CN107238295A - 一种焙烧炉及焙烧方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种焙烧炉及焙烧方法。至少由一个单元构成，每个单元有四个料箱和四条火道，四个料箱呈“田”字形分布，每竖排两个料箱两侧各设置一条火道，第个单元共四条火道。本发明具有以下优点：提高了焙烧炉的热效率，降低焙烧过程的能耗水平，减小了焙烧过程生产成本。炉体使用寿命将大大延长。提高了炉体耐火材料的利用效率，降低了焙烧炉的投资成本。料箱内制品和火道内高温烟气呈逆流运行方式，火道和料箱高温和低温区呈相同的变化趋势，并且通过火道内测温热电偶和负压的控制，能保证火道从下至上呈较好的温度分布，使得料箱内制品具有可控的升温速率，保证产品质量。

Description

一种焙烧炉及焙烧方法
技术领域
本发明涉及一种焙烧炉，尤其涉及一种炭素行业用于铝用预焙阳极、阴极、电极等炭素制品焙烧加热用的焙烧炉及焙烧方法。
背景技术
在炭素行业，用于炭素制品焙烧的主要设备包括敞开式环式焙烧炉、带盖式环式焙烧炉、隧道窑和车底炉。其中敞开式环式焙烧炉主要用于预焙阳极的焙烧，少数用于电极和阴极的焙烧；带盖式环式焙烧炉主要用于电极和阴极的焙烧；隧道窑主要用于电极和特种碳素制品的二次焙烧；车底炉主要用于电极和阴极的焙烧。以上几种焙烧炉都有各自的特点：
（1）敞开式环式焙烧炉具有产量大、操作简单、能耗相对较低的特点。
（2）带盖式环式焙烧炉具有产品适应性强、升温速率慢的特点，但该炉存在能耗水平较高、产品温差大等缺点。
（3）隧道窑一般焙烧温度在900~1000℃左右，制品温度均匀性好，但终温水平低，只适合于炭素制品的二次焙烧。
（4）车底式炉具有温度控制精确，炉内温度均匀的特点，但该炉能耗水平非常高，经济性较差。
因此在炭素制品的焙烧设备选择上一般选用敞开式环式焙烧炉或带盖式环式焙烧炉，但这两种设备主要存在以下不足：
（1）环式焙烧炉属于一个周期性加热设备，在焙烧过程中，炉体所有耐火材料也会经历整个焙烧过程的升温和冷却，因此大量的热量将用来加热炉体耐火材料，而炉体的蓄热量是无效热，造成焙烧炉的热效率只有30%左右，相对较低。
（2）根据环式焙烧炉的生产工艺要求，需要设置出炉炉室、装炉炉室、维护炉室和密封炉室等，而这些炉室占整个炉室数量的1/3左右，造成大量的炉体耐火材料闲置，这也是环式烧炉耐火材料投资成本高、占地面积大的主要原因。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的一种焙烧炉及焙烧方法，目的是改变现有焙烧炉炉体材料在焙烧过程中需大量蓄热的加热方式，降低炭素制品焙烧过程的能耗水平，同时减小焙烧车间占地面积，减少炉体耐火材料使用量，从而降低焙烧炉的建设投资成本，实现产品生产成本的大幅降低。
为达上述目的本发明一种焙烧炉，至少由一个单元构成，每个单元有四个料箱和四条火道，四个料箱呈“田”字形分布，每竖排两个料箱两侧各设置一条火道，第个单元共四条火道。
料箱和火道之间为料箱壁，料箱壁由耐火砖砌筑，耐火砖砌筑时砌有立缝，料箱壁厚80~100mm，耐火砖耐温1300℃~1400℃。
在料箱的底部设有水冷套，水冷套的下方设有出块机。
水冷套为夹套结构，夹层中为冷却水流动空间，内部为高温焙烧制品和填充料流动空间，通过冷却水的间接传热方式将焙烧制品冷却至出炉所需的温度。
火道为十层，第一层火道在顶部，第十层火道在底部，相邻的火道通过火道墙隔开，每层火道墙的端部设有折流孔，折流孔交错设置。
第一层火道出口与集合烟道连通，集合烟道与烟道总管连通。
第八到第十层火道的前后墙上设有外加烧嘴和热电偶插入孔。
第一层火道至第七层火道的后墙上设有火道观察孔。
火道的下方设有空气预热通道。
空气预热通道始于焙烧炉一侧，在炉体内部延伸至焙烧炉另一侧再折回至第十层火道入口处。
第一层火道与第二层火道之间后墙的火道观察孔内设置有拉板砖。
