罐式煅烧炉

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1、罐式煅烧炉罐式煅烧炉在固定的料罐中实现对炭素材料的间接加热，使之完成锻烧过程的热工设备。 罐式锻烧炉是炭素工业中被广泛采用的一种炉型。锻烧时原料由炉顶加料装置加入 罐内，在由上而下的移动过程中，逐渐被位于料罐两侧的火道加热。燃料在火道中 燃烧产生的热量是通过火道壁间接传给原料的。当原料的温度达到350600C时， 其中的挥发分大量释放出来。通过挥发分道汇集并送入火道燃烧。挥发分的燃烧是 罐式锻烧炉的又一个热量来源。原料经过12001300C以上的高温，完成一系列的 物理化学变化后，从料罐底部进入水套冷却，最后由排料装置排出炉外。完成了热 交换的废烟气送入余热锅炉，利用其余热生产蒸汽，或送人换热

2、室预热供燃料和挥 发分燃烧的空气。基本构造罐式锻烧炉由炉体（包括料罐、火道、四周大墙，有的还有换热室）和金属骨架以及附属在炉体上的冷却水套、加排料装置、煤气（或重油）管道等 几部分组成。（见图）料罐和火道是炉体最重要的组成部分，料罐按纵横方向成双排列，连同它两侧 的四条火道构成一组，一台炉可有37组。料罐的水平截面为两端是弧形的扁长形， 罐壁垂直或略向外倾斜，后者即所谓斜罐式锻烧炉。对锻烧含挥发分较高的延迟焦， 斜罐可以使下降的料层松动，减小结焦造成堵炉的危险。火道在料罐高度上分68 层，烟气在火道内是一长“之”字形路线。料罐和火道都处于高温，工作条件恶劣, 而且还要求罐壁导热性好，气密性高，

3、故采用壁厚为80mm的硅质异型砖砌筑。炉体的中部是几组料罐和火道，外部四周是大墙。在大墙中设有挥发分和预热 空气通道。锻烧过程中排出的挥发分从罐上部的逸出口流出，由位于炉顶部的集合 道把同组中的挥发分汇集，然后经大墙中的通道，才能送到燃烧口和需要补充热量 的火道进行燃烧。经换热室或炉底空气预热道预热过的空气，也要通过大墙中的通 道才能送到煤气（或重油）和挥发分的燃烧点供其燃烧。为了控制挥发分和预热空气 的量，专门设有拉板砖进行调节。另外在大墙上还设有很多火道观察孔、测温测压 孔，便于炉子的操作和监控。大墙采用黏土质耐火砖、保温砖和红砖砌筑。在炉后不设余热锅炉的时候，为了利用废烟气的余热，可设换

4、热室。换热室由 黏土质的格子砖砌筑，废烟气和空气按各自的通道交错流动进行换热，通过格子砖， 废烟气温度由1000C降为500600C，而空气则被预热到400600C。开发预热 空气助燃，不但提高锻烧温度，还节约燃料，当改用延迟焦作原料后，大量挥发分 的燃烧，不但满足了锻烧温度的要求，而且还大大富裕，采用换热室的形式已不能 充分利用这部分热量，所以被余热锅炉取代。整个炉体用金属骨架支撑和紧固。冷却水套悬挂在料罐的底部。煅烧好的料通 过冷却水套即被冷却到100C以下。加、排料装置分别位于炉顶和冷却水套下面。 加排料方式和设备结构形式虽然不同，但对其总的要求都一样，即连续均匀地加、 排料，且在较大范

5、围内能调节加、排料量；密闭性能良好，不允许漏进空气造成料 的氧化，牢固可靠，便于维护。加、排料装置的结构见煅烧炉用机械设备。分类罐式煅烧炉按其结构特点分类如下：|L* FI hrmiijm ii且iSJ3I# E!2-A；3*4:聖範話一性 ft b i7 吒曾.建一隘睛样和狒道屯用一呂堆二废族無窖曼道HR洗塑隔(1) 按料罐数量分，有6罐炉、12罐炉、16罐炉、20罐炉、24罐炉、28罐炉 等。因为炉子以组为单元，而一组有4个料罐，所以炉子的料罐数是4的倍数。(2 )按料罐的形状分，有直罐炉和斜罐炉。(3) 按火道层数分，有45层火道炉、6层火道炉和8层火道炉。(4) 按烟气和物料流动的方向

