫效果不大，只有將煅燒溫度提高到1450左右才能有較明顯的脫硫效果，一部分硫化物需在石墨化的高溫下才能排出。對(duì)生產(chǎn)鋁電解用陽極材料及生產(chǎn)石墨制品而言，硫是一種有害元素，含硫量較大的石油焦生產(chǎn)

7、的石墨電極在石墨化過程中產(chǎn)生“氣脹”現(xiàn)象，容易導(dǎo)致產(chǎn)品裂紋。含硫較高的石墨電極煉鋼時(shí)，噸鋼電極消耗量有所增加，中國多數(shù)產(chǎn)地的石油焦硫分較低，只有使用國內(nèi)高硫原油或進(jìn)口高硫原油的煉油廠生產(chǎn)的石油焦硫分較高。,c. 揮發(fā)分 把石油焦隔絕空氣加熱到一定溫度，其中有機(jī)質(zhì)和一部分礦物就會(huì)分解成氣體或液體逸出，再減去石油焦中的水分，就是揮發(fā)分。石油焦揮發(fā)分的大小表明其焦化溫度的高低，釜式焦的焦化溫度較高、可達(dá)700左右，因此釜式焦的揮發(fā)分較低(37)，而延遲焦化石油焦的焦化溫度只有500左右，所以揮發(fā)分高達(dá)815，延遲焦化生產(chǎn)的石油焦其揮發(fā)分不僅取決于焦化溫度，還和渣油通人焦化塔的裝填時(shí)間及向焦炭層吹入蒸

8、汽的條件有關(guān)，同一塔卸出的焦炭揮發(fā)分也差別很大，如位于塔底的焦炭結(jié)構(gòu)較致密，體積密度大，揮發(fā)分較低，而塔頂部的焦炭結(jié)構(gòu)疏松，揮發(fā)分要高得多。石油焦揮發(fā)分的多少對(duì)炭素制品質(zhì)量并無多大影響，但對(duì)煅燒作業(yè)有影響，高揮發(fā)分的石油焦使用一般結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)窯或罐式爐煅燒都有困難，需對(duì)煅燒設(shè)備進(jìn)行必要改造，才能適應(yīng)煅燒高揮發(fā)分石油焦的需要。,d. 真實(shí)密度 指材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積內(nèi)固體物質(zhì)的實(shí)際體積，不包括內(nèi)部空隙。石油焦在1300煅燒后的真密度的大小是衡量石油焦質(zhì)量的主要項(xiàng)目，一般來講，煅燒后真密度越高，說明這種焦容易石墨化，而且石墨化后電阻率較低、熱膨脹系數(shù)較小，石油焦的體積密度表示焦炭結(jié)構(gòu)的致密程度

9、，并且與機(jī)械強(qiáng)度成正比。真實(shí)密度除與焦炭的體積密度有關(guān)外，還和焦炭的顆粒度有關(guān)。 e. 電阻率 是用來表示各種物質(zhì)電阻特性的物理量。未經(jīng)煅燒的生焦電阻率很高，接近于絕緣體，經(jīng)過煅燒后，電阻率急劇下降，石油焦的電阻率與煅燒溫度成反比，經(jīng)1300煅燒過的石油焦電阻率降低到500m左右。,f. 熱膨脹系數(shù) 物體由于溫度改變而有脹縮現(xiàn)象。其變化能力以等壓下，單位溫度變化所導(dǎo)致的體積變化，即熱膨脹系數(shù)。石油焦的熱膨脹系數(shù)主要取決于渣油的性質(zhì)，也即渣油中芳烴的含量和瀝青質(zhì)的含量，芳烴含量高及瀝青質(zhì)、膠質(zhì)含量低的渣油，生產(chǎn)出的石油焦其熱膨脹系數(shù)較低，針狀焦就是這樣的石油焦。生產(chǎn)大規(guī)格的超高功率石墨電極和接頭

10、坯料應(yīng)該采用熱膨脹系數(shù)較低的針狀焦。石油焦的熱膨脹系數(shù)與測試溫度有關(guān)，中國測試熱膨脹系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)溫度為100600，測試溫度不同所得的結(jié)果不能直接比較。,g. 機(jī)械性能 石油焦的機(jī)械性能包括“可破碎性”、脆性和磨損率等指標(biāo)，石油焦的“可破碎性”及脆性在電極制造工藝中有一定的實(shí)際意義，可破碎性可以用焦炭在破碎前后的尺寸比來評(píng)價(jià)，而脆性是表示焦炭在運(yùn)輸和傳送過程中發(fā)生破碎的可能性。表征石油焦磨損率的測試方法是轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)法，原焦的磨損率與其揮發(fā)分含量成正比，與體積密度成反比，煅燒后的石油焦磨損率顯著下降。,1.4石油焦分類,石油焦通常有下列四種分類方法： a. 按加工方法： 分為生焦和熟焦。前者由延遲焦

