浅谈炭素制品焙烧工艺的优化

陈明礼

摘 要：随着改革开放的逐步深化，我国的经济获得了迅速的发展，由此而引发的各个行业的竞争也日趋激烈。企业要想获得生存和发展，就必须提高自身实力和竞争力。而提高竞争力的有效途径就是降低生产成本，目前，在很多工厂中通常采用优化现有生产线的方法。炭素制品的生产需要经过一道非常重要的工序——焙烧，在这一阶段需要使用到燃气和填充物料，通过降低这部分损耗，可以实现节能减排的目标，文章对此进行了深入细致的分析和论述。

关键词：炭素制品；焙烧；工艺优化；节能减排

工业的蓬勃发展，使人们的生活水平获得很大提高，带来了很多的便利，而工业造成的污染和环境的破坏却是不容忽视的问题，如何在保障生产的同时，尽量减少能源的消耗，减少对环境的污染，是当前人们普遍关注的焦点。在炭素制品的生产过程中，同样会产生大量的能源消耗，这其中焙烧流程占有的比例很大，因此降低这一工序的能源消耗，成为降低炭素制品生产整体能耗的关键。目前，针对焙烧工艺流程开展了很多研究，以求通过对焙烧流程的改进和优化，减少对于空气质量的破坏和环境的污染，并实现降低能源消耗的目的。

1 焙烧工艺优化的意义

传统的焙烧炉有着很多缺点，如需要消耗很大的能源、生产过程损耗较大、所需的生产周期长，同时还会对环境造成很大污染。这是同节能减排、可持续发展的方向相背离的，同时与当前经济快速发展、竞争日趋激烈的形势不相适应。因此，对于焙烧工艺流程进行优化和改进，成为摆在业内人士面前的一个重要课题。

2 焙烧工艺的优化分析

有盖式环式焙烧炉是目前在国内较为普遍使用的焙烧炉。环式焙烧炉主要由阴极焙烧炉、罗茨真空泵、吸料罐、天车以及强制冷却盖、焙烧炉燃烧控制设备等组成。阴极炭素产品的生产过程中，对于焙烧温度有一定的要求，即焙烧温度应在1250℃以上，制品温度达到1200℃。此外，工艺流程并非开放式的，而是在封闭式的状态下运行。可以说，阴极焙烧炉既是关键设备，也是核心设备，在焙烧流程中，具有非常重要的作用。对于炭素生产的流程，如破碎、配料、产品成型等，碳素厂会对其负荷率进行设计，而阴极焙烧炉的实际负荷率却远大于设计负荷率。因此，可以通过使阴极焙烧炉的日常产量提升的方式，来让上游辅助生产设备的潜力得以充分发挥，由此使阴极焙烧炉的产能也获得提高。

2.1 增加火井与料箱数量

焙烧炉的产量和它的装炉量有着密切的联系，因此可以采取相应的改进措施来提高焙烧炉的装炉量。目前，国内的碳素厂使用的阴极焙烧炉普遍有18个炉室，8个料箱，负责4个火井的装料。因此可以采用增加火井和料箱的方法来提高焙烧炉的产量，其生产流程为在料箱中将填充料和阴极炭块混合，接下来将装有阴极炭块的料箱一起放置在焙烧炉内，进而完成焙烧。通过采取这种方式，焙烧炉的产量可以增加25%，不仅在很大程度上提高了产量，而且因为改造并不复杂，所以不需要太多的费用，通过这种设计能够获得很高的效益。

2.2 改进焙烧烟气输送方式

增加火井和料箱的改進方案效果较为明显，然而却存在一个问题，即现有的环式砖砌烟道不能满足改进后的生产需要。火井和料箱数量的增加，使得焙烧烟气的排放量也相应增加，对于烟道的要求也就随之提高。目前，24米厂房是国内炭素制品厂普遍采用的厂房规格，其空间不能完成对于全部设备的安装。因此，需要对目前采用的环式砖砌烟道进行改进，以适应火井和料箱数量的增加。环式砖砌烟道具有结构较为紧凑的特点，在对其进行优化和改进时，可以更改烟道的布局方式，即改为钢制地上式烟道。采用这种方式，烟道的密封性能获得很大提高，因为采用的是地上式布局，还能够防止由于地势低等原因导致的烟道堵塞，避免雨水引入管道。不仅仅节省了空间，同时还获得了良好的密封性能，更进一步降低了烟道的漏风系数。烟道内经常会存在一些焦油堆积物，而采用地上式烟道后，只需进行适当的设计，即设计合适的坡度，焦油堆积物就能够自行流出。

2.3 料箱的改进

目前使用的火井料箱是短料箱，这种料箱具有一定的缺点和局限性。在送入火井焙烧之前的装填工序中，需要在炭素制品的周围装填填充料，而填充料必然会占据料箱内炭素制品的空间，极大地限制了装填炭素制品的数量。因此，可以对短料箱加以改进和优化，即采用长料箱，这样一来虽然仍需要装入填充料，然而填充炭素制品的空间却获得提升。每次能够放入的炭素制品数量增加了，焙烧效率自然就提升了，从而使得焙烧炉的产量也得到显著的提高。

2.4 阴极焙烧炉炉盖内衬材料的选择

阴极焙烧炉采用有盖式设计，可以更好地实现焙烧烟气在炉室的循环和流通。对于炉盖也有一定的要求，即能够耐高温，并且遮盖面积应足够大。传统的炉盖通常采用耐火砖作为内衬材料，所以炉盖的重量非常大，达15吨以上，在进行操作时，就不得不使用大型的起重设备，而起重设备的购置、维修和管理，必然增加厂房的资本投入和费用。为此，需要对炉盖的内衬材料也进行改进和优化，选择轻质的耐热材料作为内衬，能够在很大程度上降低炉盖的重量，无需使用大型的起重设备，仅配备小型天车就能够完成对炉盖的起吊，降低资金投入的同时，操作安全系数也获得显著提高。

2.5 填充料吸取方式的优化

当前炭素制品厂所用吸料罐，一般通过罗茨真空泵提供吸料室所需抽力，将填充料暂时吸入吸料罐进行存储。炉室之间的真空管道较长，管道压力因此受到损失，同时由于复杂的吸料罐结构以及较低的自动化控制水平，使得操作繁琐，工作人员也因此需承受较强的工作压力。而通过将罗茨真空泵与吸料罐两者整合并装于天车上，能够使天车功能变得多样化，同时具有吸料与起吊的双重作用，此举能够有效简化操作流程，提高人员工作效率。

2.6 降低炭块成本

通过将颗粒较小的残极颗粒焦炭与煅后焦炭进行混合使用，利用残极焦炭粒度小的特点，与煅后焦炭的粒度形成互补，从而在提高焙烧炉填充料的燃烧密度的同时，保证焦炭挥发分能够得到充分析出并燃烧，最终达到提高焦炭燃烧效益，降低炭块使用成本的目标。在对焙烧炉进行填充料铺填时，需注意残极焦炭与煅后焦炭的混合比例。在将残极焦炭粉碎成符合混合标准的炭粒之后，方可与煅后焦炭依据一定比例混合使用。

3 结束语

综上所述，通过对阴极焙烧炉的炉室、吸料方式、炉盖内衬材料、料箱等组成部分进行优化设计，从而提高阴极焙烧炉产量、减少企业资本投入，提升炭素制品厂的市场竞争力。同时，焙烧炉填充料在进行装填时，通过对混合比例进行严格控制，使得每一层填充料都经过加固、捣实处理，保证炭块挥发分能够得到充分析出，以此达到能源高效使用、降低污染排放的目的。

参考文献

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