CN203024576U - 一种新型碳素煅烧炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种包括炉体（2），其特征在于：在炉体（2）内设有加热仓（7）,加热仓（7）采用碳素内衬，加热仓（7）内设有上发热连接环（8）和下发热连接环（22），在上发热连接环（8）和下发热连接环（22）之间设有发热体（19），上发热连接环（8）和下发热连接环（22）分别连接石墨横梁（17）。本实用新型的煅烧炉，炉体采用碳素内衬，能够有效防止氟的腐蚀，抗高温，炉体通过预热仓对加热物料进行预热，节约热能。本实用新型的煅烧炉，可以对电解铝废料以及低品位的劣质石墨、煤和石油焦等各种碳素材料进行高温煅烧，进行脱硫、脱挥发分的处理，提高碳素材料的品质。

Description

一种新型碳素煅烧炉

技术领域

本实用新型涉及一种新型碳素煅烧炉，特别是一种快速除氟除硫的新型碳素煅烧炉。

背景技术

煅烧是碳素制品生产中的一个重要工序，其煅烧质量对制品的品质以及后续各工艺的技术指标有很大影响，是生产合格碳制品的重要保证。煅烧过程可使焦炭发生复杂的物理化学变化，排出挥发分、水分、提高致密度以及导电性，同时焦炭结构收缩，微观结构得到规整，结构缺陷得到弥补，生成优质煅后焦。目前成熟的碳素煅烧系统如石油焦煅烧系统均可以达到煅烧周期较短的要求，由于冷却，以及对碳素回收工业中氟化物的抗腐蚀性差等原因，其适应性以及产率较低。以广泛采用的石油焦回转窑煅烧炉为例，耐火材料采用Si₃N₄或SiC，热量送入回转窑体对碳粉进行煅烧，其冷却速度受到极大限制。同时在电解铝碳废料中，带有少量的氟化盐，在高温煅烧时形成氟化盐蒸气，和耐火材料反应变成SiF₄，导致窑头工作环境发生恶化，对最终的碳素产品质量很大的影响。

回转窑煅烧焦生产工艺是目前国内广泛采用的煅烧石油焦生产工艺，据不完全统计，我国已有回转窑煅烧焦厂43家，年产量约450万t，占国内总产量的56%。但在生产过程中，普遍存在能源消耗量大、烧损较大和产品质量不稳定等问题。以贵州铝厂为例，所使用的煅烧系统是一台规格为Φ2.2m×45m的煅烧回转窑，设计生产能力为6t/h，主要针对石油焦的煅烧工艺。回转窑窑头温度约为1200℃左右，窑尾没有快速冷却，煅烧之后的高温碳粉容易在空气中燃烧容易导致烧损，同时耐火内衬采用的是Si化合物耐火材料，不能有效的抗氟腐蚀。

国外的较为成熟的碳素煅烧炉技术，如美卓(METSO)炭素煅烧回转窑炉，由通体部分、支撑装置、传动装置、三次风装置、窑头罩、窑尾罩、窑头窑尾密封、挡轮等构成，耐火材料设置在筒体以及窑头窑尾罩内壁。通过后燃烧室燃烧，产生的高温气体从窑头送入窑体，但是高温气态流并没有将空气隔离，和固态流直接接触，在耐火衬板窑体内实现煅烧，同时实现了从窑头到窑尾的温度实现梯度变化，这样受到了高温限制，但是其仍不能做到抗氟腐蚀，同时也不能实现快速冷却，要实现高产量必须设计非常巨大的煅烧系统，其产率比较低。

同时，国内其他的碳素煅烧炉技术，在碳素煅烧时为了隔绝空气，普遍采用的火道方式，将焦和火道采用耐火材料隔开，气态流和固态流不直接接触，则极大的限制了其煅烧温度。

随着工业的发展，从废弃物中对碳素进行分离提纯，并进行煅烧成焦，实现废弃物再利用。同时针对碳素煅烧工艺优化，生产周期缩短，降低各项生产消耗指标，努力做到充分煅烧挥发分，同时减少烟气排放，降低环保设备的工作负荷和减少焦油的排放量，实现节能减排是非常有必要的。

