CN110127648B - 一种闭路调节回转窑煅烧针状焦的工艺及烟气处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种闭路调节回转窑煅烧针状焦的工艺及烟气处理系统，该工艺包括：设定回转窑窑尾温度、窑尾压力、窑头温度和窑头压力，并在窑头处通入焦化干气；投料、煅烧，控制煅烧温度；煅烧后的针状焦经冷却窑冷却后经斗提进煅后仓，收集并检测；该系统中，回转窑窑尾的烟气出口与积灰室连接，积灰室的烟气出口与沉灰室连接，沉灰室的烟气出口与余热锅炉连接，余热锅炉与脱硫脱硝塔连接；窑头与冷却窑连接，冷却窑的烟气出口与除尘装置连接，除尘装置的烟气出口与积灰室的烟气入口连接。利用该工艺对针状焦煅烧，具有收率高、煅后粒度均匀的优点；该系统具有设计合理、使用方便、设备数量少且可有效减少处理成本、避免大气污染的优点。

Description

一种闭路调节回转窑煅烧针状焦的工艺及烟气处理系统
技术领域
本发明涉及针状焦煅烧技术领域，具体涉及一种闭路调节回转窑煅烧针状焦的工艺及烟气处理系统。
背景技术
针状焦是一种生产超高功率电极、特种碳素材料、碳纤维等高端碳素制品的原料，随着优异性能的应用，针状焦的生产量也在逐渐增加。使用回转窑对针状焦煅烧，产生的烟气主要分两路进行处理：一路是回转窑烟气处理，即烟气在回转窑尾部对原料进行预热，预热后的烟气经过处理后排出；另一路是烟气进入冷却窑进行处理后排出；在实际的使用过程中，以上处理过程主要存在以下问题：一是两路烟气处理增加了许多设备，导致投资成本高；二是冷却窑的烟气未经脱硫脱硝直接排放进入大气，造成了大气的污染。
针状焦主要用于超高功率石墨电极的制备，目前市场需求紧俏，用于针状焦煅烧工艺以回转窑和罐式炉工艺为主，然而这些煅烧工艺并不能满足市场需求，如回转窑煅烧工艺中，存在针状焦收率较低如收率一般为70-75％、煅后焦粒度较差等问题；虽然罐式炉煅烧工艺能够解决煅后粒度小的问题，但其存在加工量低如单罐加工能力75-80kg/h，跟不上市场的需求量、煅烧质量不均匀如边罐和中间、炉前和炉后真密度相差约0.05-0.1g/cm3、操作环境差和投资成本大等缺点，因此，新的煅烧工艺提高针状焦的产量和粒度均匀性具有重要的意义。
传统回转窑煅烧工艺如下：生焦由下料溜管从常温迅速进入到1200℃的窑体内，时间只需要几秒钟，然后随着窑体转动，到达煅烧带，继续转到窑头进入冷却窑，在冷却窑内喷水直接冷却。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种闭路调节回转窑煅烧针状焦的工艺及烟气处理系统，利用该煅烧针状焦的工艺对针状焦煅烧，具有针状焦收率高、煅后粒度均匀的优点，经实践使用统计，针状焦收率达到75～85％；煅后按照针状焦粒度进行统计，粒度在1mm以下的针状焦的量小于5％，粒度在12mm以上的针状焦的量在15～20％之间；针状焦的真密度在2.135～2.145g/cm3；该烟气处理系统具有设计合理、使用方便、系统中设备数量少且可有效减少处理成本、避免大气污染的优点。
本发明的技术方案如下：
一种闭路调节回转窑煅烧针状焦的工艺，过程如下：
(1)在回转窑窑头处通入焦化干气，点火开车，按烘炉升温曲线工作至设定窑尾温度范围为750～850℃，窑尾压力范围为-20～-50Pa，设定窑头温度范围为1100～1400℃，窑头压力范围为-5～-20Pa；
