煅烧炉清焦影响

李芳块   

（山西华圣铝业有限公司，山西 永济  044501）

摘要：本文通过对大型32罐顺流式煅烧炉在使用过程中罐壁结焦的原因进行分析，采取措施，从而减小煅烧过程中结焦对煅烧炉的影响，保证煅后焦的质量，取得了一定的效果，满足了预焙阳极对煅后焦的质量性能要求，值得同行借鉴。

关键词：罐式煅烧炉；原因分析；清焦；

1  现状

某炭素厂采用两台国内大型32罐顺流式煅烧炉，每台分八组，每组四罐，煅烧产生的高温烟气用作余热热媒锅炉的热源，用来加热糊料和熔化沥青。该煅烧炉自2006年12月烘炉开始，2007年3月开始排料，5月份转入正常生产阶段，至2008年3月期间未进行过空罐清理，导致罐壁两侧的结焦达到20㎝左右，3月中旬开始出现大面积的棚料现象，由于各个罐的结焦程度不同，使各火道的温差较大，火道之间的不能保持平衡，煅烧炉很难平稳运行。

2  煅烧的设备及原理

2.1煅烧设备

我国石油焦煅烧设备主要为回转床、回转窑和罐式炉三种类型。三者各有优缺点：1）回转床：产量大，烧损小，煅烧质量好，主要用于大型集中煅烧石油焦厂、结构较复杂、引进价格昂贵，国产技术不成熟；2）回转窑：具有产能大，投资少，对原料的适应性较宽，产品质量容易控制。世界上约有85%的石油焦都采用回转窑煅烧。但炭质烧损高于罐式炉，运转率较罐式炉低。由于火苗与物料直接接触，烧损率较大，不利于节约能源。3）罐式炉：煅烧石油焦质量好，能耗较低，炭质烧损少，完全靠原料自身逸出的挥发分加热火道，并且火道与物料间接加热，热能利用率高，适合于节能发展趋势，但投资大、产能低，不易实现自动化，当石油焦挥发分较高时，需掺配煅烧石油焦，以防止石油焦煅烧过程中在炉子内结焦。

2.2 煅烧原理

煅烧是在隔绝空气的条件下进行的热处理温度高达1380℃，使物料在煅烧过程中发生一系列物理、化学变化，改变焦炭的内部结构，提高它的密度、强度、导电性和抗氧化性。煅烧的目的主要有：（1）排除原料中的挥发分；（2）提高炭质原料的密度和机械强度；（3）提高原料的导电性能；（4）提高原料的化学稳定性。

石油焦煅烧是在隔绝空气的条件下进行的热处理过程，同时也伴随着炭化反应、烟气中石油焦粉或煅烧焦的氧化或燃烧、氢气的氧化或燃烧、挥发分中碳氢化合物氧化或燃烧，水蒸汽与石油焦或煅烧焦作用，二氧化碳与石油焦或煅烧焦的作用。

3  产生的原因分析

煅烧是生产煅后焦的一道重要工序。但在实际生产中，由于原料质量不稳定，对煅烧炉的温度控制，物体寿命，产量和煅后料的质量及物料平衡有直接的关系。

（1）原料产地对煅烧的影响

石油焦因其产地不同，所以它们的生成条件亦不相同，它们的性质也就不会一样，从而要求我们必须按不同产地、不同厂家分类存放。

（2）原料质量对煅烧的影响

原料的质量要求是应具有尽可能低的灰分，贮存时要尽量减少外界杂质的侵入，最好是做到入库存放，不然将会增加它们的水分和灰分，使其在煅烧过程中影响炉温，降低煅后料质量和产品质量，并会使燃料消耗增多。

因为灰分直接影响到炭素制品的质量，而挥发分的大小又直接影响了煅烧炉的煅烧质量、产量和炉子的寿命。如果块料太多，则煅烧炉会产生冒烟、冒火现象造成煅烧罐上部的加料斗密封不严，容易进入冷空气，使物料的烧损增大，或产生局部温度过高而烧坏炉体。如果粉料太多会造成煅烧炉流料现象，使物料得不到很好的煅烧。如果挥发分含量偏低，就满足不了煅烧工艺的要求，使物料的物理化学不完全，体积得不到很好的收缩，达不到煅烧的目的。如果挥发分含量较高，一是易造成炉温偏高，损坏炉体，降低它的使用寿命，二是易在罐内产生结焦块和堵塞挥发分通道，使炉子不能正常加排料，而影响质量和生产。

（3）存储对煅烧的影响

如果原料仓库不足时，亦可堆放在用水泥或砖砌筑的露天货场，但必须做到分类堆放，防止混料，给煅烧炉等重要工序的生产和产品的质量造成很大的影响。同时要加强贮存焦炭的质量检查，以便及时掌握它们的质量变化情况，稳定生产。例如：存放了三到四年的石油焦，经分析检验，其中挥发分虽然有所降低，但灰分却有所提高，这时严重影响产品质量。所以我们必须要合理使用，把好原料配比这一关。

