CN108975915B - 预焙阳极生产过程超低排放的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于预焙阳极生产技术领域，具体涉及一种预焙阳极生产过程超低排放的工艺。本发明预焙阳极生产过程超低排放的工艺，其步骤是：将高硫石焦油破碎后经过罐式煅烧炉煅烧，然后再经过第二段高温煅烧炉煅烧，与罐式煅烧炉进行1250‑1350℃左右煅烧的低硫石油焦掺配，经过破碎、筛分、混捏，成型，焙烧，制备生阳极焙烧，得到成品阳极。本发明的有益效果在于，最大程度降低氮气和氧气在高温下生成氮氧化物的机会，实现焙烧烟气中氮氧化物的较低排放。

Description

预焙阳极生产过程超低排放的工艺
技术领域
本发明属于预焙阳极生产技术领域，具体涉及一种预焙阳极生产过程超低排放的工艺。
背景技术
在预焙阳极生产过程中，原料石油焦煅烧和生阳极焙烧是两个重要的生产工序。目前炭素行业普遍应用罐式煅烧炉利用石油焦自身含有的挥发分进行煅烧，使用环式焙烧炉利用天然气作为燃料对生阳极进行焙烧，煅烧时石油焦中排出的挥发分经挥发分通道进入火道的1、2、3、4等层，与空气进行混合燃烧间接加热原料。
石油焦中挥发分主要成分是碳氢化合物，空气中含有氧气和氮气的比例分别为21％、78％，为保证挥发分充分燃烧，需要持续不断地将空气送入火道内与高温挥发分接触燃烧，高温下过量的氧气和氮气会发生反应生成氮氧化物。煅烧炉火道温度控制在1250-1350℃左右，而料罐内原料石油焦煅烧温度比火道温度低100℃左右，这一煅烧温度下，石油焦排出的主要是单质硫，而不同硫含量的石油焦随煅烧温度增加，硫排出的程度有很大差异，石油焦硫含量越高，硫排出量越大，中、低硫石油焦硫排出量非常少。这些硫会在挥发分燃烧过程中与氧气结合燃烧形成二氧化硫随煅烧烟气进入烟道。
阳极焙烧过程中主要使用天然气进行加热，天然气是一种清洁能源，主要成分为甲烷，燃烧主要产物为水和二氧化碳。每立方天然气燃烧需要约十方空气，若天然气其燃烧过程中有过量氧气存在，则在天然气燃烧过程高温环境中助燃空气中的氧气和氮气发生反应，生成氮氧化物，排放到烟气中对环境造成污染。
因此，需要对上述的技术缺陷进行改进，发明一种能够对煅烧过程中石油焦排放出的硫最大限度的以单质硫回收利用以此降低不同硫含量混合掺配煅烧导致的大量二氧化硫排放问题。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种能够最大程度地降低不同硫含量混合掺配煅烧导致的大量二氧化硫排放问题的预焙阳极生产过程超低排放的工艺。
本发明的预焙阳极生产过程超低排放的工艺是通过下述的技术方案来解决以上的技术问题的：
预焙阳极生产过程超低排放的工艺，该工艺的步骤具体如下：
(1)取高硫石油焦，将其破碎至粒度小于50mm；高硫石油焦含硫量为7-8％，挥发分含量为9-12％；
(2)将(1)中破碎后的高硫石油焦输送至二段式高温煅烧炉上部的第一段罐式煅烧炉进行第一段高温煅烧，同时通入空分装置输送过来的氧气，高硫石油焦在自身含有的挥发分的条件下燃烧，控制煅烧温度使其缓慢升温煅烧至最高温800-900℃，以排出石油焦中的绝大部分挥发分；
煅烧后的剩余物进入第二段高温煅烧炉于1500-1600℃下煅烧，高硫石油焦中的硫从高硫石油焦中以单质形态排出，进入回收装置，以单质硫形态回收利用；经过二段煅烧后的石油焦记作石油焦A；
二段式煅烧时上部罐式煅烧中产生二氧化硫、氮氧化物气体排放后进入净化系统进行处理；
(3)预焙阳极生产使用的低硫石油焦采用罐式煅烧炉于1250-1350℃下煅烧获得石油焦B，与步骤(2)中二段式煅烧生产的石油焦A混合掺配，获得石油焦C；
石油焦B与石油焦A的混合的重量比为，1:1或3：2或7:3或4：1；
掺配好的煅烧石油焦C通过成型破碎，然后筛分成粗粒径、中粒径、细粒径、粉料粒径这四种规格，粗粒径、中粒径、细粒径、粉料粒径的规格分别是：3-6mm但不包含3mm，1-3mm但不包含1mm，0-1mm但不包含0mm；