(2)将针状焦生焦由煅前仓经下料溜管投入回转窑窑尾，针状焦由窑尾至窑头逐渐升温煅烧，控制物料在回转窑炉内停留2～4h，煅烧过程中，控制回转窑内煅烧段的温度为1380～1450℃；
(3)煅烧后的针状焦自回转窑进入冷却窑内，经冷却窑冷却后经斗提进煅后仓，并进行收率、粒度和真密度检测；
通过对窑尾和窑头的压力进行设置，使窑头和窑尾之间保持压差，使窑尾经窑尾加热产生的挥发分不被抽到积灰室而在煅烧带燃烧，同时回转窑内的气体处于联动状态，减少燃料气的使用，延长煅烧带的长度，增加冷却带长度，降低烧损，保证煅后成品针状焦的真密度。
优选的，在上述煅烧针状焦工艺的步骤(1)中，控制回转窑窑尾温度范围为790～810℃，窑尾压力为-35Pa；控制窑头温度为1250℃，窑头压力为-13Pa。
用于上述闭路调节回转窑煅烧针状焦工艺的烟气处理系统，包括回转窑、积灰室、沉灰室、冷却窑、除尘装置、余热锅炉和脱硫脱硝塔；
所述回转窑窑尾的烟气出口与积灰室的烟气入口连接，积灰室的烟气出口与沉灰室连接，沉灰室的烟气出口与余热锅炉连接，余热锅炉的烟气出口与脱硫脱硝塔连接；
所述回转窑的窑头与冷却窑连接，回转窑内生产的针状焦进入冷却窑内，在冷却窑内经冷水喷淋，产生的低温烟气自冷却窑的烟气出口与除尘装置的入口连接，除尘装置的烟气出口与积灰室的烟气入口连接，除尘装置对冷却窑产生的低温烟气进行除尘，并将冷却窑产生的低温烟气与积灰室内的高温烟气混合，一方面对自积灰室进入窑尾的物料进行低温预热，防止物料直接进入高温窑尾时产生炸裂等现象，影响针状焦的质量；
积灰室和沉灰室的设置，既可以对进入窑尾的物料进行低温预热，避免物料的温度迅速上升，又可以将窑尾排出的高温烟气与除尘装置排出的低温烟气混合，降低高温烟气的温度，通过将混合后的气体与余热锅炉连接，增加混合气体的利用率，提高热量的充分利用，达到节能的目的；将自余热锅炉烟气出口排出的烟气通入脱硫脱硝塔进行脱硫、脱硝处理，达到排放标准后，排入大气；对排入大气内的气体进行检测，结果为：烟尘量小于2.0mg/Nm3，硫化物小于10mg/Nm3，氮氧化物小于25mg/Nm3，完全符合当下环保高标准严要求的排放指标，达到环保的目的。
优选的，在除尘装置与积灰室的连接管路上设有引风机，引风机将除尘装置的烟气引入积灰室内，在促进烟气流通的顺畅性和持续性的同时，可促进对物料预热的进行，增加积灰室内高温烟气和低温烟气的混合，便于对高温烟气快速降温。
优选的，为更进一步的降低进入积灰室内的烟气温度，在引风机与积灰室的连接管路上设有空冷器。
优选的，所述除尘装置为旋风分离器。
优选的，所述旋风分离器的下料段设有气动敲击器，便于对旋风分离器沉积的灰尘进行排空和清理。
为进一步提高进入大气内的烟气质量，减少烟气内部的烟尘含量，在脱硫脱硝塔与大气的连通管路上设有布袋除尘器。
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明提供的闭路调节回转窑煅烧针状焦的工艺具有易于操作和控制，便于广泛推广应用的优点，且在使用过程中，充分利用了针状焦生焦的挥发性气体作为燃料气，充分利用资源，节约燃料气的额外投入和使用。
2、利用该煅烧针状焦的工艺对针状焦煅烧，具有针状焦收率高、煅后粒度均匀的优点，经实践使用统计，针状焦收率达到75～85％；煅后按照针状焦粒度进行统计，粒度在1mm以下的针状焦的量小于5％，粒度在12mm以上的针状焦的量在15～20％之间；针状焦的真密度在2.135～2.145g/cm3。