11、化裝置的焦炭塔得到，又稱原焦，含較多的揮發(fā)分，強(qiáng)度差；后者是生焦經(jīng)煅燒（1300）處理得到，又稱煅燒焦。 b.按硫含量的高低： 分為高硫焦（硫的質(zhì)量含量高于4%）、中硫焦 （硫含量2%4%）和低硫焦（硫含量低于 2%）。硫含量主要取決于原料油的含硫量。硫含量增高，焦炭質(zhì)量降低，其用途亦隨之而改變。,c. 按顯微結(jié)構(gòu)形態(tài)的不同： 分為海綿焦和針狀焦。前者多孔如海綿狀，又稱普通焦。后者致密如纖維狀，又稱優(yōu)質(zhì)焦。在性質(zhì)上針狀焦與海綿焦有顯著的差別，具有高密度、高純度、高強(qiáng)度、低硫量、低燒蝕量、低熱膨脹系數(shù)及良好的抗熱震性能等特點(diǎn)；在導(dǎo)熱、導(dǎo)電、導(dǎo)磁和光學(xué)上都有明顯的各向異性；孔大而少，略呈橢圓形，破

12、裂面有清晰的紋理結(jié)構(gòu)，觸摸有潤滑感。針狀焦主要是以芳烴含量高、非烴雜質(zhì)含量較少的渣油制得。,d. 按照形態(tài)的不同： 分為針狀焦、彈丸焦或球狀焦、海綿焦、粉焦四種。 針狀焦：具有明顯的針狀結(jié)構(gòu)和纖維紋理，主要作用煉鋼中的高功率和超高功率石墨電極。 海綿焦：含硫高，含水率高，表面粗糙。 彈丸焦或球狀焦：形狀呈圓球形，直徑0.630mm，因表面光滑所以含水率較低.一般是由高硫高瀝青質(zhì)渣油生產(chǎn)，只能用于發(fā)電，水泥等工業(yè)燃料。 粉焦：經(jīng)流態(tài)化焦化工藝生產(chǎn)，其顆粒（直徑0.10.4mm）揮發(fā)份高熱膨脹系數(shù)高，不能直接用于電極制備和碳素行業(yè)。,針狀焦,海綿焦,彈丸（球狀）焦,粉焦,1.5石油焦選購,石油焦的

13、質(zhì)量很大程度上取決于原料的性質(zhì)及其加工條件。主要的質(zhì)量指標(biāo)有： a. 純度： 指石油焦中硫及灰分等的含量。高硫焦炭會(huì)導(dǎo)致制品在石墨化時(shí)發(fā)生氣脹，造成炭素制品裂縫。高灰分會(huì)阻礙結(jié)構(gòu)的結(jié)晶，影響炭素制品的使用性能。 b.結(jié)晶度： 指焦炭的結(jié)構(gòu)和中間相小球體的大小。小的小球體形成的焦炭，結(jié)構(gòu)多孔如海綿狀，大的小球體形成的焦炭，結(jié)構(gòu)致密如纖維狀或針狀，其質(zhì)量較海綿焦優(yōu)異。在質(zhì)量指標(biāo)中，真密度粗略地代表了這種性能，真密度高表示結(jié)晶度好。,c. 抗熱震性： 指焦炭制品在承受突然升至高溫或從高溫急劇冷卻的熱沖擊時(shí)的抗破裂性能。針狀焦的制品有好的抗熱震性，因而有較高的使用價(jià)值。熱膨脹系數(shù)代表這種性能。熱膨脹系