每个单元的炉顶设置有炉盖。
每个单元炉体的四周、顶部、底部均设置有耐火及保温材料，由里往外分别为特种耐火砖、隔热耐火砖，耐火粘土砖、保温砖、红砖以及外层保温涂料。
炉体外表面在50~80℃。
一种焙烧炉的焙烧方法，制品生坯从炉顶加入料箱，生坯制品与料箱之间采用填充料进行填充，料箱中的物料通过自身重力由上而下运动，在下降过程中升温并经高温焙烧后进入水冷套冷却后由出块机排出，完成整个制品的焙烧过程；火道内气体通过外加燃料形成的高温烟气由下至上流动，并与焙烧过程中生坯制品析出的挥发物质燃烧，烟气的热量用于加热料箱内物料，焙烧制品与高温烟气呈逆流间接加热方式，换热后的烟气经第一层火道进入集合烟道排入烟气处理系统。
每隔20~30个小时从炉底排出一层已焙烧完的制品和填充料，并从料箱入口加入一层未焙烧炉生坯制品和填充料。
水冷套将制品冷却至95-105℃。
烟气处理系统为各条火道提供负压。
本发明具有以下优点：
1、改变了现有环式焙烧炉耐火材料需周期性蓄热的缺点，提高了焙烧炉的热效率，降低焙烧过程的能耗水平，减小了焙烧过程生产成本。
2、原有环式焙烧炉属于周期性加热过程，耐火材料在冷热的交替使用过程中，其使用寿命将受到极大的限制，新型焙烧炉属于稳定的生产过程，耐火材料使用温度稳定，炉体使用寿命将大大延长。
3、提高了炉体耐火材料的利用效率，焙烧制品从入炉、加热及出炉均为连续操作，不需要设置出炉和装炉炉室，单位产量所需配置的耐火材料量大大降低，降低了焙烧炉的投资成本。
4、料箱内制品和火道内高温烟气呈逆流运行方式，火道和料箱高温和低温区呈相同的变化趋势，并且通过火道内测温热电偶和负压的控制，能保证火道从下至上呈较好的温度分布，使得料箱内制品具有可控的升温速率，保证产品质量。
附图说明
图1是本发明炉体结构示意图。
图2是本发明火道示意图。
图3是图1侧部剖面图。
图中：1、料箱；2、制品生坯；3、填充料；4、炉盖；5、火道；6、拉板砖；7、观察孔；8、外加烧嘴和热电偶插入孔；9、集合烟道；10、烟道总管；11、空气预热通道；12、水冷套；13、焙烧制品；14、出块机；15、耐火及保温材料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述，但本发明的保护范围不受实施例所限。
实施例1
如图1-3所示本发明一种焙烧炉，由一个单元构成，有四个料箱1和四条火道5，四个料箱1呈“田”字形分布，每竖排两个料箱1两侧各设置一条火道5。料箱1和火道5之间为料箱壁，料箱壁由耐火砖砌筑，耐火砖砌筑时砌有立缝，料箱壁厚80~100mm，耐火砖耐温1300℃~1400℃。在料箱的底部设有水冷套12，水冷套12的下方设有出块机14。水冷套12为夹套结构，夹层中为冷却水流动空间，内部为高温焙烧制品和填充料流动空间，通过冷却水的间接传热方式将焙烧制品13冷却至出炉所需的温度。
火道5为十层，第一层火道在顶部，第十层火道在底部，相邻的火道通过火道墙隔开，每层火道墙的端部设有折流孔，折流孔交错设置。第一层火道出口与集合烟道9连通，集合烟道9与烟道总管10连通。第八到第十层火道的前后墙上设有外加烧嘴和热电偶插入孔8，用于火道高温区燃料的加入以及温度的控制。第一层火道至第七层火道的后墙上设有火道观察孔7。火道5的下方设有空气预热通道11。空气预热通道11始于焙烧炉一侧，在炉体内部延伸至焙烧炉另一侧再折回至第十层火道入口处。第一层火道与第二层火道之间后墙的火道观察孔内设置有拉板砖6，拉板砖6用于调节每条火道内的负压水平。
炉顶设置有炉盖4，炉盖用于炉顶料箱的密封以及减小炉顶散热。
炉体的四周、顶部、底部均设置有耐火及保温材料15，由里往外分别为特种耐火砖、隔热耐火砖，耐火粘土砖、保温砖、红砖以及外层保温涂料。炉体外表面在50~80℃，降低炉体散热。