3、通过将除尘装置的烟气出口与积灰室的烟气入口连接，既可以实现将自回转窑窑尾排出的烟气与自冷却窑排出的烟气进行混合，而对排自回转窑窑尾的烟气进行降温，又可以使烟气统一收集、统一治理，形成了一个尾气产生及回收的闭路循环，节省了大量的设备，降低了尾气处理成本，同时，还可以自积灰室进入窑尾的物料进行低温预热，避免物料温度突然骤变，提高针状焦成品质量；通过将混合后的气体与余热锅炉连接，增加混合气体的利用率，提高热量的充分利用，达到节能的目的；将自余热锅炉烟气出口排出的烟气通入脱硫脱硝塔进行脱硫、脱硝处理，达到排放标准后，排入大气；对排入大气内的气体进行检测，结果为：烟尘量小于2.0mg/Nm3，硫化物小于10mg/Nm3，氮氧化物小于25mg/Nm3，完全符合当下环保高标准严要求的排放指标，达到环保的目的；通过上述设置，使该烟气处理系统具有设计合理、使用方便、系统中设备数量少且可有效减少处理成本、避免大气污染的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为烟气处理系统的结构示意图。
图中，1-回转窑，2-积灰室，3-沉灰室，4-冷却窑，5-旋风分离器，6-余热锅炉，7-脱硫脱硝塔，8-引风机，9-空冷器，10-气动敲击器，11-布袋除尘器。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种闭路调节回转窑煅烧针状焦的工艺，过程如下：
(1)在回转窑窑头处通入焦化干气，通入焦化干气的气量为180m3/h.T，点火开车，按烘炉升温曲线工作至设定窑尾温度范围为790～810℃，窑尾压力为-35Pa，设定窑头温度范围为1200～1300℃，窑头压力为-13Pa；
通过将窑头和窑尾之间保持有22Pa的压力，使自窑尾向窑头前移的物料产生的挥发性成分不被抽到积灰室而滞留在煅烧带燃烧，充分利用物料自身的挥发成分，降低燃料气的消耗，拉长煅烧带，保证煅后针状焦的真密度；窑头温度的控制，使针状焦有足够的长度降低煅后焦的温度，为冷却窑的冷却减轻负荷，还可以保障煅后焦的强度和粒度，避免煅后焦高温急冷造成的炸焦破坏煅后焦的颗粒度和强度；
(2)将针状焦生焦由煅前仓经下料溜管投入回转窑窑尾，针状焦由窑尾至窑头迅速升温煅烧，控制物料在回转窑炉内停留2～4h，控制回转窑煅烧段的温度为1400℃；
(3)煅烧后的针状焦自回转窑进入冷却窑内，经冷却窑冷却后经斗提进煅后仓，并进行收率、粒度和真密度检测。
实施例2
一种闭路调节回转窑煅烧针状焦的工艺，过程如下：
(1)在回转窑窑头处通入焦化干气，通入焦化干气的气量为170m3/h.T，点火开车，按烘炉升温曲线工作至设定窑尾温度范围为750～790℃，窑尾压力为-20Pa，设定窑头温度范围为1100～1200℃，窑头压力为-5Pa；
(2)将针状焦生焦由煅前仓经下料溜管投入回转窑窑尾，针状焦由窑尾至窑头迅速升温煅烧，控制物料在回转窑炉内停留2～4h，控制回转窑煅烧段的温度为1450℃；
(3)煅烧后的针状焦自回转窑进入冷却窑内，经冷却窑冷却后经斗提进煅后仓，并进行收率、粒度和真密度检测。
实施例3
一种闭路调节回转窑煅烧针状焦的工艺，过程如下：
(1)在回转窑窑头处通入焦化干气，通入焦化干气的气量为190m3/h.T，点火开车，按烘炉升温曲线工作至设定窑尾温度范围为810～850℃，窑尾压力为-50Pa，设定窑头温度范围为1300～1400℃，窑头压力为-20Pa；
(2)将针状焦生焦由煅前仓经下料溜管投入回转窑窑尾，针状焦由窑尾至窑头迅速升温煅烧，控制物料在回转窑炉内停留2～4h，控制回转窑内的燃料气气量范围为160m3/h，煅烧段的温度为1380℃；