14、數(shù)愈低，則抗熱震性愈好。 d.顆粒度： 反應(yīng)焦炭中所含粉末焦和塊狀顆粒焦（可用焦）的相對(duì)含量。粉末焦大多數(shù)是在除焦和貯運(yùn)過程中受擠壓摩擦等機(jī)械作用破碎而成，所以其量大小也是一種機(jī)械強(qiáng)度的表現(xiàn)。生焦經(jīng)煅燒成熟焦后可以防止破碎。顆粒焦多、粉末焦少的焦炭，使用價(jià)值較高。,測定水分時(shí)允許在焦堆上采樣，水分指標(biāo)不作拒收條件,2.石油焦用途,2.1 電解鋁原理簡介,電解鋁就是通過電解得到的鋁?，F(xiàn)代電解鋁工業(yè)生產(chǎn)采用冰晶石-氧化鋁融鹽電解法。熔融冰晶石是溶劑，氧化鋁作為溶質(zhì)，以碳素體作為陽極，鋁液作為陰極，通入強(qiáng)大的直流電后，在950-970下，在電解槽內(nèi)的兩極上進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，既電解。,工藝流程 碳素體作

15、為陽極，鋁液作為陰極，通入強(qiáng)大的直流電后，在950-970下，在電解槽內(nèi)的兩極上進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，即電解?；瘜W(xué)反應(yīng)主要通過這個(gè)方程進(jìn)行：2Al2O3+3C=4Al+ 3CO2。 陽極：2O2+C-4e=CO2 陰極:Al3+3e=Al。 陽極產(chǎn)物主要是二氧化碳和一氧化碳?xì)怏w，其中含有一定量的氟化氫等有害氣體和固體粉塵。為保護(hù)環(huán)境和人類健康需對(duì)陽極氣體進(jìn)行凈化處理，除去有害氣體和粉塵后排入大氣。陰極產(chǎn)物是鋁液，鋁液通過真空抬包從槽內(nèi)抽出，送往鑄造車間，在保溫爐內(nèi)經(jīng)凈化澄清后，澆鑄成鋁錠或直接加工成線坯、型材等。,2.2石油焦制電解陽極,鋁電解過程中碳陽極日平均消耗2cm左右，需要定期向電解槽中添加

16、新陽極糊(自焙陽極)，或定期更換新陽極塊(預(yù)焙陽極)，使鋁電解槽保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 鋁電解生產(chǎn)對(duì)碳陽極的基本要求是：抗熔鹽侵蝕，有較低的電阻、較高的純度和較好的機(jī)械強(qiáng)度。碳陽極質(zhì)量及工作狀況對(duì)鋁電解電流效率、鋁電解電能消耗及物料消耗的影響較大。 鋁電解槽正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，碳陽極的歐姆電壓降為300600mV，占槽電壓的1015，噸鋁碳陽極凈耗400500kg(按殘極回收計(jì))。通過提高原料質(zhì)量，改進(jìn)生產(chǎn)配方和工藝、陽極結(jié)構(gòu)形式以及陽極的工作制度，可以提高陽極工作質(zhì)量。,1,2,3,4,5,6,自焙陽極和預(yù)焙陽極 自焙陽極 是利用鋁電解槽自身熱量使陽極糊中的瀝青熱解，焦化后與骨料碳粒形成致密的固體陽極。自焙

17、陽極多為整體式單陽極，按導(dǎo)電鋼棒(陽極棒)插入方式分為側(cè)插(或旁插)棒自焙陽極和上插棒自焙陽極兩種。,上插棒自焙陽極。導(dǎo)電鋼棒從陽極上部插入者稱上插自焙陽極。上插自焙陽極由陽極框套、陽極鋼棒、碳陽極本體及框套升降機(jī)構(gòu)等組成。上插棒自焙陽極鋁電解槽的電流容量達(dá)80160kA，陽極電流密度為0.60.75A/cm。,側(cè)（旁）插自焙陽極。導(dǎo)電棒(陽極棒)從側(cè)部插入者稱側(cè)插自焙陽極。側(cè)插自焙陽極由陽極框架、陽極棒、碳陽極本體及陽極升降機(jī)構(gòu)組成。側(cè)插棒自焙陽極鋁電解槽的電流容量達(dá)到40130kA，陽極電流密度為0.71.0A/cm2，電流容量在10萬A以下的中小型鋁電解槽大多用側(cè)插自焙陽極。由于從鋁電解

