提高罐式煅燒爐煅燒焦實收率研究

（中國鋁業鄭州有色金屬研究院有限公司，河南 鄭州 450041）

煅燒石油焦是碳素預焙陽極生產必須的大宗原料，隨著鋁電解產能的擴大對鋁用碳素材料的需求也與日俱增，使得部分原料的質量出現下滑，影響到了石油焦在煅燒過程中的實收率，對企業的經濟效益造成了不利影響[1]。本文通過對某碳素企業罐式煅燒爐實收率影響因素分析，提出了切實可行的改進措施，取得了良好效果。本研究對控制陽極成本提高企業經濟效益具有積極意義，也可以為企業提高罐式煅燒爐煅燒焦實收率提供借鑒和參考。

1 影響煅燒實收率的因素分析

某企業罐式煅燒爐實收率設計值為80%，但是該企業煅燒實收率近幾年來一直在75%左右，并且呈略微下降趨勢，實收率與設計值存在一定差距，通過分析原因，找到影響煅燒實收率的因素，為下一步改進打下基礎。

根據對煅燒實收率的設計參數分析、研究可知[2]，石油焦水分、揮發分、灰分、粒度、煅燒爐密封性、石油焦破碎與篩分操作制度和工藝操作均會影響煅燒實收率，下面就這幾方面進行較為詳細的分析。

1.1 石油焦水分含量的影響

石油焦經高溫煅燒，其所含水分基本被排完，石油焦水分含量直接影響到煅燒焦實收率。因此，就實際情況而言，石油焦水分含量每增加1%，煅燒實收率就下降1%。實際生產中，該企業罐式煅燒爐對水分含量的設計值為＜8%，但是實際水分含量≥10%，這就降低了實收率，石油焦水分含量超過設計值2%以上，這就直接導致煅燒焦實收率降低了2%以上，影響非常大。同時，石油焦水分在高溫下被迅速汽化成大量過熱水蒸氣，造成物料破碎、孔隙度增大，同樣降低了實收率。所以，石油焦水分含量直接影響到煅燒焦的實收率，要想獲得理想的煅燒焦實收率，必須嚴格控制石油焦水分含量，使其滿足設計值的要求。

1.2 石油焦揮發分含量的影響

該企業罐式煅燒爐生產，主要是利用石油焦內部揮發分作為燃料，因此，揮發分作為一種可利用的高熱值燃料，其含量及存在是非常必要的[3]。按照經驗，石油焦揮發分含量控制在10%左右是較為理想的，這與設計值≦10%是非常吻合的。但是，若石油焦揮發分含量偏大，經高溫燃燒后將基本被排完，這意味著超出理想范圍的揮發分百分含量每增加1%，煅燒實收率將下降1%，且過余揮發分無法及時溢出，可能造成料罐脹料，給生產安全帶來壓力。該企業石油焦實際揮發分含量為10%～13%，并且變化范圍大，降低了實收率，石油焦揮發分對煅燒焦實收率的影響達到3%，對提高煅燒焦實收率是非常不利的。

但若揮發分含量偏低，煅燒爐熱量供應不足，煅燒溫度降低或無法滿足質量控制要求，可能降低排料時間，增加物料在罐內的停留時間，會造成炭質燒損加劇，不但嚴重影響煅燒實收率，也給煅燒質量、產量帶來不利影響。所以，對石油焦揮發分也必須嚴格控制，使其達到設計標準才能獲得理想的煅燒焦實收率。

1.3 石油焦灰分的影響

有大量的研究表明[4]，石油焦中微量元素如Na、Ga等對焦炭的二氧化碳反應性影響很大。而Na等元素會明顯降低石油焦的著火溫度，進而增加石油焦的空氣反應性，降低石油焦煅燒實收率。所以，在實際生產中，對石油焦灰分含量也必須嚴格控制，為獲得理想的煅燒焦實收率提供保障。

1.4 石油焦粒度的影響

石油焦粒度越細，其在料罐內與熱氣流接觸燃燒的總表面積就越大，其燒損就會增大。其次，石油焦粒度越細，后期產生的粉料越多，在輸送過程中，物料的飛揚損失越大，煅后焦的實收率就越低。該企業小于8mm的粉焦量平均值為45%左右，屬于偏高狀態，影響到了煅燒焦的實收率。

1.5 設備的密封效果的影響

設備在長期使用過程中，各部位會出現不同程度的變形，特別是排料器各連接部位變形較為嚴重，造成密封性能下降，經常會漏進一些空氣，該部分空氣經過預熱后與高溫焦炭接觸，發生氧化反應造成碳質燒損率的增大，降低了實收率。另外，振動輸送機等排料系統，由于連接口較多，相應跑冒漏點較多，輸送機連接口的密封效果變差，導致粉料的飛揚及一些粒料的流失，對整體實收率造成了不利的影響。