一种焙烧炉的焙烧方法，制品生坯2从炉顶加入料箱1，生坯制品2与料箱1之间采用填充料3进行填充，料箱1中的物料通过自身重力由上而下运动，在下降过程中升温并经高温焙烧后进入水冷套冷却后由出块机14排出，完成整个制品的焙烧过程；火道内气体通过外加燃料形成的高温烟气由下至上流动，并与焙烧过程中生坯制品析出的挥发物质燃烧，焙烧过程中制品生坯析出的挥发分通过立缝进入火道燃烧，烟气的热量用于加热料箱内物料，焙烧制品与高温烟气呈逆流间接加热方式，换热后的烟气经第一层火道进入集合烟道排入烟气处理系统。每隔20~30个小时从炉底排出一层已焙烧完的制品和填充料，并从料箱入口加入一层未焙烧炉生坯制品和填充料。水冷套将制品冷却至95-105℃。烟气处理系统为各条火道提供负压。
实施例2
本发明一种焙烧炉由两个单元构成，每个单元有四个料箱1和四条火道5，四个料箱1呈“田”字形分布，每竖排两个料箱1两侧各设置一条火道5。其它同实施例1。

Claims (18)

1.一种焙烧炉，其特征在于至少由一个单元构成，每个单元有四个料箱和四条火道，四个料箱呈“田”字形分布，每竖排两个料箱两侧各设置一条火道，第个单元共四条火道。
2.根据权利要求1所述的一种焙烧炉，其特征在于料箱和火道之间为料箱壁，料箱壁由耐火砖砌筑，耐火砖砌筑时砌有立缝，料箱壁厚80~100mm，耐火砖耐温1300℃~1400℃。
3.根据权利要求1所述的一种焙烧炉，其特征在于在料箱的底部设有水冷套，水冷套的下方设有出块机。
4.根据权利要求3所述的一种焙烧炉，其特征在于水冷套为夹套结构，夹层中为冷却水流动空间，内部为高温焙烧制品和填充料流动空间，通过冷却水的间接传热方式将焙烧制品冷却至出炉所需的温度。
5.根据权利要求1所述的一种焙烧炉，其特征在于火道为十层，第一层火道在顶部，第十层火道在底部，相邻的火道通过火道墙隔开，每层火道墙的端部设有折流孔，折流孔交错设置。
6.根据权利要求5所述的一种焙烧炉，其特征在于第一层火道出口与集合烟道连通，集合烟道与烟道总管连通。
7.根据权利要求5所述的一种焙烧炉，其特征在于第八到第十层火道的前后墙上设有外加烧嘴和热电偶插入孔。
8.根据权利要求5所述的一种焙烧炉，其特征在于第一层火道至第七层火道的后墙上设有火道观察孔。
9.根据权利要求5所述的一种焙烧炉，其特征在于火道的下方设有空气预热通道。
10.根据权利要求5所述的一种焙烧炉，其特征在于空气预热通道始于焙烧炉一侧，在炉体内部延伸至焙烧炉另一侧再折回至第十层火道入口处。
11.根据权利要求5所述的一种焙烧炉，其特征在于第一层火道与第二层火道之间后墙的火道观察孔内设置有拉板砖。
12.根据权利要求1所述的一种焙烧炉，其特征在于每个单元的炉顶设置有炉盖。
13.根据权利要求1所述的一种焙烧炉，其特征在于每个单元炉体的四周、顶部、底部均设置有耐火及保温材料，由里往外分别为特种耐火砖、隔热耐火砖，耐火粘土砖、保温砖、红砖以及外层保温涂料。
14.根据权利要求13所述的一种焙烧炉，其特征在于炉体外表面在50~80℃。
15.一种焙烧炉的焙烧方法，其特征在于制品生坯从炉顶加入料箱，生坯制品与料箱之间采用填充料进行填充，料箱中的物料通过自身重力由上而下运动，在下降过程中升温并经高温焙烧后进入水冷套冷却后由出块机排出，完成整个制品的焙烧过程；火道内气体通过外加燃料形成的高温烟气由下至上流动，并与焙烧过程中生坯制品析出的挥发物质燃烧，烟气的热量用于加热料箱内物料，焙烧制品与高温烟气呈逆流间接加热方式，换热后的烟气经第一层火道进入集合烟道排入烟气处理系统。
16.根据权利要求15所述的一种焙烧炉的焙烧方法，其特征在于还包括每隔20~30个小时从炉底排出一层已焙烧完的制品和填充料，并从料箱入口加入一层未焙烧炉生坯制品和填充料。
17.根据权利要求15所述的一种焙烧炉的焙烧方法，其特征在于水冷套将制品冷却至95-105℃。
18.根据权利要求15所述的一种焙烧炉的焙烧方法，其特征在于烟气处理系统为各条火道提供负压。
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