18、槽的側(cè)部插入陽極棒，電流均勻分布受到陽極寬度的限制。此外，陽極底部中心部位溫度高，散熱不好，也限制了鋁電解槽容量的擴(kuò)大。,自焙陽極的操作包括加陽極糊、拔陽極棒、釘陽極棒(上插自焙陽極為插入)、轉(zhuǎn)接陽極小母線、抬陽極框架和調(diào)整陽極高度等。當(dāng)自焙陽極操作不當(dāng)和陽極糊質(zhì)量差時(shí)，會(huì)引起陽極故障，直接影響鋁電解槽的電流分布并破壞原有的溫度制度，導(dǎo)致鋁電解電流效率下降和鋁電解電能消耗增加等。常見的自焙陽極故障有流(漏)陽極糊、陽極斷層、陽極裂紋、陽極掉塊、陽極長包、陽極著火和氧化等。 與預(yù)焙陽極相比，自焙陽極的優(yōu)點(diǎn)是可以連續(xù)工作而不用更換，利用電解槽熱量焙燒陽極，節(jié)省能量；陽極制造不需要成形和焙燒設(shè)備，節(jié)

19、省投資。缺點(diǎn)是瀝青煙直接在鋁電解槽上部散發(fā)，嚴(yán)重污染環(huán)境，給鋁電解產(chǎn)生的煙氣凈化和鋁電解自動(dòng)化操作帶來困難；另外，自焙陽極操作比預(yù)焙陽極復(fù)雜，陽極歐姆壓降也較高。20世紀(jì)80年代以后，新建大鋁廠已不采用此種槽型。,預(yù)焙陽極 鋁電解槽預(yù)焙陽極由多個(gè)陽極碳?jí)K組組成。每個(gè)陽極碳?jí)K組由12塊寬700900mm、長14001700mm、高500600mm的陽極碳?jí)K、陽極導(dǎo)桿和鋼爪等部分組成。用生鐵澆鑄或碳糊搗固，把碳?jí)K與鋼爪固結(jié)在一起，與鋼爪連結(jié)的陽極導(dǎo)桿用專用卡具壓緊固定在陽極母線上，陽極升降機(jī)構(gòu)用以升降陽極。,預(yù)焙陽極多為間斷式操作，即每組陽極可使用1828d。當(dāng)陽極碳?jí)K消耗到其原有高度的25%左右

20、時(shí)，為避免鋼爪熔化在鋁電解槽中，須將預(yù)焙舊陽極碳?jí)K吊出，用新的預(yù)焙陽極碳?jí)K取代。取出的碳?jí)K被稱為“殘極”。清除鋁電解質(zhì)后的殘極經(jīng)破碎可用作制造陽極的原料。預(yù)焙陽極導(dǎo)桿和鋼爪經(jīng)清理和修理后可重復(fù)使用。 預(yù)焙陽極的操作有吊出殘極、清理殘極、陽極組裝、換上新陽極和調(diào)整陽極高度等。預(yù)焙陽極操作比較簡單，易于機(jī)械化，沒有瀝青煙害，有利于電解槽向大容量化方向發(fā)展，但建設(shè)制造預(yù)焙陽極的工廠投資較高，為大多數(shù)新建大鋁廠所采用。,2.3 石油焦其他用途,可作為鍋爐、汽電共生、水泥窯等燃料 直接當(dāng)做化學(xué)品。如元素磷、碳化鈣、碳化硅的碳素來源 制成生產(chǎn)元素磷、二氧化鈦、碳化硅電路的電極 制成石墨,3. 熟焦加工工藝

21、及設(shè)備,3.1 加工工藝 3.1.1工藝原理簡介,生焦的灰分含量不大于0.5%，揮發(fā)分約為11%左右，品質(zhì)接近于無煙煤。 在煉鋼用的石墨電極或制鋁、制鎂用的陽極糊（融熔電極）時(shí)，為使生焦適應(yīng)要求，必須對(duì)生焦進(jìn)行煅燒，目的是將石油焦揮發(fā)分盡量除掉，減少石油焦再制品的氫含量，使石油焦的石墨化程度提高，從而提高石墨電極的高溫強(qiáng)度和耐熱性能，并改善了石墨電極的電導(dǎo)率。,3.1 加工工藝 3.1.1工藝原理簡介,炭素煅燒在隔絕空氣的條件下進(jìn)行高溫（1200-1500）熱處理的過程稱為煅燒。 煅燒過程中石油焦從元素組成到組織結(jié)構(gòu)都發(fā)生了一系列顯著的變化。 各種炭素原料在煅燒過程中，先后進(jìn)行了熱分解和熱縮聚