按照粗粒径26-28份、中粒径22-24、细粒径9-11、粉料39-41的重量份数混合，得混合好的物料；
加入重量百分比为15-16％的液体沥青到混合好的物料中，混捏，成型，焙烧，制备生阳极；
将生阳极装入焙烧炉内，周围以填充料保护，焙烧时火道温度控制在1180℃，采用专用燃烧装置进行焙烧，并且通入空分装置输送的氧气，使氧气与燃料的充分混合燃烧，得成品阳极。
空分装置通过管道分别与二段式煅烧炉和专用燃烧装置相连接，空分装置中的氧气分别输送至二段式煅烧炉和专用燃烧装置。
二段式煅烧炉的结构如下：
包括上部的罐式煅烧炉的炉体Ⅰ，炉体Ⅰ的上顶部有两个下料口；
下料口下部有两个下料通道；两个下料通道的下部分别有石墨电极，石墨电极下方是高温炉的炉体II，炉体II外部有冷却水套，炉体II下部有排料口；
二段式煅烧炉的炉体的下方有炉体支架支撑二段式煅烧炉；
在下料通道的侧面连通有硫及微量元素排出的排放口。
专用的燃烧装置包括燃料器，燃料器包括燃料外管和位于燃料外管中的燃料内管；在燃料外管的上部外侧有底座，底座上方有压盖及配风机构；压盖及配方机构中间有燃气接管穿过并通向燃料内管；燃气接管的上端通向燃氧比分配器；在压盖及配风机构上有左右对称设置的两个进氧孔；
燃氧外管内部与燃氧内管外部之间有环形的氧气分散挡片，氧气分散挡片上分布着多个小孔，相邻小孔之间的间距相等。
石油焦A中的硫含量为7.8％。
(3)中从空分装置输送至专用燃烧装置中的氧气纯度为99％以上，与燃气的的体积重量百分比为2:1。
氧气分散挡片上所有的小孔形状和大小均相同。
本发明的原理如下：
原料石油焦煅烧过程中，涉及利用不同煅烧炉对不同硫含量石油焦进行分类煅烧，低硫石油焦采用罐式煅烧炉煅烧，中、高硫焦使用高温炉单独煅烧，以实现煅烧过程中石油焦排放出的硫80％左右以单质硫的形式回收利用，最大程度地降低不同硫含量混合掺配煅烧导致的大量二氧化硫排放问题，并且也能降低罐式煅烧炉煅烧高硫石油焦排出硫对罐壁硅砖的腐蚀，延长炉体使用寿命；为了分离空气中的氧气和氮气，制取高氧含量助燃空气，减少燃烧过程中氮气的参与，利用空分装置将空气中的氧气和氮气分离，将氧气输送到罐式煅烧炉，通过空气闸板进入火道，根据火道内温度要求，自动调节喷入火道内的空气量，确保从而大大降低了挥发分在火道内燃烧过程生成氮氧化物。
生阳极焙烧过程中，使用天然气作为燃烧进行燃烧，由下式：
CH4+2O2＝CO2+2H2O
由上式可知，每方天然气完全燃烧需要两立方的氧气。将空分装置生成的氧气输送到焙烧炉燃烧架，焙烧时，采用新型智能氧燃最佳配比适配燃烧装置能根据天然气输出量，将适量氧气供给到燃烧器，使两者在燃烧过程中充分混合燃烧，降低使用火道中空气的使用，从而最大程度降低氮气和氧气在高温下生成氮氧化物的机会，实现焙烧烟气中氮氧化物的较低排放。通过上述过程，将极大地降低预焙阳极生产过程烟气中二氧化硫和氮氧化物生成，实现超低排放，从而仅有预焙阳极生产过程烟气产生的少量SO2、氮氧化物经过脱硫脱硝系统处理，也减轻了净化处理能力及处理产物的的产生，实现煅烧炉、焙烧炉生产过程排放出的烟气中的二氧化硫、氮氧化物、颗粒物实现超低排放，平均降幅可达50％以上。
本发明的有益效果在于，采用了本发明的工艺以及专用的设备，能够对煅烧过程中石油焦排放出的硫最大限度的以单质硫回收利用以此降低不同硫含量混合掺配煅烧导致的大量二氧化硫排放问题。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为专用的燃烧装置的结构示意图；
图3为燃烧器内部的氧气分散挡片的结构示意图；
图4为二段式煅烧炉的结构示意图；
图5为空分装置与二段式煅烧炉以及专用燃烧装置的连接关系图；
图中，101—空分装置，102—二段式煅烧炉，103—专用燃烧装置；1—下料口，2—罐式煅烧炉的炉体Ⅰ，3—石墨电极，4—高温炉的炉体II，5—冷却水套，6—排料口，7—炉体支架，8—排放口，9-燃料外管，10-燃料内管，11-底座，12-压盖及配风机构，13-燃气接管，14-进氧孔，15-氧气分散挡片，16-燃氧比分配器，17-小孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式来对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不以此限制本发明。
