提高罐式煅燒爐煅燒焦實(shí)收率研究

（中國鋁業(yè)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(yù)焙陽極生產(chǎn)必須的大宗原料，隨著鋁電解產(chǎn)能的擴(kuò)大對鋁用碳素材料的需求也與日俱增，使得部分原料的質(zhì)量出現(xiàn)下滑，影響到了石油焦在煅燒過程中的實(shí)收率，對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益造成了不利影響[1]。本文通過對某碳素企業(yè)罐式煅燒爐實(shí)收率影響因素分析，提出了切實(shí)可行的改進(jìn)措施，取得了良好效果。本研究對控制陽極成本提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有積極意義，也可以為企業(yè)提高罐式煅燒爐煅燒焦實(shí)收率提供借鑒和參考。

1 影響煅燒實(shí)收率的因素分析

某企業(yè)罐式煅燒爐實(shí)收率設(shè)計(jì)值為80%，但是該企業(yè)煅燒實(shí)收率近幾年來一直在75%左右，并且呈略微下降趨勢，實(shí)收率與設(shè)計(jì)值存在一定差距，通過分析原因，找到影響煅燒實(shí)收率的因素，為下一步改進(jìn)打下基礎(chǔ)。

根據(jù)對煅燒實(shí)收率的設(shè)計(jì)參數(shù)分析、研究可知[2]，石油焦水分、揮發(fā)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(shí)收率，下面就這幾方面進(jìn)行較為詳細(xì)的分析。

1.1 石油焦水分含量的影響

石油焦經(jīng)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(shí)收率。因此，就實(shí)際情況而言，石油焦水分含量每增加1%，煅燒實(shí)收率就下降1%。實(shí)際生產(chǎn)中，該企業(yè)罐式煅燒爐對水分含量的設(shè)計(jì)值為＜8%，但是實(shí)際水分含量≥10%，這就降低了實(shí)收率，石油焦水分含量超過設(shè)計(jì)值2%以上，這就直接導(dǎo)致煅燒焦實(shí)收率降低了2%以上，影響非常大。同時(shí)，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(shí)收率。所以，石油焦水分含量直接影響到煅燒焦的實(shí)收率，要想獲得理想的煅燒焦實(shí)收率，必須嚴(yán)格控制石油焦水分含量，使其滿足設(shè)計(jì)值的要求。

1.2 石油焦揮發(fā)分含量的影響

該企業(yè)罐式煅燒爐生產(chǎn)，主要是利用石油焦內(nèi)部揮發(fā)分作為燃料，因此，揮發(fā)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(jīng)驗(yàn)，石油焦揮發(fā)分含量控制在10%左右是較為理想的，這與設(shè)計(jì)值≦10%是非常吻合的。但是，若石油焦揮發(fā)分含量偏大，經(jīng)高溫燃燒后將基本被排完，這意味著超出理想范圍的揮發(fā)分百分含量每增加1%，煅燒實(shí)收率將下降1%，且過余揮發(fā)分無法及時(shí)溢出，可能造成料罐脹料，給生產(chǎn)安全帶來壓力。該企業(yè)石油焦實(shí)際揮發(fā)分含量為10%～13%，并且變化范圍大，降低了實(shí)收率，石油焦揮發(fā)分對煅燒焦實(shí)收率的影響達(dá)到3%，對提高煅燒焦實(shí)收率是非常不利的。

但若揮發(fā)分含量偏低，煅燒爐熱量供應(yīng)不足，煅燒溫度降低或無法滿足質(zhì)量控制要求，可能降低排料時(shí)間，增加物料在罐內(nèi)的停留時(shí)間，會造成炭質(zhì)燒損加劇，不但嚴(yán)重影響煅燒實(shí)收率，也給煅燒質(zhì)量、產(chǎn)量帶來不利影響。所以，對石油焦揮發(fā)分也必須嚴(yán)格控制，使其達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)才能獲得理想的煅燒焦實(shí)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(yīng)性影響很大。而Na等元素會明顯降低石油焦的著火溫度，進(jìn)而增加石油焦的空氣反應(yīng)性，降低石油焦煅燒實(shí)收率。所以，在實(shí)際生產(chǎn)中，對石油焦灰分含量也必須嚴(yán)格控制，為獲得理想的煅燒焦實(shí)收率提供保障。

1.4 石油焦粒度的影響

石油焦粒度越細(xì)，其在料罐內(nèi)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(xì)，后期產(chǎn)生的粉料越多，在輸送過程中，物料的飛揚(yáng)損失越大，煅后焦的實(shí)收率就越低。該企業(yè)小于8mm的粉焦量平均值為45%左右，屬于偏高狀態(tài)，影響到了煅燒焦的實(shí)收率。