22、以及碳結(jié)構(gòu)的重排。隨著縮合反應(yīng)的進(jìn)行，發(fā)生了晶?；ハ嘟咏瑢?dǎo)致原料因收縮而致密化。這種收縮（致密化）直到揮發(fā)分排盡才結(jié)束。 同時(shí)，隨熱處理的進(jìn)行，焦炭發(fā)生脫氫反應(yīng)和脫硫反應(yīng)，電阻率也隨著結(jié)構(gòu)變化直線下降。,3.1 加工工藝 3.1.1工藝原理簡介,焦炭煅燒工藝視所用煅燒設(shè)備不同而異。 目前，國內(nèi)外通用的煅燒爐有以下幾種： 1）罐式煅燒爐； 2）回轉(zhuǎn)窯； 3）電煅燒爐。,3.1 加工工藝 3.1.2罐式煅燒爐工藝,罐式爐是將炭素原料放在煅燒罐內(nèi)，耐火磚火墻傳出的熱量以輻射方式來間接加熱炭素原料的爐子。常用的有順流式罐式爐和逆流式罐式爐兩種。,3.1 加工工藝 3.1.2罐式煅燒爐工藝,3.1 加

23、工工藝 3.1.2罐式煅燒爐工藝-順流式罐式煅燒爐工藝,煅燒物料運(yùn)動(dòng)的方向與熱氣體運(yùn)動(dòng)總的流向一致的罐式煅燒爐稱為順流式罐式煅燒爐。 順流式罐式爐兩側(cè)火道的最高溫度可達(dá)到1300-1350。加熱燃料由兩部分組成，一部分是原料煅燒時(shí)排出的揮發(fā)分，另一部分是外加煤氣。,3.1 加工工藝 3.1.2罐式煅燒爐工藝-順流式罐式煅燒爐工藝,原料通過爐頂?shù)募恿蠙C(jī)構(gòu)間斷地或連續(xù)地加入罐內(nèi)，接受罐兩側(cè)火道間接加熱。原料在罐內(nèi)經(jīng)過預(yù)熱帶排出水汽及一部分揮發(fā)分，再往下經(jīng)過煅燒帶（相當(dāng)于加熱火道的1-3層）。在此處，火道溫度達(dá)到1250-1350。原料在煅燒帶繼續(xù)排出揮發(fā)分，同時(shí)產(chǎn)生體積收縮，密度、強(qiáng)度不斷提高。最

24、后，原料從煅燒帶繼續(xù)排出揮發(fā)分，同時(shí)產(chǎn)生體積收縮，密度、強(qiáng)度不斷提高。最后，原料從煅燒罐底部落入帶有冷卻水套的冷卻筒，使灼熱的原料迅速冷卻下來，再經(jīng)過密封的排料機(jī)構(gòu)定期或連續(xù)排出,3.1 加工工藝 3.1.2罐式煅燒爐工藝-逆流式式罐式煅燒爐工藝,罐內(nèi)煅燒物料流向與火道內(nèi)熱氣流運(yùn)動(dòng)總方向相反的罐式爐叫逆流式罐式爐。,3.1 加工工藝 3.1.2罐式煅燒爐工藝-逆流式式罐式煅燒爐工藝,逆流式煅燒罐與順流式煅燒罐工藝類似。 不同點(diǎn)在于：逆流式煅燒罐的兩側(cè)是加熱火道，火道是沿罐體的高度配置的，每層火道是用硅磚和火道蓋板砌筑的，燃料從第八層火道噴嘴噴入（或從第五層火道噴嘴噴入），燃燒后沿火道由下向上迂

25、回流動(dòng)，最后經(jīng)集合煙道到余熱鍋爐或副煙道排出。由于煅燒料是由上往下移動(dòng)，而熱煙氣由下往上迂回流動(dòng)，就使物料與煙氣在爐內(nèi)形成了逆流，從而提高了熱的利用率。,3.1 加工工藝 3.1.3回轉(zhuǎn)窯工藝,目前世界上大約有85的煅后焦是用回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的。用回轉(zhuǎn)窯煅燒炭素原料，與罐式爐不同的是：罐式爐的煅燒物料是間接受熱的，而回轉(zhuǎn)窯中煅燒物料是受火焰直接加熱的。,3.1 加工工藝 3.1.3回轉(zhuǎn)窯工藝,3.1 加工工藝 3.1.3回轉(zhuǎn)窯工藝,3.1 加工工藝 3.1.3回轉(zhuǎn)窯工藝,回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)時(shí)，原料從貯料倉經(jīng)過給料機(jī)連續(xù)向大窯窯尾加料，由于窯體略呈傾斜，所以隨著筒體的緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，原料就逐漸向窯頭移動(dòng)。從窯頭噴嘴