本实用新型的申请人及发明人在2010年分别申请了电解铝废料分离提纯方法、专利号201010168303.6以及电解铝废料磁选方法、专利号201010168403.9，对电解铝废料的回收再利用进行了初步的试验和探索，并在所得的碳素材料（碳粉）基础上，于2011年研究并申请了以下专利：电解铝废料加工焦炭的方法及专用装置、申请号201110397026.0，一种炼铝碳素材料制备方法和装置及采用的原料、申请号201110419835.7等专利，对碳素材料的进一步加工进行了研究。申请人发现，所公开的技术中，所得的碳素材料制备碳素产品，需要先用沥青、焦油捏合、压型，工艺较为复杂，所用设备多，加热时间长，能耗大。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种新型碳素煅烧炉。能够对含氟、含硫碳素进行充分焦化煅烧，同时实现快速冷却的效果，并能够实现内胆抗氟腐蚀，抗高温，同时能够防止在高温下内胆被碳素还原，生产率高，有易于生产制造，成本低，不易损坏的优点，有效降低生产成本。

本实用新型的技术方案。新型碳素煅烧炉，包括炉体，在炉体内设有加热仓,加热仓采用碳素内衬，加热仓内设有上发热连接环和下发热连接环，在上发热连接环和下发热连接环之间设有发热体，上发热连接环和下发热连接环分别连接石墨横梁。

上述的新型碳素煅烧炉，炉体内从上到下依次设置进料口，预热仓，加热仓，快速冷却仓，卸料口。

上述的新型碳素煅烧炉，快速冷却仓下部设有冷风管阵列，冷风管阵列经过集流箱汇集热空气，通过管道输送到上部预热仓的分流箱，分流箱中的热空气管道贯穿预热仓，并汇集到另一侧的集流箱。

上述的新型碳素煅烧炉，在预热仓中设置防堵推料装置。

上述的新型碳素煅烧炉，石墨横梁的两端直径增大，并连接电缆。

上述的新型碳素煅烧炉，所述快速冷却仓的上段炉体外侧设有水冷系统。

上述的新型碳素煅烧炉，在加热仓底部设置两条支撑横梁，支撑横梁上安装有烟气管道，烟气管道贯穿加热仓，并在预热仓中对外排出。

上述的新型碳素煅烧炉，烟气管道道上设有排气口，排气口的孔由外到内沿管壁倾斜向上设置。

上述的新型碳素煅烧炉，所述上发热连接环和下发热连接环之间设有1层以上的发热体，发热体之间通过连接件进行连接。

上述的新型碳素煅烧炉，按重量计，所述上发热连接环、下发热连接环和发热体由70-100份碳加0-30份钛、镍、钨、钴、铪或硅的单质或者氧化物烧结而成。

本实用新型的煅烧炉，炉体采用碳素内衬，能够有效防止氟、硫的腐蚀，抗高温。炉体内的发热体，采用碳加钛、镍、钨、钴、铪或硅等材料制作，在高温下形成碳和各材料的碳化物的混合体，如碳和碳化钛的混合体，能够有效的抗氟、硫腐蚀，并且提高发热体的电阻率。发热体自身能够达到2500℃的高温，煅烧的碳素物料能够在2000℃左右高温下进行煅烧，快速的将碳素材料中的氟化盐和硫以及其它挥发分气化后除去，提高碳素产品的真密度，并且降低电阻。炉体中的冷风管阵列能够将煅烧后碳粉的余热进行回收，在预热仓对加热物料进行预热，在炉体上还有水冷保护系统，使得煅烧的物料从加热仓落到快速冷却仓内时，物料温度能降到1600℃以下，并在炉体停电或其他紧急情况下还能够对物料强制冷却，保护冷风管阵列。本实用新型的煅烧炉，可以对电解铝废料回收的碳粉直接进行高温煅烧，减少了掺和沥青、焦油捏合、压型的工艺，更加简单，而且与焙烧的炭块相比，碳粉颗粒小，升温快，在煅烧炉中采用流动式加热方式，物料从加热仓至上而下流动，通过防堵推料装置控制物料的通过量和通过速度，物料能够很快达到1700℃上的高温，使得硫和氟化盐气化而脱出。因此本实用新型的煅烧时间大大缩短，在10-20分钟即可完成，节约了大量的加热时间和电能。还能对高硫、低品位的劣质石墨、煤和石油焦等各种碳素材料进行高温煅烧，进行脱硫、脱挥发分的处理，提高碳素材料的品质。同现有技术相比，本实用新型具有煅烧温度高，结构简单，能够除去碳素材料中的硫、氟和挥发分，抗氟腐蚀等优点。