1.5 設(shè)備的密封效果的影響

設(shè)備在長期使用過程中，各部位會出現(xiàn)不同程度的變形，特別是排料器各連接部位變形較為嚴(yán)重，造成密封性能下降，經(jīng)常會漏進(jìn)一些空氣，該部分空氣經(jīng)過預(yù)熱后與高溫焦炭接觸，發(fā)生氧化反應(yīng)造成碳質(zhì)燒損率的增大，降低了實(shí)收率。另外，振動輸送機(jī)等排料系統(tǒng)，由于連接口較多，相應(yīng)跑冒漏點(diǎn)較多，輸送機(jī)連接口的密封效果變差，導(dǎo)致粉料的飛揚(yáng)及一些粒料的流失，對整體實(shí)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(jīng)過以往對進(jìn)廠石油焦粒度數(shù)據(jù)的分析，在實(shí)際生產(chǎn)中，煅燒前需進(jìn)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(jīng)過篩分的情況下全部破碎，不需要破碎的石油焦都經(jīng)過雙齒輥破碎機(jī)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(dǎo)致后期煅燒實(shí)收率下降。所以，石油焦上料準(zhǔn)備工作也非常重要，篩分后對大顆粒進(jìn)行破碎即可，盡量不要不篩分全部進(jìn)行破碎。

1.7 工藝操作的影響

正常情況下，煅燒爐煅燒帶應(yīng)該在二層至六層之間，但在日常的操作當(dāng)中，操作工對負(fù)壓的操作使用不合理、不穩(wěn)定，導(dǎo)致煅燒帶拉長，使得物料在高溫條件下持續(xù)的時(shí)間增長，從而提高了物料的燒損率，降低了實(shí)收率。

2 提高實(shí)收率的措施

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

2.1 提高原料質(zhì)量

嚴(yán)把進(jìn)廠石油焦質(zhì)量關(guān)，使水分、揮發(fā)分及粉焦含量控制在最佳范圍，為提高實(shí)收率打下基礎(chǔ)。具體控制標(biāo)準(zhǔn)為水分含量＜8%、揮發(fā)分含量≤10%、粉焦含量≤25%。

2.2 優(yōu)化煅燒工藝，降低碳質(zhì)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(gè)范圍內(nèi)即可保證煅燒焦的質(zhì)量，在此前提下可適當(dāng)降低二層上限溫度，并確保溫度的均衡性和穩(wěn)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(wěn)定負(fù)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(qiáng)設(shè)備的密封改造

設(shè)備密封改造主要有三方面內(nèi)容：一是加強(qiáng)對爐體跑風(fēng)漏氣點(diǎn)的密封，既有利于工藝溫度的穩(wěn)定控制，又可以減少物料在煅燒帶以外的部位持續(xù)燃燒，降低物料燒損。二是加強(qiáng)對排料器連接部位的密封，減少或避免空氣進(jìn)入與高溫物料接觸燃燒，降低燒損率。三是加強(qiáng)振動輸送機(jī)、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(yáng)，既提高實(shí)收率，又有利于環(huán)保。

2.4 規(guī)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(dá)到要求的30mm～70mm的物料再次破碎，影響實(shí)收率，只對＞70mm的大顆粒進(jìn)行破碎，避免細(xì)料過多降低實(shí)收率。

2.5 規(guī)范工藝控制制度

經(jīng)過長期的生產(chǎn)實(shí)踐，結(jié)合目前設(shè)備的現(xiàn)狀，在原有工藝標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，在以下三個(gè)方面進(jìn)行了工藝控制制度的改進(jìn)：一是進(jìn)一步改進(jìn)正常生產(chǎn)時(shí)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(shí)，粉焦含量做為一項(xiàng)指標(biāo)去考慮，均衡各個(gè)廠家粉焦含量，可以把不同廠家的石油焦進(jìn)行合理匹配使用，達(dá)到互補(bǔ)的目的。三是調(diào)整煅前對輥破碎機(jī)對輥的間隙，在正常煅燒粒度要求的30mm～70mm的范圍內(nèi)，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(xì)料。

3 改進(jìn)效果

在分析影響煅燒實(shí)收率因素的基礎(chǔ)上，做了針對性的改進(jìn)，改進(jìn)措施執(zhí)行后，該企業(yè)的煅燒實(shí)收率由改進(jìn)前的75%提高到了77%，并且長期保持穩(wěn)定，效果非常顯著。根據(jù)煅燒實(shí)收率如果能提高1%，噸煅后焦成本可節(jié)約15元的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，該企業(yè)年生產(chǎn)煅后焦10萬噸，那么每年可節(jié)約成本300萬元，經(jīng)濟(jì)效益極為可觀，意義重大。

4 結(jié)論

本文通過對罐式煅燒爐生產(chǎn)煅燒焦的分析與研究，得出了影響煅燒實(shí)收率的主要因素是石油焦水分、揮發(fā)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(chǔ)上，做出了提高原料質(zhì)量、優(yōu)化煅燒工藝降低碳質(zhì)燒損、加強(qiáng)設(shè)備的密封改造、規(guī)范石油焦上料篩分制度和規(guī)范工藝控制制度等具有針對性的改進(jìn)措施，取得了煅燒實(shí)收率提高2%的良好效果，有利于控制成本提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)該研究也可以為提高煅燒焦實(shí)收率提供借鑒和參考。