(3)煅烧后的针状焦自回转窑进入冷却窑内，经冷却窑冷却后经斗提进煅后仓，并进行收率、粒度和真密度检测。
采用实施例1-3提供的工艺对针状焦煅烧，针状焦生焦经下料溜管进入回转窑，在窑体转动过程中缓慢移动至窑头，针状焦由窑尾至窑头经历预热、煅烧、冷却，在炉内停留2～4h，同时由于窑体转动，针状焦在约20米的高温煅烧带中经不断摔打，使不结实的大块摔打成粒度不等的小块，提高了针状焦的耐磨性，在不断翻转的高温煅烧过程中，针状焦经充分的煅烧后其内部结构重排，经约15～20米冷却带缓冷降温后，进入冷却窑，经冷却窑喷淋直冷降温后，经斗提至筛分后进入煅后仓。通过对回转窑联动调节，使窑尾预热带温度保持在750～850℃左右，通过调整回转窑内部的风量，使煅烧带保持在回转窑中部，控制煅烧带的长度约为20米、窑尾至窑头温度由750～850℃逐渐升至1100～1400℃、窑头冷却带保持在1200～1050℃的温度区间15～20米的长度，缓冷煅后焦，使之进入冷却窑前体积逐渐收缩，温度缓慢降低，避免针状焦在体积膨胀疏松工况下进入冷却窑直冷后炸焦导致粒度、强度的破坏，最大程度的保持针状煅后焦的粒度和强度。
将实施例1-3获得的针状焦进行收率、粒度和真密度检测，并计算焦化干气的用量，结果如下：
Figure BDA0002032681250000081
通过上述表格可以看出，使用本发明提供的煅烧工艺对针状焦原料煅烧，获得的针状焦收率在75～85％之间，煅后按照针状焦粒度进行统计，粒度在1mm以下的针状焦的量小于5％，粒度在12mm以上的针状焦的量在15～20％之间；针状焦的真密度在2.135～2.145g/cm3之间。
实施例4
如图1所示，本发明提供了一种闭路调节回转窑的烟气处理系统，包括回转窑1、积灰室2、沉灰室3、冷却窑4、旋风分离器5、余热锅炉6和脱硫脱硝塔7；
所述回转窑1窑尾的烟气出口与积灰室2的烟气入口连接，积灰室2的烟气出口与沉灰室3连接，沉灰室3的烟气出口与余热锅炉6连接，余热锅炉6的烟气出口与脱硫脱硝塔7连接；
所述回转窑1的窑头与冷却窑4连接，回转窑1内生产的针状焦进入冷却窑4内，在冷却窑4内经冷水喷淋，产生的低温烟气自冷却窑4的烟气出口与旋风分离器5的入口连接，旋风分离器5的烟气出口与积灰室2的烟气入口连接，旋风分离器5对冷却窑4产生的低温烟气进行除尘，并将冷却窑4产生的低温烟气与积灰室2内的高温烟气混合，一方面对自积灰室2进入窑尾的物料进行低温预热，防止物料直接进入高温窑尾时产生炸裂等现象，影响针状焦的质量；
在旋风分离器5与积灰室2的连接管路上设有引风机8，引风机8将旋风分离器5的烟气引入积灰室2内，在促进烟气流通的顺畅性和持续性的同时，可促进对物料预热的进行，增加积灰室2内高温烟气和低温烟气的混合，便于对高温烟气快速降温；
为更进一步的降低进入积灰室2内的烟气温度，在引风机8与积灰室2的连接管路上设有空冷器9；
所述旋风分离器5的下料段设有两个气动敲击器10，便于对旋风分离器5沉积的灰尘进行排空和清理；
为进一步提高进入大气内的烟气质量，减少烟气内部的烟尘含量，在脱硫脱硝塔7与大气的连通管路上设有布袋除尘器11；