（4）粒度对煅烧的影响

    如果粒度太大，不利于煅烧炉的排料，同时在罐内会使糊料煅烧不透，挥发分得不到充分逸出；如果粒度太小，也将影响煅烧炉的生产，同时还将影响整个生产的物料平衡。

从以上分析可以知道：原料的质量、存储、粒度等都直接影响煅烧炉的稳定运行及煅后焦的质量。因此我们首先要对进厂的原料进行取样分析，参照分析结果，按原料中灰分和挥发分含量以及粒度组成，进行合理的掺配使用，在确保煅后焦煅烧质量的前提下尽量减小对煅烧炉罐壁结焦的影响。

4  煅烧炉运行过程中存在的问题

煅烧作为预焙阳极生产的首道工序，产品煅后焦是组成预焙阳极的主要原材料之一。煅后焦产品质量的稳定是提高预焙阳极经济效益和环保节能的关键环节。而煅烧炉由于原料、火道温度等一些原因，经常会出现下列问题，这些问题将直接影响煅烧炉的使用寿命及煅后焦的煅烧质量。

4.1 煅烧炉出现大面积棚料现象

某公司炭素系统自投入生产运行以后，在一年多的时间内，一直没有进行过空罐清理作业（据了解同行业每三至四个月清理一次），导致罐壁两侧的结焦厚度达到20㎝左右。3月中旬2#煅烧炉出现大面积的棚料现象（每班几乎都有一半以上的罐棚料），而且有些料罐在处理完毕后刚加料就会再次出现棚料。

4.2 煅烧炉下火或放炮现象频繁

由于煅烧过程中石油焦挥发份不能正常溢出，部分挥发份随着排料下降到碎料机处，当高温的挥发份遇到空气后，就会出现下火或放炮现象。据不完全统计，当时每天的放炮现象在6次以上。

4.3 煅烧炉各罐温差过大，部分温度过低

由于煅烧炉频繁棚料导致石油焦挥发份溢出困难，致使煅烧炉由于热收入不足炉体温度大幅度下降；为了提升煅烧炉温度，现场只能采用加大排料时间的方法来增加挥发份，保持煅烧过程所需热量。

鉴于煅烧炉温度过低的状况，煅烧车间从3月18日开始对炉体进行升温，但炉温上升速度较慢，到3月底2＃煅烧炉温度才达到1000℃左右，而且温度没有继续上升的趋势，各孔道挂灰和堵塞现象开始加剧。同时由于各个罐的结焦程度不同，使各火道的温差较大，煅烧炉很难平稳运行，根本无法保证煅后焦的质量。当时煅后焦比电阻基本保持在900Ω.mm2/m以上，远高于550Ω.mm2/m的要求。

5  空罐、清焦的意义

对煅烧炉进行空罐和清焦的主要意义在于：

（1）清理罐壁结焦后可以提高火道与料罐之间的热传导效率，使炉温得到平稳控制，稳定质量。

（2）清理罐壁结焦后可以减少煅烧炉棚料现象，使炉温保持平稳。

（3）清理罐壁结焦后挥发份溢出畅通，可以避免下火和放炮现象。

6  措施及效果

6.1 采取的措施

首先将所要空的罐停止加料，观察所空罐的下料情况，当罐内的料下降到二层时，停止排料, 将所空罐的棘爪挂起，同时用专用的盖板将料罐盖好。然后将炉面上的探料口打开，使料罐温度自然冷却，待冷却7-8个小时后，开始清理罐壁结焦。清理完结焦后，逐步加入约1吨煅后焦，再加入石油焦，然后排料、升温。

注意在清理罐壁结焦时，尽量将大块的结焦清理出罐外，清理不出去的可以捣碎，和料罐的料一起排出去。

6.2 实施效果

截止4月25日1#、2#煅烧炉全部空罐结束，整体温度逐步达到工艺要求（首层温度都在工艺要求范围内，六层温度除个别火道外，全部达到1000℃以上）。下图为2#炉4月15日空罐过程中与4月29日空罐结束后各罐温度的对比情况：

    2#煅烧炉空罐结束后，开始逐步降低排料时间，提升煅后焦质量。排料时间降低后，煅后焦质量不断提升，到26日16时，2#炉开始生产合格煅后焦。到27日2#炉比电阻下降到480Ω.mm2/m；28日比电阻达到450Ω.mm2/m。与此同时2#煅烧炉的放炮、下火现象基本消失。通过对两台煅烧炉进行了空罐清焦处理工作，目前生产稳定，各项技术指标良好。通过此次处理，我们对煅烧炉空罐清焦工作进行了如下规定：每半年对煅烧炉进行一次空罐清焦工作，并将其完善到技术操作标准体系。

7结语

由于铝用炭素行业所用的原料是石油行业的副产品，从而造成了产品质量的不稳定，必须依据不同的挥发分含量、粒度及灰分情况进行合理掺配，使焦炭灰分较低，粒度合理，尽量减少对煅烧炉造成的影响，保证煅烧炉的正常运行以及产品质量的稳定。从某公司的生产实践可以看出，通过定期对煅烧炉空罐、清焦处理，可以有效减少煅烧炉的棚料现象，使火道温度保持平稳，从而提高煅后焦的质量，不断满足铝电解用预焙阳极的生产需要。