实施例1
实施例1中的工艺流程图如附图1所示；
所用到的设备如下：二段式煅烧炉和专用的燃烧装置；
二段式煅烧炉；其结构如下：
包括上部的罐式煅烧炉的炉体Ⅰ2，罐式煅烧炉的炉体Ⅰ2的上顶部有两个下料口；
下料口1下部有两个下料通道；两个下料通道的下部分别有石墨电极3，石墨电极3下方是高温炉的炉体II4，高温炉的炉体II4外部有冷却水套，高温炉的炉体II4下部有排料口6，用于排放煅烧后的物料；
二段式煅烧炉的炉体的下方有炉体支架7支撑二段式煅烧炉；
在下料通道的侧面连通有排放口8，用于排放硫及微量元素。
专用的燃烧装置包括燃料器，燃料器包括燃料外管和位于燃料外管9中的燃料内管10；在燃料外管9的上部外侧有底座11，底座11上方有压盖及配风机构12；压盖及配风机构12中间有燃气接管13穿过并通向燃料内管10；燃气接管13的上端通向燃氧比分配器16；在压盖及配风机构4上有左右对称设置的两个进氧孔14；压盖与底座11配合连接，使燃料外管及内管等部件的位置相对固定，配风机构为常见的风机(在此不作重点描述，仅需要提供燃料燃烧所需的风即可)；
燃料外管9内部与燃料内管10外部之间有环形的氧气分散挡片15，氧气分散挡片15上分布着多个小孔17，相邻小孔17之间的间距相等，且所有的小孔17形状和大小均相同。
空分装置101通过管道分别与二段式煅烧炉102和专用燃烧装置103相连接，空分装置101中的氧气分别输送至二段式煅烧炉102和专用燃烧装置103。
预焙阳极生产过程超低排放的工艺，其具体步骤如下：
(1)取高硫石油焦，将其破碎至粒度小于50mm；高硫石油焦含硫量为7.8％左右，挥发分含量为11％左右；
(2)将(1)中破碎后的高硫石油焦输送至二段式高温煅烧炉上部的第一段罐式煅烧炉进行第一段高温煅烧，同时通入空分装置输送过来的氧气，高硫石油焦在自身含有的挥发分的条件下燃烧，控制煅烧温度使其缓慢升温煅烧至最高温850℃左右，以排出石油焦中的绝大部分挥发分；
从空分装置中输送的氧气与燃气的体积重量比例是2:1。
煅烧后的剩余物进入第二段高温煅烧炉于1550℃左右下煅烧，高硫石油焦中的80％的硫从高硫石油焦中以单质形态排出，进入回收装置，以单质硫形态回收利用；经过二段煅烧后的石油焦记作石油焦A；
二段式煅烧时上部罐式煅烧中产生二氧化硫、氮氧化物气体排放后进入净化系统进行处理；
(3)预焙阳极生产使用的低硫石油焦采用罐式煅烧炉于1300℃左右下煅烧获得石油焦B，与步骤(2)中二段式煅烧生产的石油焦A混合掺配，获得石油焦C；
石油焦B与石油焦A的混合的重量比为1:1；
掺配好的煅烧石油焦C通过成型破碎，然后筛分成粗粒径、中粒径、细粒径、粉料粒径这四种规格，粗粒径、中粒径、细粒径、粉料粒径的规格分别是：3-6mm但不包含3mm，1-3mm但不包含1mm，0-1mm但不包含0mm；
按照粗粒径27份、中粒径23份、细粒径10份、粉料40份的重量份数混合，得混合好的物料；
加入重量百分比为15％的液体沥青到混合好的物料中，混捏，成型，焙烧，制备生阳极；
将生阳极装入焙烧炉内，周围以填充料保护，焙烧时火道温度控制在1180℃，采用专用燃烧装置进行焙烧，并且通入空分装置输送的氧气，使氧气与燃料的充分混合燃烧，得成品阳极。
从空分装置输送至专用燃烧装置中的氧气与燃气的体积重量比为2:1。
经检测，煅烧石油焦C中的硫含量为0.6％左右；
(2)中产生的二氧化硫、氮氧化物气体的含量为34mg/m3，实现了超低排放。
实施例2
实施例2中的设备与实施例1同；
实施例2中，石油焦B与石油焦A的混合的重量比为3：2；其余与实施例1相同；
实施例3
实施例3中，石油焦B与石油焦A的混合的重量比为7:3；其余与实施例1相同；
实施例4
