煅燒工藝
原料煅燒是碳素生產(chǎn)中的一道重要工序，原料煅燒質(zhì)量的好壞是保證最終產(chǎn)品質(zhì)量的前提。煅燒車間工藝生產(chǎn)流程操作過程如下：
符合質(zhì)量要求的原料由汽車運(yùn)入原料庫，用抓斗天車在規(guī)定的原料槽中抓料，按生產(chǎn)要求由抓斗抓入破碎機(jī)上料斗中，由破碎機(jī)粗破碎成40mm以下的原料，由原料料倉變頻控制原料摻配后再由皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)入煅燒爐。原料在爐上的加料由加料系統(tǒng)按時均勻加入爐內(nèi)，在1250—1350℃的高溫下煅燒合格，經(jīng)冷卻水套冷卻后，由自動排料系統(tǒng)排出。
⑴、煅燒設(shè)備
目前，國內(nèi)的煅燒設(shè)備主要有：罐式煅燒爐、回轉(zhuǎn)窯、電氣煅燒爐、回轉(zhuǎn)床煅燒爐。我公司采用順流式罐式煅燒爐。
煅燒爐的結(jié)構(gòu)：
①爐體：包括煅燒罐和加熱火道及預(yù)熱空氣通道，槽鋼為加固框架，爐頂由拉筋對應(yīng)拉接，并設(shè)有調(diào)節(jié)彈簧，爐體座落于爐底板上，板上由爐盤和爐腿支撐。
②余熱室位于八層火道與匯集煙道連接處。
③加排料設(shè)備分別在爐的頂部和下部。
④其他配置由引風(fēng)機(jī)，煙囪等。
⑵、煅燒的定義
炭質(zhì)原料在隔絕空氣的條件下進(jìn)行高溫?zé)崽幚淼倪^程（一般在1200℃—1500℃下進(jìn)行煅燒）。經(jīng)過煅燒后的原料一般比較脆硬，便于物料的破碎。
⑶、煅燒的目的
①排除原料中的揮發(fā)份
②提高原料的強(qiáng)度
③排除原料中的水份
④降低電阻率、提高機(jī)械強(qiáng)度
⑷、煅燒爐溫度的控制
煅燒爐的溫度控制主要依靠對燃料的燃燒控制來實現(xiàn)的。我們公司煅燒爐采用的氣體燃料就是靠煅燒過程中碳質(zhì)原料產(chǎn)生的揮發(fā)分。煅燒爐燃?xì)獾娜紵绞綄儆跀U(kuò)散式燃燒方式。燃?xì)鈸]發(fā)分排出后與空氣邊混合邊燃燒，火焰及煙氣在負(fù)壓抽力的作用下，沿火道方向迂回運(yùn)動，將熱量傳給爐罐后，煙氣由煙道排出爐外。
提高煅燒爐產(chǎn)量和煅后料質(zhì)量的關(guān)鍵是適當(dāng)提高爐溫和延長煅燒帶，因此，要保證煅后料質(zhì)量，必須嚴(yán)格控制煅燒帶火道的溫度：
首層：1280—1350℃ 二層：1250—1350℃
三層：1250—1320 四層：1250—1300℃
八層：1000—1150℃ 要求火道溫差要小。
⑸、影響煅燒溫度、質(zhì)量的因素
溫度控制就是調(diào)整影響燃燒的各因素使?fàn)t子各層火道內(nèi)的燃料達(dá)到要求的燃燒強(qiáng)度，使溫度達(dá)到生產(chǎn)工藝的要求。
三個基本要素
在爐溫的調(diào)整和控制中，燃料、空氣和負(fù)壓是影響煅燒溫度的三個基本要素。
⑴燃料的影響
在正常生產(chǎn)中，原料在煅燒過程中產(chǎn)生的揮發(fā)分是熱源的主要部分，如果爐子條件具備，燃燒組織的合理，原料中揮發(fā)分含量達(dá)9%以上時，揮發(fā)分已成為爐子生產(chǎn)熱源的全部來源。在生產(chǎn)中，如果揮發(fā)分不足，煅燒溫度下降，影響煅燒質(zhì)量。
要想充分利用揮發(fā)分，使揮發(fā)分均勻，穩(wěn)定的熱源不斷排出，就需要合理的原料配比，和加排料操作的連續(xù)是保證煅燒爐穩(wěn)定生產(chǎn)的條件，需要揮發(fā)分通道系統(tǒng)內(nèi)沒有過多阻力和過量的空氣進(jìn)入，也需要適當(dāng)?shù)呢?fù)壓和溫度條件等，只有這些條件的具備，才能滿足煅燒溫度的要求。
⑵空氣量的影響
