炭素制品焙燒工藝的優(yōu)化探析

郭超

(山東兗礦陰極炭素制品公司,山東濟寧 273500)

炭素制品焙燒工藝的優(yōu)化探析

郭超

(山東兗礦陰極炭素制品公司,山東濟寧 273500)

隨著我國經(jīng)濟飛速發(fā)展,市場競爭亦隨之逐漸加劇。為提高競爭力,降低生產(chǎn)成本,對現(xiàn)有生產(chǎn)線進(jìn)行工藝優(yōu)化是當(dāng)前工廠使用較多的方法。通過對炭素制品的焙燒工藝進(jìn)行優(yōu)化,在大幅降低焙燒期間所用燃?xì)狻p少填充物料的損耗的同時,使工廠達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。本文就炭素制品在焙燒工藝方面的優(yōu)化進(jìn)行簡要分析。

炭素制品 焙燒 工藝優(yōu)化 節(jié)能減排

焙燒是炭素制品生產(chǎn)過程中的重要工序。在炭素生產(chǎn)過程中會造成大量的能源消耗,而生制品焙燒流程在炭素制品廠總能耗中占有較大比例。通過對焙燒工藝流程進(jìn)行優(yōu)化,在降低能源消耗比重的同時,大幅減少工廠生產(chǎn)對大氣環(huán)境的污染。

1 焙燒工藝優(yōu)化的意義

隨著我國經(jīng)濟不斷發(fā)展,市場競爭也隨之日趨激烈。以往炭素制品廠所用焙燒爐具有生產(chǎn)周期長、能耗高、損耗多以及環(huán)境污染大等缺點,因此這類老舊焙燒爐已無法滿足市場需求,對焙燒流程進(jìn)行工藝優(yōu)化已是當(dāng)前所急需解決的問題。

2 焙燒工藝的優(yōu)化分析

當(dāng)前國內(nèi)炭素產(chǎn)品制造廠的焙燒爐,大多采用有蓋式環(huán)式焙燒爐。環(huán)式焙燒爐的主要設(shè)備包含：陰極焙燒爐、吸料罐、羅茨真空泵、焙燒爐燃燒控制設(shè)備、天車以及強制冷卻蓋等。

在生產(chǎn)陰極炭素產(chǎn)品時,需要焙燒溫度達(dá)到1250攝氏度以上,制品溫度高達(dá)1200攝氏度,同時整個工藝流程均處于封閉式運行,所以,在整體焙燒流程中,最為核心的設(shè)備就是陰極焙燒爐。當(dāng)前,炭素廠所設(shè)計的破碎、配料、混捏、煅燒以及產(chǎn)品成型等生產(chǎn)流程,其設(shè)計負(fù)荷率遠(yuǎn)小于陰極焙燒爐的負(fù)荷率。因此,通過增大陰極焙燒爐的日常產(chǎn)量,能夠有效的挖掘上游輔助生產(chǎn)設(shè)備的運行潛力,從而達(dá)到提高陰極焙燒爐產(chǎn)能的目的。

2.1 增加火井與料箱數(shù)量

通過增加每個焙燒爐爐室的料箱數(shù)量,以此提高焙燒爐裝爐量,從而達(dá)到增加焙燒爐產(chǎn)能的目的。當(dāng)前國內(nèi)炭素廠所用陰極焙燒爐大多數(shù)擁有18個爐室,每個爐室配備8個料箱,輪流為4個火井裝料。陰極炭塊與填充料首先在料箱中混合填充,隨后料箱將陰極炭塊送入焙燒爐內(nèi)進(jìn)行焙燒。因此,料箱的數(shù)量對焙燒爐產(chǎn)量有著較大影響,通過五火井、十料箱的設(shè)計,可使焙燒爐產(chǎn)量增加25%,同時由于改造較為簡單,改造費用消耗少,因此此設(shè)計具有較大的效益比。

2.2 改進(jìn)焙燒煙氣輸送方式

通過使用地上式鋼制煙道對焙燒煙氣進(jìn)行輸送、排放。當(dāng)前國內(nèi)炭素制品廠所用廠房多為24m廠房,其焙燒爐煙道為環(huán)式磚砌煙道,其煙道布局較為緊密。若使用上述增加火井與料箱的優(yōu)化方案,那么現(xiàn)有環(huán)式磚砌煙道將無法滿足優(yōu)化之后,焙燒爐焙燒煙氣的排放需要,同時隨著火井與料箱的增加,原有24m規(guī)格的廠房將無法完成全部設(shè)備的安裝需求。因此,通過將原有環(huán)式磚砌煙道改為鋼制地上式煙道,同時排煙管將各個焙燒室進(jìn)行連接,使室內(nèi)環(huán)式煙道將變?yōu)槭彝猸h(huán)式煙道。使用此種煙道布局方式,能夠節(jié)省大量室內(nèi)空間,同時由于是鋼制地上式布局,使得煙道具有較好的密封性,避免因地勢低等原因使得雨水侵入煙道,造成煙道堵塞。此外,優(yōu)良的密封性使得煙道漏風(fēng)系數(shù)得到有效降低,且只需進(jìn)行適當(dāng)設(shè)計,煙道內(nèi)的焦油堆積物就可順著設(shè)計坡度自行流出管道。