实施例4中，石油焦B与石油焦A的混合的重量比为4：1；其余与实施例1相同。
以下表格中，硫含量是指煅烧石油焦C中的硫含量；
(2)中产生的二氧化硫、氮氧化物气体的含量；
硫含量(％) 二氧化硫、氮氧化物气体含量(mg/m<sup>3</sup>)
实施例1 0.62 34.8
实施例2 0.63 34.6
实施例3 0.64 34.1
实施例4 0.66 34.9
从以上表格中的数据可以看出，实施例1-4中的硫含量以及二氧化硫、氮氧化物气体含量都较低，实现了超低排放，达到了本发明的目的。

Claims (6)

1.预焙阳极生产过程超低排放的工艺，其特征在于，
（1）取高硫石油焦，将其破碎至粒度小于50mm；高硫石油焦含硫量为7-8 %，挥发分含量为9-12%；
（2）将（1）中破碎后的高硫石油焦输送至二段式高温煅烧炉上部的第一段罐式煅烧炉进行第一段高温煅烧，同时通入空分装置输送过来的氧气，高硫石油焦在自身含有的挥发分的条件下燃烧，控制煅烧温度使其缓慢升温煅烧至最高温800-900℃，以排出石油焦中的绝大部分挥发分；
煅烧后的剩余物进入第二段高温煅烧炉于1500-1600℃下煅烧，高硫石油焦中的硫从高硫石油焦中以单质形态排出，进入回收装置，以单质硫形态回收利用；经过二段煅烧后的石油焦记作石油焦A；
二段式煅烧时上部罐式煅烧中产生二氧化硫、氮氧化物气体排放后进入净化系统进行处理；
（3）预焙阳极生产使用的低硫石油焦采用罐式煅烧炉于1250-1350℃下煅烧获得石油焦B，与步骤（2）中二段式煅烧生产的石油焦A混合掺配，获得石油焦C；
石油焦B与石油焦A的混合的重量比为，1:1或3：2或7:3或4：1；
掺配好的煅烧石油焦C通过成型破碎，然后筛分成粗粒径、中粒径、细粒径、粉料粒径这四种规格，粗粒径、中粒径、细粒径的规格分别是：
3-6mm但不包含3mm，1-3mm但不包含1mm，0-1mm但不包含0mm；
按照粗粒径26-28份、中粒径22-24、细粒径9-11、粉料39-41的重量份数混合，得混合好的物料；
加入重量百分比为15-16%的液体沥青到混合好的物料中，混捏，成型，焙烧，制备生阳极；
将生阳极装入焙烧炉内，周围以填充料保护，焙烧时火道温度控制在1180℃，采用专用燃烧装置进行焙烧，并且通入空分装置输送的氧气，使氧气与燃料的充分混合燃烧，得成品阳极；
所述的专用的燃烧装置包括燃料器，燃料器包括燃料外管和位于燃料外管中的燃料内管；在燃料外管的上部外侧有底座，底座上方有压盖及配风机构；压盖及配风机构中间有燃气接管穿过并通向燃料内管；燃气接管的上端通向燃氧比分配器；在压盖及配风机构上有左右对称设置的两个进氧孔；
燃氧外管内部与燃氧内管外部之间有环形的氧气分散挡片，氧气分散挡片上分布着多个小孔，相邻小孔之间的间距相等。
2.如权利要求1所述的一种预焙阳极生产过程超低排放的工艺，其特征在于，空分装置通过管道分别与二段式煅烧炉和专用燃烧装置相连接，空分装置中的氧气分别输送至二段式煅烧炉和专用燃烧装置。
3.如权利要求1所述的一种预焙阳极生产过程超低排放的工艺，其特征在于，二段式煅烧炉的结构如下：
包括上部的罐式煅烧炉的炉体Ⅰ，炉体Ⅰ的上顶部有两个下料口；
下料口下部有两个下料通道；两个下料通道的下部分别有石墨电极，石墨电极下方是高温炉的炉体Ⅱ，炉体Ⅱ外部有冷却水套，炉体Ⅱ下部有排料口；
二段式煅烧炉的炉体的下方有炉体支架支撑二段式煅烧炉；
在下料通道的侧面连通有硫及微量元素排出的排放口。
4.如权利要求1所述的一种预焙阳极生产过程超低排放的工艺，其特征在于，石油焦A中的硫含量为7.8%。
5.如权利要求1所述的一种预焙阳极生产过程超低排放的工艺，其特征在于，（3）中从空分装置输送至专用燃烧装置中的氧气纯度为99%以上，氧气与燃气的体积比为2:1。
6.如权利要求1所述的一种预焙阳极生产过程超低排放的工艺，其特征在于，氧气分散挡片上所有的小孔形状和大小均相同。
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