石油焦煅燒工藝及節(jié)能減排研究

趙鵬飛

遼河石油勘探局有限公司石油化工分公司 遼寧盤錦 124010

石油焦在煅燒階段中所排放出來的污染物，且會(huì)消耗掉諸多能源，對(duì)于石油工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展十分不利。所以，務(wù)必得要進(jìn)一步強(qiáng)化并創(chuàng)新煅燒工藝，石油焦實(shí)施煅燒過程之中所損耗的環(huán)境與能源，改革創(chuàng)新節(jié)能減排的煅燒工藝。另外，減小煅燒階段之中的污染指標(biāo)，也很好的順應(yīng)了當(dāng)下國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，將綠色化的煅燒工藝構(gòu)建起來，推動(dòng)石油工業(yè)走向可持續(xù)發(fā)展道路。

1 石油焦煅燒概述

石油焦煅燒是綠用炭陽(yáng)極制備的第一道工序，其目的是排除石油焦中的揮發(fā)份、水分和部分硫分，提高原料的真密度、電阻率和強(qiáng)度、以及改善原料的化學(xué)穩(wěn)定性。在煅燒過程中，隨著石油焦中揮發(fā)分的逸出，石油焦的宏觀結(jié)構(gòu)和微觀組織都將發(fā)生明顯的變化，具體表現(xiàn)在煅燒后石油焦的物理和化學(xué)性能均獲得了改善。只有經(jīng)過了煅燒工序的石油焦才能應(yīng)用于鍋用炭陽(yáng)極的制備[1]。

在生石油焦質(zhì)量確定的情況下，煅燒的質(zhì)量控制主體因素是煅燒溫度。因此，研究煅燒溫度對(duì)煅后焦質(zhì)量的影響意義重大。一般情況下，石油焦從400°開始逸出揮發(fā)分，到700°時(shí)揮發(fā)分基本逸出完畢，此時(shí)石油焦形成了半焦化狀態(tài)。隨著煅燒溫度的進(jìn)一步增加，石油焦開始焦化，到900°時(shí)焦化過程基本結(jié)束，繼續(xù)升溫時(shí)，石油焦的內(nèi)部結(jié)構(gòu)雖然仍呈立體亂層排列，但平面結(jié)構(gòu)逐漸向六角網(wǎng)狀排列，形成了部分平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種微觀結(jié)構(gòu)的變化反映在煅后焦的物理性能（如真密度、導(dǎo)電率、強(qiáng)度等）指標(biāo)的改善。一般認(rèn)為，煅燒溫度越高，煅后焦物理性能指標(biāo)越優(yōu)秀。

2 石油焦煅燒工藝分析

2.1 合理設(shè)置窯體風(fēng)次

在改革創(chuàng)新煅燒工藝的時(shí)候，可以從改變窯體風(fēng)次來著手，強(qiáng)化石油焦的煅燒水平與質(zhì)量。以風(fēng)次轉(zhuǎn)換成2次風(fēng)，隨即來為煅燒工藝提供充分的風(fēng)能供應(yīng)。可以促使石油焦在風(fēng)力較大條件之下可以獲取到充分的燃燒，隨即便可以進(jìn)一步提高石油焦在窯體之中的煅燒水平與質(zhì)量。除此之外，一旦石油焦中水含量較小，且依照煅燒工藝的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，那么石油焦在無油的條件之下來充分的燃燒，相應(yīng)的便可以降低煅燒工藝而損耗的能源。

2.2 筒內(nèi)外噴水結(jié)合冷卻方式

在煅燒工藝之中擯棄原先單一化的冷卻方式，轉(zhuǎn)變運(yùn)用筒內(nèi)外聯(lián)合的噴水方法，加速石油焦冷卻的速率。另外，運(yùn)用該類內(nèi)外統(tǒng)一冷卻噴水的方法，來在短期內(nèi)促使石油焦溫度下降，預(yù)防石油焦由于氧化而導(dǎo)致質(zhì)量不盡如人意。在通常情況之下，通過雙向冷卻的方式后可以迅速使溫度下降，這樣一來預(yù)防石油焦由于氧化而導(dǎo)致質(zhì)量不佳。在通常情況之下，通過雙向冷卻之后的石油焦溫度則在70°之下。以此來進(jìn)一步緩解石油焦的氧化程度，降低炭質(zhì)燒損的情況的出現(xiàn)。