煅燒實質(zhì)上是一種快速的氧化反應(yīng)過程，要燃燒穩(wěn)定進(jìn)行，連續(xù)不斷地供給足夠的空氣，使其中的氧與燃料接觸良好是燃燒的先決條件，煅燒爐是在火道中進(jìn)行的。燃料在截面狹窄，通道細(xì)長，迂廻曲折（各層火道首尾連續(xù)）的火道內(nèi)燃燒，空氣量和供給方式以及同燃料混合方式是組織燃燒的關(guān)鍵。
在煅燒過程中，爐子空氣使用量要適度，一次給入量不要過多，防止局部溫度過高，燒壞爐體；也要避免因空氣給入量不定，出現(xiàn)燃料燃燒不完全現(xiàn)象，這樣會使火道溫度低，罐內(nèi)原料中的揮發(fā)分排出缺少熱量，形成低溫循環(huán)局面，直接影響煅燒質(zhì)量和產(chǎn)量。雖然煅燒爐是火道內(nèi)燃燒間接加熱罐內(nèi)原料，火道內(nèi)出現(xiàn)強(qiáng)氧化氣氛不會氧化原料，但火道內(nèi)給入或存在大量過?？諝?，而依靠調(diào)整燃料量的多少來控制溫度，實現(xiàn)短焰燃燒的方法是不可取的，因為過?？諝鉀]有參與燃燒，帶入了火道內(nèi)的熱量，又增加了排煙系統(tǒng)的負(fù)荷。
經(jīng)過預(yù)熱后的空氣比冷空氣更容易與燃?xì)饣旌?，燃燒，升溫速度也較快，只要溫度允許的情況下，應(yīng)首選預(yù)熱空氣參與燃燒，一般情況下，順流式煅燒爐始終使用預(yù)熱空氣助燃，而逆流式煅燒爐多采用冷空氣助燃。
⑶負(fù)壓的影響
在煅燒過程中，煅燒爐內(nèi)都處于負(fù)壓狀態(tài)，負(fù)壓是由裝在煙道的排煙機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的；爐子負(fù)壓的控制是煅燒生產(chǎn)中極為重要的環(huán)節(jié)，爐內(nèi)燃燒所使用的燃料和助燃空氣是負(fù)壓吸入的，吸入量的多少，流動速快慢是由負(fù)壓大小決定的。負(fù)壓過大，火道內(nèi)空氣流量大，熱損失大，負(fù)壓過小則揮發(fā)分難以抽出，助燃空氣也將供給不足，已經(jīng)燃燒后的產(chǎn)物也不能及時排出爐外，爐頂部冒火，燃燒強(qiáng)度下降，爐溫低而影響煅燒質(zhì)量和產(chǎn)量。
三者相互依存，缺一不可；相互依賴，互為條件；相互關(guān)聯(lián)，一動全變。三者只有適度配合，才能達(dá)到質(zhì)量要求的溫度，無論其中哪個因素配合失調(diào)，都會反映在溫度上，使煅燒質(zhì)量下降或波動。
煅燒爐內(nèi)如果缺少燃料，燃料動能則不足；缺少空氣，燃料燃燒不完全，剩余燃料不在爐內(nèi)燃燒，又可能燒壞煙道和設(shè)備；缺少負(fù)壓抽力，燃料和空氣進(jìn)入爐內(nèi)受限，燃燒后的煙氣不能及時排出爐外，燃料燃燒不能正常持續(xù)下去。在爐子負(fù)壓相同的情況下，如果燃料量過多，則空氣量相應(yīng)減少，燃料燃燒也不完全；如果空氣量過大，燃料量相對減少，沒有被負(fù)壓抽到爐內(nèi)的揮發(fā)分，會從爐頂冒出，污染環(huán)境。在爐內(nèi)供入燃料量一定數(shù)量的情況下，如果負(fù)壓過大，進(jìn)入爐內(nèi)空氣量也多，將會出現(xiàn)燃燒空氣過剩，熱損失增大，直接加熱的煅燒爐原料燒損會顯著增加。以上的各種現(xiàn)象，都會出現(xiàn)低溫的結(jié)果，而影響煅燒質(zhì)量。
煅燒爐負(fù)壓如果過大，原料排出的揮發(fā)分又多，空氣配合又好，將會出現(xiàn)超高溫度或局部超高溫度，可能燒損爐體和原料過多燒損。
⒉高溫及煅燒時間是煅燒質(zhì)量的決定性因素