26、噴入煤氣或重油，與窯頭控制的空氣混合燃燒，形成一個(gè)長達(dá)5-10m的高溫煅燒帶，煅燒帶達(dá)到1200-1350。原料在窯內(nèi)停留的時(shí)間只有50-60min，窯內(nèi)所產(chǎn)生的廢氣則借助排煙機(jī)和煙囪的抽力排入大氣。 回轉(zhuǎn)窯的燃料為煤氣或重油，還有煅燒物料所排出的揮發(fā)分。當(dāng)煅燒揮發(fā)分低的炭素原料（如瀝青焦或無煙煤）時(shí)，燃料噴嘴連續(xù)工作；當(dāng)煅燒揮發(fā)分大于5的原料時(shí)，噴嘴僅在大窯升溫時(shí)工作，在升溫以后，為了調(diào)整燃燒帶才偶爾進(jìn)行工作。在正常情況下，很少用外加燃料，主要靠煅燒料排出的揮發(fā)分燃燒來維持窯內(nèi)高溫。,3.1 加工工藝 3.1.4電煅燒爐工藝,電煅燒爐是一種結(jié)構(gòu)比較簡單的立式電阻爐，通過安裝在爐筒兩端的電極，

27、利用物料本身的電阻構(gòu)成通路，使電能轉(zhuǎn)變成熱能，把炭素原料加熱到高溫（1300-1400），從 而達(dá)到煅燒的目的。,3.1 加工工藝 3.1.4電煅燒爐工藝,3.1 加工工藝 3.1.4電煅燒爐工藝,開始進(jìn)行煅燒時(shí)，因?yàn)樯系碾娮韬艽?，需在爐底加入已煅燒過的料約1/3，然后，生料從位于爐頂?shù)穆┒费b入，直到裝滿，電極端部應(yīng)埋入物料達(dá)300-500mm深，以免電極與高溫區(qū)域的原料被氧化。當(dāng)物料尚未加熱時(shí)，電阻大，應(yīng)調(diào)高電壓，使有一定的電流通過，隨著物料的溫度上升，電阻逐步降低，電流上升。此時(shí)，根據(jù)規(guī)定的電流調(diào)整電壓（最適當(dāng)?shù)碾妷?、電流值及排料時(shí)間和數(shù)量，應(yīng)根據(jù)多次試燒確定），當(dāng)電流達(dá)到規(guī)定值時(shí)，表示

28、爐內(nèi)物料的溫度已達(dá)到要求的溫度，即可排料。新料進(jìn)入，電流又降低。排料的數(shù)量及時(shí)間間隔視材料的真密度而定，一般是每隔20min排料一次。,3.2主要設(shè)備及輔機(jī),罐式煅燒爐-分類 (1)按料罐數(shù)量分，有6罐爐、12罐爐、16罐爐、20罐爐、24罐爐、28罐爐等。因?yàn)闋t子以組為單元，而一組有4個(gè)料罐，所以爐子的料罐數(shù)是4的倍數(shù)。 (2)按料罐的形狀分，有直罐爐和斜罐爐。 (3)按火道層數(shù)分，有45層火道爐、6層火道爐和8層火道爐。 (4)按煙氣與物料流動(dòng)的方向分，有順流式爐和逆流式爐。 (5)按燃料的種類分，有燃?xì)鉅t、燃油爐和燃煤爐。 (6)按結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度分，有標(biāo)準(zhǔn)式爐和簡易式爐。,3.2主要設(shè)備

29、及輔機(jī),罐式煅燒爐-順流式罐式爐結(jié)構(gòu) 順流式罐式爐由以下幾個(gè)主要部分組成：1) 爐體包括罐式爐的爐膛和加熱火道；2）加料、排料和冷卻裝置；3）煤氣管道、揮發(fā)分集合道和控制閥門；4）空氣預(yù)熱室、煙道、排煙機(jī)和煙囪。 爐體是由若干個(gè)用耐火磚砌成的相同結(jié)構(gòu)及垂直配置的煅燒罐所組成。每個(gè)罐體高3-4m，罐體內(nèi)寬為360mm，長1.7-1.8m，每四個(gè)煅燒罐為一組。根據(jù)產(chǎn)量的需要，每臺(tái)煅燒爐可配置3-7組，大多數(shù)罐式爐由6個(gè)組組成，共有24個(gè)煅燒罐。在每個(gè)煅燒罐兩側(cè)設(shè)有加熱火道5-8層，目前多數(shù)為6層。,3.2主要設(shè)備及輔機(jī),罐式煅燒爐-順流式罐式爐結(jié)構(gòu) 煅燒罐和火道是爐體最重要的組成部分，料罐按縱橫方