2.3 料箱的改進(jìn)

原先所用火井料箱為短料箱,因其在進(jìn)行裝填時,需在炭素制品四周裝填一定量的填充料,之后方可送入火井焙燒。因此,短料箱每次所裝炭素制品數(shù)量受到極大限制,無法有效提高焙燒爐產(chǎn)能。而通過使用長料箱,能夠在裝入填充料的同時,裝入大量炭素制品,使得火井每次焙燒效率得到較大提高,焙燒爐產(chǎn)量也因此極大提升。

2.4 陰極焙燒爐爐蓋內(nèi)襯材料的選擇

陰極焙燒爐爐蓋選用輕質(zhì)耐熱材料作為爐蓋的內(nèi)襯材料,能夠有效減輕焙燒爐爐蓋的重量。有蓋式陰極焙燒爐,其爐蓋具有保證爐內(nèi)焙燒煙氣在各爐室流通、循環(huán)的作用,爐蓋也因此擁有足夠的遮蓋面積以及耐高溫的特點。以往爐蓋所用內(nèi)襯材料多為耐火磚,使得爐蓋重量高達(dá)15t以上,因此車間往往需專門配置大型起重設(shè)備,而廠房也因此需加大資本投入。

而通過使用輕質(zhì)耐熱材料作為爐蓋內(nèi)襯材料,能夠大幅降低爐蓋整體重量,使得只需配備小型天車就可對爐蓋進(jìn)行起吊,同時提高安全操作系數(shù)。

2.5 填充料吸取方式的優(yōu)化

當(dāng)前炭素制品廠所用吸料罐的吸料罐,大多能夠進(jìn)行伸縮動作。通過羅茨真空泵提供吸料室所需抽力,將填充料暫時吸入吸料罐進(jìn)行存儲。這一吸料方式的缺點在于：爐室之間的真空管道較長,管道壓力易因此受到損失,同時由于復(fù)雜的吸料罐結(jié)構(gòu)以及較低的自動化控制水平,使得操作繁瑣,工作人員也因此需承受較強的工作壓力。而通過將羅茨真空泵與吸料罐兩者整合并裝于天車上,能夠使天車功能變得多樣化,同時具有吸料與起吊的雙重作用,此舉能夠有效簡化操作流程,提高人員工作效率。

2.6 降低炭塊成本

通過將顆粒較小的殘極顆粒焦炭與煅后焦炭進(jìn)行混合使用,利用殘極焦炭具有粒度小的特點,與煅后焦炭的粒度形成互補,從而在提高焙燒爐填充料的燃燒密度的同時,保證焦炭揮發(fā)份能夠得到充分析出并燃燒,最終達(dá)到提高焦炭燃燒效益,降低炭塊使用成本的目標(biāo)。在對焙燒爐進(jìn)行填充料鋪填時,需注意殘疾焦炭與煅后焦炭的混合比例。在將殘疾焦炭粉碎成符合混合標(biāo)準(zhǔn)的炭粒之后,方可與煅后焦炭依據(jù)一定比例混合使用。在鋪填時,每完成一次填充料的鋪設(shè),鋪設(shè)人員需將鋪設(shè)層進(jìn)行加固、搗實操作,以保證填充料密實度符合相關(guān)燃燒要求。

3 結(jié)語

綜上所述,通過對陰極焙燒爐的爐室、吸料方式、爐蓋內(nèi)襯材料、料箱等組成部分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,從而提高陰極焙燒爐產(chǎn)量、減少企業(yè)資本投入,提升炭素制品廠的市場競爭力。同時,在焙燒爐填充料在進(jìn)行裝填時,通過對混合比例進(jìn)行嚴(yán)格控制,使得每一層填充料都經(jīng)過加固、搗實處理,保證炭塊揮發(fā)份能夠得到充分析出,以此達(dá)到能源高效使用、降低污染排放的目的。

[1]鄧超.關(guān)于炭素廠陰極焙燒車間設(shè)計的探討[J].有色金屬設(shè)計,2005,32(3):41-52.

[2]林小峰.如何降低炭素制品生產(chǎn)中的能耗[J].電碳技術(shù),1982.1:1-10.

[3]林小峰.炭素制品焙燒發(fā)展趨勢[J].炭素技術(shù),1990,3:23-27.