CN102311826B - 碳素焙烧炉替代燃料及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冶金工艺及设备，一种碳素焙烧炉替代燃料及设备。所说的替代燃料是石油焦粉。所说的设备有空气压缩机，空气压缩机通过管道连接储气罐，储气罐通过管道接燃料仓，燃料仓通过管道连接燃料箱，燃料箱的燃料输出口连通燃料混合器，燃料混合器连接燃料喷射器，燃料喷射器与碳素焙烧炉的入火口相对。其有益效果是：节约重油、燃气等优质能源，在保证质量的前提下，大幅度降低碳素制品及电解铝等后续产品的成本。并可充分利用细碎石油焦，提高低质石油焦的附加值。且具有工艺合理，设备简单，安全可靠等特点，使碳素焙烧工艺发生了革命性的变化。

Description

碳素焙烧炉替代燃料及设备

技术领域

本发明涉及一种冶金工艺及设备，即一种碳素焙烧炉替代燃料及设备。

背景技术

电解铝生产用阳极等碳素制品都是碳素材料经过碳素焙烧炉高温煅烧而成的。过去，碳素焙烧炉都以重油、煤气、天然气等为燃料，能耗和成本都比较高，严重制约了碳素制品的生产和应用。寻找替代燃料，降低焙烧成本，是开发碳素制品及其相关产业的关键环节。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够替代重油、煤气、天然气等优质燃料，并能够满足碳素焙烧工艺要求的低成本燃料。

本发明的另一目的是提供一种可利用低成本燃料的碳素焙烧设备。

上述目的是由以下技术方案实现的：提供一种碳素焙烧炉替代燃料，其特点是：所说的替代燃料是石油焦粉。

所说的石油焦粉的粒度为过200目筛的颗粒≥80％。

提供一套以石油焦粉为燃料的碳素焙烧设备，其特点是：这种设备有空气压缩机，空气压缩机通过管道连接储气罐，储气罐通过管道接燃料仓，燃料仓通过管道连接燃料箱，燃料箱的燃料输出口连通燃料混合器，燃料混合器连接燃料喷射管，燃料喷射管与碳素焙烧炉的入火口相对。

所说的空气压缩机与储气罐之间设有冷干机，冷干机通过管道分别与储气罐和碳素焙烧炉前的燃料输送设备相连。

所说的燃料仓上方有进料口，下面有仓泵，仓泵通过管道连接燃料箱。

所说的燃料箱的主体是一种长槽斗状的箱体，箱体的上部接入燃料输入管，燃料输入管上开有多个喷料口，箱体的底部设有多个燃料输出口，燃料输出口与燃料混合器的燃料斗相连通，燃料混合器与燃料喷射器相连接。

所说的燃料箱上装有振荡器。

所说的燃料混合器的主体是一种细长的混合管，混合管的一端上侧开口并装有燃料斗，端部设有密封盖，密封盖中间开孔***一支调节管，调节管的外端接气流阀，气流阀的另一端接供气管，供气管通过增压阀接储气罐。

所说的燃料喷射器的主体是一种细长的喷射管，喷射管的一侧开口并装有助燃风管接头，一端接燃料混合器，喷射管内装送料管，送料管的外径与喷射管内径之间留有间隙，喷射管一端接通燃料混合器，另一端接有喷头罩，喷头罩里面装有喷头，喷头前段开有多个喷射槽，后段盘绕有螺旋片。

本发明的有益效果是：节约重油、燃气等优质能源，在保证质量的前提下，大幅度降低碳素制品及电解铝等后续产品的成本。并可充分利用细碎石油焦，提高低质石油焦的附加值。且具有工艺合理，设备简单，成本低廉，安全可靠等特点，使碳素焙烧工艺发生了革命性的变化。