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图；

附图2为发热体的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的实施例1。新型碳素煅烧炉，如图1所示，制作炉体2，在炉体2内制作出加热仓7，加热仓7采用碳素内衬，加热仓7内设置上发热连接环8和下发热连接环22，在上发热连接环8和下发热连接环22之间连接发热体19，上发热连接环8和下发热连接环22分别连接石墨横梁17。上下的石墨横梁17分别连接电缆，作为正负极。

炉体2内从上到下依次设置进料口12，预热仓11，加热仓7，快速冷却仓4，卸料口21。预热仓11和快速冷却仓4可以利用煅烧后物料的余热，对煅烧前的物料进行预热。

余热利用结构如下：快速冷却仓4内安装冷风管阵列3，冷风管阵列3经过集流箱20汇集热空气，通过管道18输送到上部预热仓的分流箱14，分流箱14中的热空气管道13贯穿预热仓11，并汇集到另一侧的集流箱20。

在预热仓11中设置防堵推料装置15，用于控制预热仓11中物料的下移速度和量。

石墨横梁17的两端直径增大，并连接电缆16，降低电源连接端的电阻，石墨横梁17的两端的直径为石墨横梁17中间直径的1.5-3倍。

在快速冷却仓4的上段炉体2外侧设有水冷系统9。在炉体停电或其他紧急情况下对物料强制冷却，避免出现问题。

在加热仓7底部设置两条支撑横梁5，支撑横梁5上安装有烟气管道10，烟气管道10贯穿加热仓7，并在预热仓11中对外排出。

烟气管道10道上制作出排气口6，排气口6的孔由外到内沿管壁倾斜向上设置,孔的设置方式有利于防止加热物料逸出。

如图2所示，上发热连接环8和下发热连接环22之间安装1层以上的发热体19，发热体19之间通过连接件23进行连接。发热体19采用多层结构，能够增大加热区域的深度，连接件23能够提高发热体19的稳定性。连接件23与发热体19的材质相同。

本实施例中，按重量计，上发热连接环8、下发热连接环22和发热体19由70-100份碳加0-30份钛、镍、钨、钴、铪或硅的单质或者氧化物烧结而成。更好的配比是由80-90份碳加10-20份钛、镍、钨、钴、铪或硅的单质或者氧化物烧结而成。按照上述比例，先将碳粉与沥青、焦油混合制作成电极糊，再将碳加钛、镍、钨、钴、铪或硅的单质或者氧化物混合后，分别压型得到上发热连接环8、下发热连接环22和发热体19，在上发热连接环8、下发热连接环22上制作出槽口，分别通过1000-1200℃烧结定型，将发热体19安装在槽口内后，在槽口内填充石墨和沥青的混合物以固定，然后将上发热连接环8、下发热连接环22和发热体19在生产过程中加热至2000-2500℃工作，烧结成一体，得到碳及钛、镍、钨、钴、铪或硅的碳化物的复合材料。

上发热连接环8、下发热连接环22和发热体19也可以采用现有的石墨或发热陶瓷，以及其他电发热材料制作。

本实用新型的实施例2。新型碳素煅烧炉，如图1所示，制作炉体2，炉体2采用碳素内衬，炉体2外壁采用耐火保温材料，在炉体2内制作出加热仓7，加热仓7内设置上发热连接环8和下发热连接环22，在上发热连接环8和下发热连接环22之间连接发热体19，上发热连接环8和下发热连接环22分别连接石墨横梁17。上下的石墨横梁17分别连接电缆，作为正负极。