30、向成雙排列，連同它兩側(cè)的四條火道構(gòu)成一組。料罐的水平截面為兩端是弧形的扁長形，罐壁垂直或略向外傾斜，后者即所謂斜罐式煅燒爐。對(duì)煅燒含揮發(fā)分較高的延遲焦，斜罐可以使下降的料層松動(dòng)，減小結(jié)焦造成堵爐的危險(xiǎn)。 料罐和火道都處于高溫，工作條件惡劣，而且還要求罐壁導(dǎo)熱性好，氣密性高，故采用壁厚為80mm的硅質(zhì)異型磚砌筑。,3.2主要設(shè)備及輔機(jī),罐式煅燒爐-順流式罐式爐結(jié)構(gòu) 整個(gè)爐體用金屬骨架支撐和緊固。冷卻水套懸掛在料罐的底部。煅燒好的料通過冷卻水套即被冷卻到100以下。 加、排料裝置分別位于爐頂和冷卻水套下面。加排料方式和設(shè)備結(jié)構(gòu)形式雖然不同，但對(duì)其總的要求都一樣，即連續(xù)均勻地加、排料，且在較大范圍內(nèi)

31、能調(diào)節(jié)加、排料量；密閉性能良好，不允許漏進(jìn)空氣造成料的氧化，牢固可靠，便于維護(hù)。,3.2主要設(shè)備及輔機(jī),3.2主要設(shè)備及輔機(jī),罐式煅燒爐-逆流式罐式爐結(jié)構(gòu) 逆流式罐式爐在爐體結(jié)構(gòu)上與順流式罐式爐的區(qū)別： 1）逆流式煅燒罐由厚度為80mm的耐火磚砌筑而成，帶有適當(dāng)?shù)腻F度，上部內(nèi)寬為260mm，下部內(nèi)寬360mm。由于截面自上而下逐漸擴(kuò)大，使原料在下移的過程中容易產(chǎn)生相對(duì)位移而松動(dòng)，從而為避免結(jié)焦和堵塞爐子創(chuàng)造了有利條件。 2）逆流式罐式爐的水平火道增加到八層，其目的在于加長煅燒帶，增加原料在罐內(nèi)的煅燒時(shí)間，以便充分利用揮發(fā)分而達(dá)到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的目的。,3.2主要設(shè)備及輔機(jī),罐式煅燒爐-逆流式罐式爐結(jié)

32、構(gòu) 逆流式罐式爐在爐體結(jié)構(gòu)上與順流式罐式爐的區(qū)別： 3）逆流式煅燒罐還把揮發(fā)分出口設(shè)置得高于煅燒料面，并且加大了揮發(fā)分出口和分道的截面，以便于揮發(fā)分順利排出。 4）逆流式煅燒罐取消了蓄熱室，采用加熱火道所傳遞的熱量和煅后料的余熱來加熱爐底空氣預(yù)熱道，從而把冷空氣加熱，其目的在于簡化爐體結(jié)構(gòu)，并利用余熱。,3.2主要設(shè)備及輔機(jī),3.2主要設(shè)備及輔機(jī),罐式煅燒爐-筑爐材料 罐體和火道是用異型硅磚砌筑。硅磚具有導(dǎo)熱性好、荷重軟化溫度高、高溫機(jī)械強(qiáng)度大等特點(diǎn)，適合于間接加熱、火道溫度高、有物料摩擦和撞擊的工作條件。其缺點(diǎn)是抗熱震性差，故操作中應(yīng)注意盡量減少溫度的波動(dòng)。一般把硅磚作成帶凸棱和溝槽的異型磚