6、分，有顺流式炉和逆流式炉。(5) 按燃料的种类分，有燃气炉、燃油炉和燃煤炉。(6) 按结构的复杂程度分，有标准式炉和简易式炉。罐式煅烧炉都是在炉顶加料，在炉底排料。物料是靠自重从上向下移动的。顺 流式炉烟气的流动方向和物料一致，是从上面的火道往下面的火道流动。燃料从最 上层火道送人，这里温度最高，而处于相应部位的物料，因为刚加入料罐时温度还 很低，在向下移动过程中温度要逐渐升高，但这时火道温度却下降了，这对物料后 期的升温特别不利。只有降低产能，减慢物料的下移速度，才能提高物料的温度。 中国早期建设的罐式煅烧炉都是顺流式的。到了 20世纪70年代才又发展了逆流式 炉。逆流式炉的燃料从最下层火道

7、送入，烟气和物料是逆向运动，即从下面的火道 往上面的火道流动，这样，火道的高温区域也正是物料处于加热后期最需要提高温 度的部位，因此，对物料的煅烧是有利的，这就使逆流罐式煅烧炉无论在产品质量、 炉子产能，热效率方面都优于顺流式炉。这种炉子按结构分应为标准炉。简易式炉是在前面着重介绍的标准炉的基础上，既保持炉子功能、热工制度不 变，又对炉体结构进行简化，并立足于当地条件的一种炉型。其特点为：(1) 炉体几何尺寸小。一台炉一般只有46个料罐，料罐和火道的高度也较矮。 所以从占地面积和厂房高度均小于标准炉，当然产能也小一些。(2) 罐体和火道采用容易获得的标准型黏土质耐火砖砌筑,结构强度和严密性均

8、较差。(3) 以烟煤为燃料，并用人工操作方式为炉子供煤。温度波动较大，劳动条件不 好。(4) 不设余热利用装置，热效率低。简易式炉虽然产量小，煤耗大，劳动条件差, 炉子寿命短，但因为投资少，建设投产快，在一些地方小厂仍有使用。热工特点罐式煅烧的热工特点如下：(1) 间接加热。热量的载体和被加热的物料不直接接触，火道中的高温是通过8 0mm厚的硅砖罐壁把热量传给料罐中的物料的。(2) 按烟气和物料运动的相对关系，有顺流和逆流两种加热方式，后者具有较咼 的传热效率。(3) 能够做到对挥发分充分合理的利用。对同一组料罐中逸出的挥发分先汇集, 然后按升温需要送到相应的火道层燃烧，并用挥发分拉板进行控制

9、，达到延长煅烧 带，调整热工制度的目的。(4)物料的挥发分含量对热工过程有重要影响。挥发分含量大，可以减少燃料的 供给，甚至实现无外加燃料煅烧。但同时也带来罐内结焦、排料困难，挥发分道容易堵塞，火道温度过高甚至被烧塌等不正常情况。为此，生产上常用煅烧混合焦的 办法来解决，中国研制的斜罐式煅烧炉煅烧含挥发分高的延迟焦是完全成功的。(5) 炭质烧损较小，一般可以达到3%4%。因为是间接加热，烟气中的过剩 空气不会造成料的氧化。料罐内，由于挥发分静压力的作用，在上部形成约lOPa 的正压。空气不会渗入，在下部形成负压，如果罐体不严密就会漏进空气，造成料 的氧化。冷却水套和排料装置漏气对炭质烧损也有重

10、要影响。(6) 不直接测量料温，而是以火道温度作为控制基准。调温的手段灵活，既可以 控制燃料、挥发分的量，也可以通过负压进行控制，还可以改变加、排料量进行调 节。(7) 余热利用充分。不但设有余热锅炉或换热室，在炉底还设有空气预热道。既 冷却了炉底改善了操作环境，又预热了空气。(8) 均匀地加、排料，保持罐内一定的料面，对煅烧过程的稳定有其重要意义。 这一方面是因为料在罐内应有一定的停留时间，才能保证料的煅烧质量；另外逸出 挥发分的量要均衡，才能保证热工制度的稳定。筑炉材料及炉子寿命罐体和火道是用异型硅砖砌筑。硅砖具有导热性好、荷重软化温度高、高温机械强度大等特点，适合于间接加热、火道温度高、

11、有 物料摩擦和撞击的工作条件。其缺点是抗热震性差，故操作中应注意尽量减少温度 的波动。一般把硅砖作成带凸棱和沟槽的异型砖。并且尺寸要求准确，砌筑砖缝要 求严格。这不但增加了砌体的气密性，还加强了整体的机械强度。除此之外，燃烧 口温度高，用高铝砖砌筑，换热室和四周外墙则用热稳定性较好的黏土质耐火砖以 及保温砖和红砖砌筑。罐体和火道是炉子工作条件最恶劣的部分，也是炉体损坏最严重的部分。硅砖 在升温过程中，因为体积变化大，所以对烘炉的要求特别严格。操作不当，常常造 成炉子早期破损。所以烘炉质量是影响炉子寿命的重要原因。运行中的炉子，如果 温度控制不好，温度太高或波动太大，砖就会被烧坏或造成严重裂纹，