炉体2内从上到下依次设置进料口12，预热仓11，加热仓7，快速冷却仓4，卸料口21。预热仓11和快速冷却仓4可以利用煅烧后物料的余热，对煅烧前的物料进行预热。

本实施例中，按重量计，上发热连接环8、下发热连接环22和发热体19由80-90份碳加10-20份钛或氧化钛烧结而成。按照上述比例，将碳加钛或氧化钛混合后，分别压型得到上发热连接环8、下发热连接环22和发热体19，在上发热连接环8、下发热连接环22上制作出槽口，分别通过1000-1200℃烧结定型，将发热体19安装在槽口内后，在槽口内填充石墨和沥青的混合物以固定，然后将上发热连接环8、下发热连接环22和发热体19在炉体2内安装好，在生产过程中加热至2000-2500℃的工作温度，使得上发热连接环8、下发热连接环22和发热体19烧结成一体，得到碳及碳化钛的复合材料。其它炉体2的结构如实施例1。

本实用新型的实施例3。按重量计，上发热连接环8、下发热连接环22和发热体19由85份碳加15份氧化硅烧结而成。按照上述比例，将碳加氧化硅混合后，分别压型得到上发热连接环8、下发热连接环22和发热体19，在上发热连接环8、下发热连接环22上制作出槽口，分别通过1000-1200℃烧结定型，将发热体19安装在槽口内后，在槽口内填充石墨和沥青的混合物以固定，然后将上发热连接环8、下发热连接环22和发热体19在炉体2内安装好，在生产过程中加热至2000-2500℃的工作温度，使得上发热连接环8、下发热连接环22和发热体19烧结成一体，得到碳及碳化硅的复合材料。其它炉体2的结构如实施例1。炉体2的其它结构如实施例1。

本实用新型的实施例4。按重量计，将75份碳加25份铪混合后，分别压型得到上发热连接环8、下发热连接环22和发热体19，在上发热连接环8、下发热连接环22上制作出槽口，分别通过1000-1200℃烧结定型，将发热体19安装在槽口内后，在槽口内填充石墨和沥青的混合物以固定，然后将上发热连接环8、下发热连接环22和发热体19在炉体2内安装好，在生产过程中加热至2000-2500℃的工作温度，使得上发热连接环8、下发热连接环22和发热体19烧结成一体，得到碳及碳化铪的复合材料。其它炉体2的结构如实施例1。炉体2的其它结构如实施例1。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种新型碳素煅烧炉，包括炉体（2），其特征在于：在炉体（2）内设有加热仓（7）,加热仓（7）采用碳素内衬，加热仓（7）内设有上发热连接环（8）和下发热连接环（22），在上发热连接环（8）和下发热连接环（22）之间设有发热体（19），上发热连接环（8）和下发热连接环（22）分别连接石墨横梁（17）。

2.根据权利要求1所述的新型碳素煅烧炉，其特征在于：炉体（2）内从上到下依次设置进料口（12），预热仓（11），加热仓（7），快速冷却仓（4），卸料口（21）。

3.根据权利要求2所述的新型碳素煅烧炉，其特征在于：快速冷却仓（4）下部设有冷风管阵列（3），冷风管阵列（3）经过集流箱（20）汇集热空气，通过管道（18）输送到上部预热仓的分流箱（14），分流箱（14）中的热空气管道（13）贯穿预热仓（11），并汇集到另一侧的集流箱（20）。

4.根据权利要求2所述的新型碳素煅烧炉，其特征在于：在预热仓（11）中设置防堵推料装置（15）。

5.根据权利要求2所述的新型碳素煅烧炉，其特征在于：石墨横梁（17）的两端直径增大，并连接电缆(16)。

6.根据权利要求2所述的新型碳素煅烧炉，其特征在于：所述快速冷却仓（4）的上段炉体（2）外侧设有水冷系统（9）。

7.根据权利要求1所述的新型碳素煅烧炉，其特征在于：在加热仓(7)底部设置两条支撑横梁(5)，支撑横梁(5)上安装有烟气管道(10)，烟气管道(10)贯穿加热仓（7），并在预热仓(11)中对外排出。

8.根据权利要求6所述的新型碳素煅烧炉，其特征在于：烟气管道(10)道上设有排气口(6)，排气口(6)的孔由外到内沿管壁倾斜向上设置。

9.根据权利要求1所述的新型碳素煅烧炉，其特征在于：所述上发热连接环（8）和下发热连接环（22）之间设有1层以上的发热体（19），发热体（19）之间通过连接件（23）进行连接。

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