在煅燒生產(chǎn)中，產(chǎn)量和質(zhì)量是密切聯(lián)系的，各種因素在最終都反映到爐溫上來，因此爐溫是煅燒過程中最重要的工藝參數(shù)，煅燒溫度是煅燒質(zhì)量的依據(jù)，是影響煅燒質(zhì)量的主要因素。煅燒爐內(nèi)的最高溫度及在高溫下維持時間決定了煅后原料質(zhì)量。由于煅燒爐內(nèi)的原料是在不斷運(yùn)動的，原料在高溫下維持的時間是指原料在爐內(nèi)經(jīng)過煅燒高溫帶區(qū)間所有的時間，而煅燒高溫帶長，則原料在高溫下維持的時間也長，所以，一般認(rèn)為煅燒溫度的高低和煅燒高溫帶的長短是決定煅燒質(zhì)量和產(chǎn)量的關(guān)鍵。
其它因素的影響
⑴原料的影響
①水份的影響—原料中的水份是昂貴的無用之物，它直接影響煅燒溫度，而影響煅燒質(zhì)量。原料中的水份一般每增加1%，煅燒溫度則下降約20℃左右。原料的熱脫水過程，不僅耗能，還會使煙氣量增加，帶走熱量，降低爐子熱的熱效率，在直接加熱的爐內(nèi)，赤熱的原料與水蒸氣接觸而增大燒損，降低了原料煅燒的實收率。
水份較大的濕原料會給預(yù)碎和運(yùn)輸帶來困難，濕粉料和小粒料會吸附在其所經(jīng)過的齒式輥面、下料溜子、提升機(jī)斗子，運(yùn)輸皮帶上和斗倉內(nèi)，造成蓬料，堵料和各種原料混雜問題。
②揮發(fā)份的影響—石油焦揮發(fā)分的多少對炭制品質(zhì)量并無多大影響，但對煅燒過程有影響。揮發(fā)分逸出后，如果不能立即燃燒，揮發(fā)分經(jīng)過的爐墻和通道內(nèi)壁上，會沉積一層低質(zhì)量的沉積碳，使燃燒結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，如果不能及時處理，其沉積物可將揮發(fā)通道完全堵塞，使?fàn)t上出現(xiàn)冒煙、著火現(xiàn)象，損壞爐體。
③粉料的影響—石油焦在預(yù)碎和傳送過程中，粉料多不僅流失多污染環(huán)境，還會出現(xiàn)料倉蓬料，料斗掛料堵料現(xiàn)象，如果料中水份稍大就更加嚴(yán)重，給操作帶來困難。
在煅燒過程中，粉焦多揮發(fā)分排出通道不暢，細(xì)料團(tuán)中的揮發(fā)分裹在其中帶到爐外，會出現(xiàn)黑料粒和排料冷卻裝置放炮現(xiàn)象。粉料多會造成加料失控，爐內(nèi)結(jié)焦堵爐，生產(chǎn)無法進(jìn)行的局面。粉料多則燒損多，揮發(fā)物的收率增加，燃燒過剩的揮發(fā)分更加過剩，造成煙道溫度過高。
⑵加排料的影響
煅燒爐的加料和排料方式是爐子工藝制度的重要組成部分，是煅燒質(zhì)量的重要影響因素。
①原料在爐內(nèi)的運(yùn)動
煅燒爐內(nèi)原料的運(yùn)動是由加排料來維持的。只有原料在爐內(nèi)不斷的運(yùn)動，才能保證揮發(fā)分不斷排出，并保持一定數(shù)量，溫度才能穩(wěn)定在規(guī)定的范圍內(nèi)。不斷運(yùn)動的原料能夠減少或避免結(jié)焦，能夠減輕揮發(fā)分通道堵塞。不斷運(yùn)動能使煅燒后的原料及時冷卻，減少原料氧化損失。間斷運(yùn)動將使以上因素產(chǎn)生周期性變化，不利于生產(chǎn)。
②加排料均勻協(xié)調(diào)的進(jìn)行
煅燒爐的加料和排料只有均勻的進(jìn)行，才能實現(xiàn)原料的均勻吸熱和傳熱，揮發(fā)分的排出量才能均勻穩(wěn)定，爐溫可控程度才能提高。
③密封條件下的加排料及冷卻
煅燒爐加料口和排料口都與爐子連通，加料和排料必須在密封條件下進(jìn)行。否則，將會使原料燒損氧化，灰份含量增加。煅燒后原料也必須在密封的條件下，進(jìn)行間接干冷卻，防止水份進(jìn)入和原料燒損。由于煅燒爐內(nèi)都是負(fù)壓制度，爐內(nèi)外的壓差給密封帶來困難和難度，這使?fàn)t子密封工作更加重要和經(jīng)常化。
⑹、煅后焦質(zhì)量指標(biāo)：
灰份＜0.5%；揮發(fā)份＜0.5%；真比重≮2.060g/cm3；粉末電阻≯480μΩM；不達(dá)標(biāo)煅后焦不準(zhǔn)進(jìn)入下一工序生產(chǎn)。