附图说明

图1是实施例的工艺流程及结构原理图；

图2是实施例的部件燃料箱主视图；

图3是实施例的部件燃料箱左视图；

图4是实施例的部件燃料混合器的放大主视图；

图5是实施例的部件燃料喷射器的放大主视图；

图6是实施例的部件燃料混合器及燃料喷射器的装配图。

图中可见：燃料箱1，箱体2，燃料输入管3，喷料口4，燃料输出口5，燃料混合器6，燃料喷射器7，混合管8，燃料斗9，调节管10，气流阀11，喷射管12，助燃风接头13，送料管14，喷头罩15，喷头16。

具体实施方式

本发明的总的构思是以石油焦作为碳素焙烧炉的燃料，制造铝电解阳极等碳素制品。同时提供石油焦粉燃料的输送设备。下面结合附图介绍一种实施例：

石油焦是延迟焦化装置的原料油在高温下裂解生产轻质油品时的副产物。石油焦的产量约为原料油的25-30％。其低位发热量约为煤的1.5-2倍，灰分含量不大于0.5％，挥发分约为11％左右。根据石油焦结构和外观，石油焦产品可分为针状焦、海绵焦、弹丸焦和粉焦4种。其中，针状焦，具有明显的针状结构和纤维纹理，主要用作炼钢中的高功率和超高功率石墨电极。海绵焦化学反应性高，杂质含量低，主要用于炼铝工业及炭素行业。弹丸焦或球状焦形状呈圆球形，直径0.6-30mm，一般是由高硫、高沥青质渣油生产，用作发电、水泥等工业燃料。粉焦经流态化焦化工艺生产，其颗粒细(直径0.1-0.4mm)，挥发分高，热胀系数高，不能直接用于电极制备和炭素行业。近年来，粉焦产量呈上升趋势，特别是在针状焦、海绵焦、弹丸焦中，粉焦的比例也明显增加，造成碳素制品质量下降。开发利用粉焦，提高其附加值，对于提高现有石油焦的质量，特别是提高碳素制品的质量具有重要的意义。由于石油焦粉为固体颗粒物，其流动性和扩散性远不及油气燃料，火焰***温度落差很大，难以保证炉温的均衡性，因而此前只能用作锅炉燃料，还没有用于冶金窑炉的报道。

实验发现，用石油焦替代油气燃料必须解决两个问题：一是粉碎，将粉焦及其他石油焦中的细碎颗粒粉碎成粒径0.075mm以下的微粒，至少有80％以上颗粒过200目以上筛。二是输送，将石油焦均匀的分散到窑炉里面，在悬浮状态下燃烧。第一个问题容易解决，采用现有的球磨机即可达到粉碎的目的。第二个问题难度较大，由于石油焦粉具有一定的粘性，容易阻滞，难以均匀扩散。为此，本例推荐采用定压风送，多级分散，紊流入炉的技术路线。如图1所示，所说的定压风送就是采用空气压缩机制取高压气体，再经冷干机，去除气体中的水分，再输入储气罐储藏，储气罐分别与燃料仓、仓泵、以及混合器、喷射器相连，使用时以一定的压力放出。多级分散是指将燃料仓内的石油焦粉通过仓泵送入燃料箱，再从燃料箱送到混合器，由混合器送入喷射器，进行三级分散。所说的紊流入炉就是石油焦粉由喷射器以旋转气流打入碳素焙烧炉。实验证明：在上述条件下，石油焦粉的各项燃烧指标均能达到重油、煤气和天然气的水平，所生产的碳素制品的质量也能达到有关标准的要求，而生产成本却大幅度降低。

下面结合附图对燃料箱、燃料混合器和燃料喷射器进行举例说明：

图2、3介绍一种石油焦粉燃料箱(1)，其主体是一种长槽斗状的箱体(2)，箱体(2)的上部通入燃料输入管(3)，燃料输入管(3)前端接燃料仓的仓泵，燃料输入管(3)进入箱体(2)后其管径依次缩小，呈锥形，下侧均布多个喷料口(4)。为了便于制造，燃料输送管(3)也可以采用分段变径结构。假定燃料输送管(3)箱内长度为4000mm，可分成三段，每段长度依次为1500mm、1500mm、1000mm，每段的管径依次为200mm、150mm、80mm，每段开有两个喷料口(4)。在箱体(2)的底部设有多个燃料输出口(5)。图中例举的是16个燃料输出口(5)。每个燃料输出口(5)均与一个燃料混合器(6)的进料斗相对，燃料混合器(6)的出口接燃料喷射器(7)。

