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(jì)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(jì)寧 273500)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)亦隨之逐漸加劇。為提高競(jìng)爭(zhēng)力,降低生產(chǎn)成本,對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行工藝優(yōu)化是當(dāng)前工廠(chǎng)使用較多的方法。通過(guò)對(duì)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(shí),使工廠(chǎng)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(jiǎn)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(guò)程中的重要工序。在炭素生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)造成大量的能源消耗,而生制品焙燒流程在炭素制品廠(chǎng)總能耗中占有較大比例。通過(guò)對(duì)焙燒工藝流程進(jìn)行優(yōu)化,在降低能源消耗比重的同時(shí),大幅減少工廠(chǎng)生產(chǎn)對(duì)大氣環(huán)境的污染。

1 焙燒工藝優(yōu)化的意義

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也隨之日趨激烈。以往炭素制品廠(chǎng)所用焙燒爐具有生產(chǎn)周期長(zhǎng)、能耗高、損耗多以及環(huán)境污染大等缺點(diǎn),因此這類(lèi)老舊焙燒爐已無(wú)法滿(mǎn)足市場(chǎng)需求,對(duì)焙燒流程進(jìn)行工藝優(yōu)化已是當(dāng)前所急需解決的問(wèn)題。

2 焙燒工藝的優(yōu)化分析

當(dāng)前國(guó)內(nèi)炭素產(chǎn)品制造廠(chǎng)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(chē)以及強(qiáng)制冷卻蓋等。

在生產(chǎn)陰極炭素產(chǎn)品時(shí),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(shí)整個(gè)工藝流程均處于封閉式運(yùn)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(chǎng)所設(shè)計(jì)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(jì)負(fù)荷率遠(yuǎn)小于陰極焙燒爐的負(fù)荷率。因此,通過(guò)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(yùn)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(guò)增加每個(gè)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(guó)內(nèi)炭素廠(chǎng)所用陰極焙燒爐大多數(shù)擁有18個(gè)爐室,每個(gè)爐室配備8個(gè)料箱,輪流為4個(gè)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(duì)焙燒爐產(chǎn)量有著較大影響,通過(guò)五火井、十料箱的設(shè)計(jì),可使焙燒爐產(chǎn)量增加25%,同時(shí)由于改造較為簡(jiǎn)單,改造費(fèi)用消耗少,因此此設(shè)計(jì)具有較大的效益比。

2.2 改進(jìn)焙燒煙氣輸送方式

通過(guò)使用地上式鋼制煙道對(duì)焙燒煙氣進(jìn)行輸送、排放。當(dāng)前國(guó)內(nèi)炭素制品廠(chǎng)所用廠(chǎng)房多為24m廠(chǎng)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(wú)法滿(mǎn)足優(yōu)化之后,焙燒爐焙燒煙氣的排放需要,同時(shí)隨著火井與料箱的增加,原有24m規(guī)格的廠(chǎng)房將無(wú)法完成全部設(shè)備的安裝需求。因此,通過(guò)將原有環(huán)式磚砌煙道改為鋼制地上式煙道,同時(shí)排煙管將各個(gè)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(shí)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(shì)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(jì),煙道內(nèi)的焦油堆積物就可順著設(shè)計(jì)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(shí),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(wú)法有效提高焙燒爐產(chǎn)能。而通過(guò)使用長(zhǎng)料箱,能夠在裝入填充料的同時(shí),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(diǎn)。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(chē)間往往需專(zhuān)門(mén)配置大型起重設(shè)備,而廠(chǎng)房也因此需加大資本投入。

而通過(guò)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(chē)就可對(duì)爐蓋進(jìn)行起吊,同時(shí)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(chǎng)所用吸料罐的吸料罐,大多能夠進(jìn)行伸縮動(dòng)作。通過(guò)羅茨真空泵提供吸料室所需抽力,將填充料暫時(shí)吸入吸料罐進(jìn)行存儲(chǔ)。這一吸料方式的缺點(diǎn)在于：爐室之間的真空管道較長(zhǎng),管道壓力易因此受到損失,同時(shí)由于復(fù)雜的吸料罐結(jié)構(gòu)以及較低的自動(dòng)化控制水平,使得操作繁瑣,工作人員也因此需承受較強(qiáng)的工作壓力。而通過(guò)將羅茨真空泵與吸料罐兩者整合并裝于天車(chē)上,能夠使天車(chē)功能變得多樣化,同時(shí)具有吸料與起吊的雙重作用,此舉能夠有效簡(jiǎn)化操作流程,提高人員工作效率。

2.6 降低炭塊成本

通過(guò)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(diǎn),與煅后焦炭的粒度形成互補(bǔ),從而在提高焙燒爐填充料的燃燒密度的同時(shí),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(duì)焙燒爐進(jìn)行填充料鋪填時(shí),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(shí),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(shí)操作,以保證填充料密實(shí)度符合相關(guān)燃燒要求。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,通過(guò)對(duì)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(jì),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(chǎng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí),在焙燒爐填充料在進(jìn)行裝填時(shí),通過(guò)對(duì)混合比例進(jìn)行嚴(yán)格控制,使得每一層填充料都經(jīng)過(guò)加固、搗實(shí)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(chǎng)陰極焙燒車(chē)間設(shè)計(jì)的探討[J].有色金屬設(shè)計(jì),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(shì)[J].炭素技術(shù),1990,3:23-27.