33、。并且尺寸要求準(zhǔn)確，砌筑磚縫要求嚴(yán)格。這不但增加了砌體的氣密性，還加強(qiáng)了整體的機(jī)械強(qiáng)度。 除此之外，燃燒口溫度高，用高鋁磚砌筑，換熱室和四周外墻則用熱穩(wěn)定性較好的黏土質(zhì)耐火磚以及保溫磚和紅磚砌筑。,3.2主要設(shè)備及輔機(jī),罐式煅燒爐-罐式煅燒的熱工特點(diǎn) (1)間接加熱。熱量的載體與被加熱的物料不直接接觸，火道中的高溫是通過80mm厚的硅磚罐壁把熱量傳給料罐中的物料的。 (2)能夠做到對(duì)揮發(fā)分充分合理的利用。對(duì)同一組料罐中逸出的揮發(fā)分先匯集，然后按升溫需要送到相應(yīng)的火道層燃燒。 (3) 揮發(fā)分含量大，可以減少燃料的供給，甚至實(shí)現(xiàn)無外加燃料煅燒。但同時(shí)也帶來罐內(nèi)結(jié)焦、排料困難，揮發(fā)分道容易堵塞，火道

34、溫度過高甚至被燒塌等不正常情況。為此，生產(chǎn)上常用煅燒混合焦的辦法來解決，中國研制的斜罐式煅燒爐煅燒含揮發(fā)分高的延遲焦是完全成功的。,3.2主要設(shè)備及輔機(jī),罐式煅燒爐-罐式煅燒的熱工特點(diǎn) (4)炭質(zhì)燒損較小，一般可以達(dá)到34。因?yàn)槭情g接加熱，煙氣中的過?？諝獠粫?huì)造成料的氧化。料罐內(nèi)，由于揮發(fā)分靜壓力的作用，在上部形成約10Pa的正壓?？諝獠粫?huì)滲入，在下部形成負(fù)壓，如果罐體不嚴(yán)密就會(huì)漏進(jìn)空氣，造成料的氧化。冷卻水套和排料裝置漏氣對(duì)炭質(zhì)燒損也有重要影響。 (5)不直接測量料溫，而是以火道溫度作為控制基準(zhǔn)。調(diào)溫的手段靈活，既可以控制燃料、揮發(fā)分的量，也可以通過負(fù)壓進(jìn)行控制，還可以改變加、排料量進(jìn)行調(diào)節(jié)

35、。,3.2主要設(shè)備及輔機(jī),罐式煅燒爐-罐式煅燒的熱工特點(diǎn) (6)余熱利用充分。不但設(shè)有余熱鍋爐或換熱室，在爐底還設(shè)有空氣預(yù)熱道。既冷卻了爐底改善了操作環(huán)境，又預(yù)熱了空氣。 (7)均勻地加、排料，保持罐內(nèi)一定的料面，對(duì)煅燒過程的穩(wěn)定有其重要意義。這一方面是因?yàn)榱显诠迌?nèi)應(yīng)有一定的停留時(shí)間，才能保證料的煅燒質(zhì)量；另外逸出揮發(fā)分的量要均衡，才能保證熱工制度的穩(wěn)定。,3.2主要設(shè)備及輔機(jī),煅燒回轉(zhuǎn)窯 煅燒回轉(zhuǎn)窯包括煅燒窯（大窯）和冷卻窯（小窯）。大窯由窯頭、筒體和窯尾三部分組成，窯體的大小根據(jù)生產(chǎn)需要而定，較小的回轉(zhuǎn)窯內(nèi)徑只有1m左右，長20m左右；較大的回轉(zhuǎn)窯內(nèi)徑可達(dá)2.5m-3.5m，長60m-70m。,3.2主要設(shè)備及輔機(jī),煅燒回轉(zhuǎn)窯 （1）筒體。筒體是一個(gè)縱長的，由厚鋼板卷成圓筒并焊接或鉚接而成，內(nèi)襯耐火磚。筒體借助輪緣在托輥上回轉(zhuǎn)。為了防止筒體從托輥上滑下，在每個(gè)輪緣的兩側(cè)還要安裝擋輥。筒體的傳動(dòng)裝置是由一組齒輪構(gòu)成的。電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速機(jī)帶動(dòng)齒輪，使筒體轉(zhuǎn)動(dòng)。 （2）窯頭。排出煅燒料及噴入燃料的一端稱為窯頭。窯頭有固定式和可移動(dòng)式兩種。窯頭內(nèi)襯耐火磚并安裝有燃料噴嘴和觀測孔。煅燒好的物料從窯頭底部的下料孔落入冷卻窯。在窯頭和筒體結(jié)合部位裝有密封圈，以防止外部空氣進(jìn)入窯內(nèi)。,3.2主要設(shè)