为了防止石油焦粉阻塞，在燃料箱(1)上可安装振荡器。振荡器可以是电机带动的偏振器，也可以是超声波振荡器。超声波振荡器可通过水或空气为传导介质，向燃料箱传递振波。都可以使箱体(2)发生振动，促使石油焦粉分散流动。

结合图4可见，这种燃料混合器(6)的主体是一种细长的混合管(8)，混合管(8)的一个端段上侧开口并装有一个燃料斗(9)，一端设有密封盖，密封盖内设有弹性密封圈。密封盖中间开孔，有一支调节管(10)***混合管(8)，***的长度可调，调节管(10)与混合管(8)之间留有间隙。调节管(10)的外端与一个气流阀(11)的输出端口相连接，气流阀(11)的另一端口接供气管，供气管通过增压阀接储气罐。工作时，燃料从燃料斗(9)下落进入混合管(8)，与调节管(10)进入的气流相遇，且在行进过程中充分混合。当然，调节管(10)里面也可以加设螺旋板，使气流旋转行进，以强化与燃料的混合。

结合图5可见，燃料喷射器(7)的主体是一种细长的喷射管(12)，喷射管(12)的上侧开口并装有助燃风管接头(13)，管端接燃料混合器(6)，管内装有送料管(14)，送料管(14)外径与喷射管(12)内径之间留有间隙，喷射管(12)前端接有喷头罩(15)，喷头罩(15)里面装有喷头(16)，喷头(16)前段开有多个喷射槽，后段盘绕有螺旋片。工作时，通过送料管(14)送来的燃料粉，与通过助燃风管接头(2)进入助燃风在送料管的一端汇合后进入喷头(16)的螺旋片形成旋转气流，随后经前面的多个喷射槽(6)强力抛出。这里的喷射槽可以制成斜向槽，喷头(16)最好能在风压下旋转，以增强气流的旋转能量。旋转气流携带燃料粉迅速进入窑炉，均匀而迅速的展开并猛烈燃烧，炉内温度迅速提高，达到燃油或燃气燃烧的效果。

Claims (1)

1.一种以石油焦粉为燃料的碳素焙烧设备，所说的石油焦粉的粒度为过200目筛的颗粒≥80％，其特征在于：这种设备有空气压缩机，空气压缩机通过管道连接储气罐，储气罐通过管道接燃料仓，燃料仓通过管道连接燃料箱，燃料箱的燃料输出口连通燃料混合器，燃料混合器连接燃料喷射器，燃料喷射器与碳素焙烧炉的入火口相对，所说的空气压缩机与储气罐之间设有冷干机，冷干机通过管道分别与储气罐和碳素焙烧炉前的燃料输送设备相连，所说的燃料仓上方有进料口，下面有仓泵，仓泵通过管道连接燃料箱，所说的燃料箱的主体是一种长槽斗状的箱体，箱体的上部接入燃料输入管，燃料输入管上开有多个喷料口，箱体的底部有多个燃料输出口，燃料输出口与燃料混合器的燃料斗相连通，燃料混合器与燃料喷射器相接，所说的燃料箱上装有振荡器，所说的燃料混合器的主体是一种细长的混合管，混合管上侧开口并装有燃料斗，端部设有密封盖，密封盖中间开孔***一支调节管，调节管的外端接气流阀，气流阀的另一端接供气管，供气管通过增压阀接储气罐，所说的燃料喷射器的主体是一种细长的喷射管，喷射管的一侧开口并装有助燃风管接头，喷射管内装送料管，送料管的外径与喷射管内径之间留有间隙，并连通喷射管一端连接的燃料混合器，喷射管另一端接有喷头罩，喷头罩里面装有喷头，喷头前段开有多个喷射槽，后段盘绕有螺旋片。