2.3 煅燒帶的控制

在煅燒作業(yè)施工之中，煅燒帶的部位控制至關(guān)重要，其關(guān)乎到煅燒產(chǎn)品煅燒后焦的質(zhì)量和整個(gè)煅燒工序的有序?qū)嵤?，假使煅燒帶過于靠前，窯尾便會(huì)出現(xiàn)結(jié)圈的情況，另外也會(huì)影響到回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯的壽命，煅燒帶太靠后，石油焦排出的揮發(fā)分沒有在窯內(nèi)得到充分的燃燒，未燃盡的揮發(fā)分在沉降室內(nèi)燃燒，使沉降室溫度過高，影響沉降室及煙道內(nèi)襯壽命[2]。

3 石油焦煅燒節(jié)能減排措施

3.1 煅燒回轉(zhuǎn)窯煙氣余熱利用

冶金行業(yè)屬于能耗型企業(yè)，其能耗占全國(guó)能耗的10%左右，占工業(yè)部門能耗的15.25%。目前，能源生產(chǎn)的增長(zhǎng)速度尚難以適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求，能源價(jià)格呈上升趨勢(shì)，這對(duì)于能源費(fèi)用占企業(yè)生產(chǎn)總成本20～30%的冶金企業(yè)將是新的挑戰(zhàn)。因此，節(jié)能降耗將是冶金企業(yè)長(zhǎng)期的戰(zhàn)略任務(wù)。有色金屬行業(yè)中從事電解鋁生產(chǎn)的企業(yè)，無論是在電解生產(chǎn)過程中還是在鋁用炭素生產(chǎn)過程中，都會(huì)產(chǎn)生大量的含有可利用熱量的廢氣、廢水、廢渣，同時(shí)在各工序之間存在著含有可利用能量的中間產(chǎn)品和半成品。充分回收和利用這些能量，是企業(yè)現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。

在各種工業(yè)窯爐的能量支出中，廢氣余熱越占15～35%，這些廢氣凈化處理后是一種輸送和使用方便、燃燒后又無需排渣和除塵、不易造成環(huán)境污染的優(yōu)質(zhì)能源。但是由于企業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和工業(yè)爐窯配置等原因，目前我國(guó)許多冶金企業(yè)仍排放大量富含熱量的廢氣[3]。這是造成企業(yè)能源消耗高的一個(gè)重要原因，也是造成我國(guó)環(huán)境污染嚴(yán)重的根源之一。

3.2 煅燒石油焦脫硫技術(shù)

石油焦是生產(chǎn)鋁電解用陽(yáng)極的主要原料，一般占陽(yáng)極重量的65%左右，按照硫含量的不同，石油焦被分為高硫焦（S≥3%）和低硫焦（S≤2%）。近年來，隨著國(guó)內(nèi)電解鋁行業(yè)的迅速發(fā)展，符合生產(chǎn)陽(yáng)極用的石油焦供不應(yīng)求，國(guó)內(nèi)焦化廠已經(jīng)出現(xiàn)了排隊(duì)求購(gòu)的現(xiàn)象。鋁行業(yè)對(duì)石油焦的采購(gòu)戰(zhàn)略和渠道正在悄悄地發(fā)生重大改變，高硫焦在預(yù)焙陽(yáng)極生產(chǎn)中的用量將會(huì)逐漸增加。近年來的生產(chǎn)實(shí)踐證明，鋁用預(yù)焙陽(yáng)極生產(chǎn)行業(yè)所使用的石油焦質(zhì)量總體呈下降趨勢(shì)，主要表現(xiàn)在：石油焦的粉焦含量越來越大，硫含量越來越高，對(duì)焦碳及產(chǎn)品反應(yīng)活性有影響的雜質(zhì)量有逐漸增加的趨勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

石油焦是預(yù)焙陽(yáng)極的主體原料，石油焦的煅燒質(zhì)量直接影響預(yù)焙陽(yáng)極的質(zhì)量。近年來隨著鋁電解產(chǎn)能的不斷擴(kuò)大，陽(yáng)極的消耗量也隨之不斷增加，作為陽(yáng)極主體原料的石油焦出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面，一些低品質(zhì)的石油焦被大量的應(yīng)用在預(yù)燒陽(yáng)極的生產(chǎn)中。針對(duì)這些低品質(zhì)的石油焦不斷的被使用，那么如何在煅燒過程中保證這些石油焦的煅燒質(zhì)量，以及如何克服這些石油焦在煅燒過程中帶來的能耗增加和污染物排放增加的問題。由此可見，本文的研究也就顯得十分的有意義。