煅前仓内的物料自下料溜管进入窑尾，下料溜管在积灰室2内，积灰室2和沉灰室3的设置，既可以对进入窑尾的物料进行低温预热，避免物料的温度迅速上升，又可以将窑尾排出的高温烟气与旋风分离器5排出的低温烟气混合，降低高温烟气的温度，通过将混合后的气体与余热锅炉6连接，增加混合气体的利用率，提高热量的充分利用，达到节能的目的；将自余热锅炉6烟气出口排出的烟气通入脱硫脱硝塔7进行脱硫、脱硝处理，达到排放标准后，排入大气；对排入大气内的气体进行检测，结果为：烟尘量小于2.0mg/Nm3，硫化物小于10mg/Nm3，氮氧化物小于25mg/Nm3，完全符合当下环保高标准严要求的排放指标，达到环保的目的。

Claims (7)

1.一种闭路调节回转窑煅烧针状焦的工艺，其特征在于，用于该闭路调节回转窑煅烧针状焦工艺的烟气处理系统，包括回转窑、积灰室、沉灰室、冷却窑、除尘装置、余热锅炉和脱硫脱硝塔；
所述回转窑窑尾的烟气出口与积灰室的烟气入口连接，积灰室的烟气出口与沉灰室连接，沉灰室的烟气出口与余热锅炉连接，余热锅炉的烟气出口与脱硫脱硝塔连接；
所述回转窑的窑头与冷却窑连接，冷却窑的烟气出口与除尘装置的入口连接，除尘装置的烟气出口与积灰室的烟气入口连接；
该闭路调节回转窑煅烧针状焦的工艺过程如下：
（1）在回转窑窑头处通入焦化干气，点火开车，按烘炉升温曲线工作至设定窑尾温度范围为750~850℃，窑尾压力范围为-20~-50Pa，设定窑头温度范围为1100~1400℃，窑头压力范围为-5~-20Pa；
（2）将针状焦生焦由煅前仓经下料溜管投入回转窑窑尾，针状焦由窑尾至窑头逐渐升温煅烧，控制物料在回转窑炉内停留2~4h，煅烧过程中，控制回转窑内煅烧段的温度为1380~1450℃；
（3）煅烧后的针状焦自回转窑进入冷却窑内，经冷却窑冷却后经斗提进煅后仓，并进行收率、粒度和真密度检测。
2.如权利要求1所述的闭路调节回转窑煅烧针状焦的工艺，其特征在于，在步骤（1）中，控制回转窑窑尾温度范围为790~810℃，窑尾压力为-35Pa；控制窑头温度为1200~1300℃，窑头压力为-13Pa。
3.如权利要求1所述的闭路调节回转窑煅烧针状焦的工艺，其特征在于，在除尘装置与积灰室的连接管路上设有引风机。
4.如权利要求1所述的闭路调节回转窑煅烧针状焦的工艺，其特征在于，在引风机与积灰室的连接管路上设有空冷器。
5.如权利要求1所述的闭路调节回转窑煅烧针状焦的工艺，其特征在于，所述除尘装置为旋风分离器。
6.如权利要求5所述的闭路调节回转窑煅烧针状焦的工艺，其特征在于，所述旋风分离器的下料段设有气动敲击器，所述气动敲击器设有两个。
7.如权利要求1所述的闭路调节回转窑煅烧针状焦的工艺，其特征在于，在脱硫脱硝塔与大气的连通管路上设有布袋除尘器。
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Denomination of invention: A closed circuit regulating process for calcining needle coke in rotary kiln and its flue gas treatment system

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Granted publication date: 20210831

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Pledgor: Shandong Yida New Material Co.,Ltd.

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