1.6 原料上料前破碎及篩分的影響

經過以往對進廠石油焦粒度數據的分析，在實際生產中，煅燒前需進行破碎的＞70mm的石油焦只占物料總量的10%左右，那么這其中90%左右的物料是不需要破碎的。若煅前焦在破碎前不經過篩分的情況下全部破碎，不需要破碎的石油焦都經過雙齒輥破碎機這一破碎過程，由于物料與對輥，物料與物料之間的相互擠壓，部分石油焦再次被破碎成更碎的小顆粒級物料，造成整體粒度下降，將會導致后期煅燒實收率下降。所以，石油焦上料準備工作也非常重要，篩分后對大顆粒進行破碎即可，盡量不要不篩分全部進行破碎。

1.7 工藝操作的影響

正常情況下，煅燒爐煅燒帶應該在二層至六層之間，但在日常的操作當中，操作工對負壓的操作使用不合理、不穩定，導致煅燒帶拉長，使得物料在高溫條件下持續的時間增長，從而提高了物料的燒損率，降低了實收率。

2 提高實收率的措施

通過對影響煅燒實收率的因素進行分析，找到了提高煅燒實收率的途徑，在前面分析的基礎上提出具體的改進措施，以期提高煅燒實收率。

2.1 提高原料質量

嚴把進廠石油焦質量關，使水分、揮發分及粉焦含量控制在最佳范圍，為提高實收率打下基礎。具體控制標準為水分含量＜8%、揮發分含量≤10%、粉焦含量≤25%。

2.2 優化煅燒工藝，降低碳質燒損

一般情況下，煅燒二層溫度在1200℃～1370℃，六層溫度控制在900℃～1230℃，這個范圍內即可保證煅燒焦的質量，在此前提下可適當降低二層上限溫度，并確保溫度的均衡性和穩定性，這樣可降低在正常操作下控制物料燒損率的升高。另外穩定負壓在80mpa～100mpa之間，避免煅燒帶的拉長，降低物料燒損率。

2.3 加強設備的密封改造

設備密封改造主要有三方面內容：一是加強對爐體跑風漏氣點的密封，既有利于工藝溫度的穩定控制，又可以減少物料在煅燒帶以外的部位持續燃燒，降低物料燒損。二是加強對排料器連接部位的密封，減少或避免空氣進入與高溫物料接觸燃燒，降低燒損率。三是加強振動輸送機、輸送皮帶等密封口的控制，減少煅后焦在輸送過程中的飛揚，既提高實收率，又有利于環保。

2.4 規范石油焦上料篩分制度

石油焦破碎前加裝篩分裝置，避免對達到要求的30mm～70mm的物料再次破碎，影響實收率，只對＞70mm的大顆粒進行破碎，避免細料過多降低實收率。

2.5 規范工藝控制制度

經過長期的生產實踐，結合目前設備的現狀，在原有工藝標準的基礎上，在以下三個方面進行了工藝控制制度的改進：一是進一步改進正常生產時工藝控制，粉末電阻率由＜600μΩm壓縮至＜500μΩm去控制。二是煅前配料時，粉焦含量做為一項指標去考慮，均衡各個廠家粉焦含量，可以把不同廠家的石油焦進行合理匹配使用，達到互補的目的。三是調整煅前對輥破碎機對輥的間隙，在正常煅燒粒度要求的30mm～70mm的范圍內，將對輥間隙控制在50mm～70mm之間，減少物料在破碎過程中增加細料。

3 改進效果

在分析影響煅燒實收率因素的基礎上，做了針對性的改進，改進措施執行后，該企業的煅燒實收率由改進前的75%提高到了77%，并且長期保持穩定，效果非常顯著。根據煅燒實收率如果能提高1%，噸煅后焦成本可節約15元的計算標準，該企業年生產煅后焦10萬噸，那么每年可節約成本300萬元，經濟效益極為可觀，意義重大。

4 結論

本文通過對罐式煅燒爐生產煅燒焦的分析與研究，得出了影響煅燒實收率的主要因素是石油焦水分、揮發分、灰分、粒度、煅燒爐密封性、石油焦破碎與篩分操作制度和工藝操作等。在原因分析的基礎上，做出了提高原料質量、優化煅燒工藝降低碳質燒損、加強設備的密封改造、規范石油焦上料篩分制度和規范工藝控制制度等具有針對性的改進措施，取得了煅燒實收率提高2%的良好效果，有利于控制成本提高企業經濟效益，同時該研究也可以為提高煅燒焦實收率提供借鑒和參考。