12、物料中的碱 性灰渣生成的低熔点盐对硅砖会造成侵蚀。固定碳和SiO2在长期高温作用下发生的 还原反应，使硅砖的结构疏松，移动的物料对罐壁的磨损使砖的破坏逐渐扩展到内 部，就是上述各种因素的综合作用造成了硅砖的损坏。燃烧口因为高温，温度波动 大，也是炉子最容易损坏的部分，此外，铸铁支承板，冷却水套，加、排料装置也 有被烧坏的情况。炉子的工作寿命主要决定于硅砖砌体的损坏情况，其影响因素有：(1)砖的质量。(2)砌筑质量。(3)烘炉质量。(4)煅烧物料的种类。(5)操作情况。(6)炉子维修情况。在正常情况下炉子可以运行810a。烘炉炉子投产前必不可少的由常温转入正常工作温度的工艺操作。包括干燥和烘烤两

13、个阶段，前者是将炉体内部水分尽可能排除，后者是使炉温逐渐达到 正常加、排料的温度，为炉子投入正常运行做好准备。作为炉子主要耐火材料的硅砖，在加热和冷却过程中不仅会发生热胀冷缩，还 伴随SiO2结晶形态的转化产生较大的体积变化。因此，烘炉需要的时间长（56d）， 而且要严格控制升温速度和温度的均匀性。烘炉是遵照预先制定的烘炉规程进行操作的，烘炉规程的核心是烘炉曲线。烘 炉曲线规定了升温速度、保温时间、烘炉期限和烘炉终了温度。制定烘炉曲线先要 采集有代表性的砖样，进行线膨胀率的测定，然后根据经验，取每昼夜的线膨胀率 为0.03%0.04%以确保砌体的安全。这样就可以通过计算得到理论上的烘炉曲 线，

14、再把实际情况（砌筑质量、施工季节、自然干燥时间等）考虑进去，并参考以往 烘炉的实际经验，进行调整和修正，才是指导烘炉的实际烘炉曲线。烘炉用的燃料可以根据实际情况定。中国一般采用发生炉煤气当燃料。在低温 阶段煤气是先在炉外的金属小灶中燃烧，然后再引入火道。此法的优点是温度容易 控制，不易灭火。500C以后拆除金属小灶，利用炉上原有的烧嘴直接对火道加热。 在烘炉中为保证严格按烘炉曲线升温，维持炉体完好，需加强以下3方面的操作和 管理：（1）负压的调整，特别是首层（对顺流式炉而言，下同）负压的调整至关重要。首 层负压应随控制温度的上升而递增。为保持炉体纵长方向温度的均匀性，边火道除 适当多供煤气外，

15、负压应比中间火道提3Pa左右。（2）温度控制。以首层末端（习惯称二层）温度作为烘炉的控制温度。要做到经常 检测，及时调整，按时记录。（3）膨胀控制。随时准确监测炉体各个方向的膨胀，按测得的数据对烘炉曲线进 行必要的校正，并利用对螺旋弹簧的调整来控制炉骨架拉杆的受力。产能计算每个料罐的产能按下式计算：_ F-Hr旷式中g为一个料罐一小时的煅后焦产量，kg/h； F为料罐的断面积，m2； H为料 罐的装料高度，m； r为炭素材料的堆积密度，kg/m3； t为物料在料罐内的停留时间, ho炉子的实际产能也可按下式对照核算：式中G7为一台炉一天的实际煅后焦产量，kg/d； g为加料机每小时平均加料 量，kg/h；t为加料机一天实际工作小时数，h/d； a为挥发分、水分及炭质烧损 的百分数。热平衡及热效率以某厂顺流式罐式煅烧炉的热平衡测试为例，该炉以低发热量为5700kJ/N3的煤气为燃料，生焦含挥发分7.68%，含水分4%。以lkg 煅后焦为基准，环境温度为20C的热平衡（见表）。罐式煨烧炉热平衡表热收人热支岀项口数軒kj-kg-1所占比 例/鳴项目数量/kJ-ltg1所占比 例/哺煤气燃烧热6140.44532锻后焦 带走更292”92.16挥发分燃烧热6137.545.30帯定热32