CN212253711U - 清洁型碳素制品焙烧炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及焙烧炉技术领域，具体涉及一种清洁型碳素制品焙烧炉，包括：焙烧炉主体，所述焙烧炉主体由多个炉室构成，并且各个所述炉室的腔体内设有多个料箱；挥发份引出装置和排烟管路，各个所述炉室分布在挥发份引出装置和所述排烟管路的两侧；加热火道，所述加热火道设置在各个所述料箱两侧和底部，由异形耐火砖砌筑而成；横墙，所述横墙由标准耐火砖砌筑在料箱的端部；联通火道，所述联通火道设置在所述焙烧炉主体的两端；集气炉盖设置在各个所述炉室顶部，通过挥发份引出软管与挥发份引出装置的接口连通。本实用新型解决了现有常见焙烧炉焙烧碳素生制品时逸出的挥发份无法单独回收，烟气中沥青焦油含量高、环境污染严重的难题。

Description

清洁型碳素制品焙烧炉

技术领域

本实用新型涉及焙烧炉技术领域，具体涉及一种清洁型碳素制品焙烧炉。

背景技术

碳素产品的生制品焙烧是热处理过程，将成型后的碳素生坯制品按工艺生产要求放置在焙烧炉料箱内，在生坯制品的周围装填6mm以下粒度的冶金焦(或石油焦)粉作为保护介质(填充料)，在隔绝空气的条件下按一定的温度制度进行高温热处理，使生坯制品内的粘结剂沥青结焦炭化，并将骨料颗粒固结在一起的工艺处理过程。

目前，国内外冶金碳素产品、铝用碳素产品和特种碳素(石墨)产品生产的生坯制品焙烧广泛采用带盖环式焙烧炉(瑞德哈姆炉)、敞开式焙烧炉和车底式焙烧炉，但上述常见的焙烧炉都存在这样或那样的缺点，例如：

带盖环式焙烧炉(瑞德哈姆炉)的缺点：

1)、炉体结构缺陷：带盖环式焙烧炉分为有火井和无火井两种结构形式，在有火井的焙烧炉中，燃料在火井内初步燃烧后返到炉盖下进一步燃烧，高温烟气是从炉盖下部空间内经料箱周边的格子砖中孔流向焙烧炉底部加热烟道(六面加热)，但由于烟气在格子砖中孔内的流速较低，致使焙烧炉料箱上、下温差较大(高达300℃左右)，在高温焙烧阶段需要较长的恒温时间以保证料箱上下温度趋于一致，能耗较高。

2)、生坯加热过程中，生坯内的粘结剂煤沥青由于蒸馏、分解等物理化学反应，约有30～40％煤沥青在250～600℃温度区间以气态挥发份逸出直接排入炉室顶部烟气，由于挥发份的燃点(约650～700℃)高于挥发份排出时加热炉室烟气温度，挥发份无法在逸出时直接燃烧，随烟气气流经低温预热炉室排出。经检测带盖环式焙烧炉烟气中的沥青焦油含量为200～300mg/m³，因烟气中的沥青焦油含有致癌物质(苯并苾)，世界各国对含沥青焦油烟气的排放均有严格的限制，而且目前国际上对含有沥青焦油烟气普遍认可的净化处理措施除介质吸附和高温焚烧的办法外尚无更好的方法，对焙烧烟气的处理欧美国家普遍采用焚烧法，我国基本上采用喷淋+电捕的方法净化含沥青焦油烟气，效果不太理想，设备使用一年后烟气中的沥青焦油含量均高于50mg/m³(我国现行标准沥青焦油的允许排放量为20mg/m³,现在许多环保设备公司均采用2套电捕焦油器交替使用、清理的设备配置方案)，碳素制品生产焙烧炉烟气已成为该行业的最大环境污染源。

3)、由于炉盖下部空间直接作为高温烟气的流通通道，对炉盖和炉体上表面之间的密封要求较高，若密封不严冷空气直接进入炉内，造成炉室阻力过大将影响系统加热效果。从而制约了加热运转炉室的数量(加热运转炉室数量越多、低温炉室炉盖下的负压越大、密封难度越高)，限制了焙烧炉生产能力的提高。

4)、由于炉盖耐温温度和结构尺寸的限制，使得每个炉室内设置的料箱数量不可能无限增加，每个炉室的制品装炉数量相对于敞开式焙烧炉较少。

敞开式焙烧炉的缺点：

1)、炉体结构缺陷：敞开式焙烧炉加热火道在料箱两侧(两面加热)、炉底、炉顶面和端面不加热，当料箱宽度超过750mm时，料箱底部等温线高度较大，高温焙烧阶段需要较长的恒温时间以保证料箱中心温度与两侧温度一致，在焙烧大规格碳素制品时能耗的增加幅度较大。

2)、在生坯加热过程中，生坯内的粘结剂煤沥青由于蒸馏、分解等物理化学反应，约有30～40％煤沥青在250～600℃温度区间以气态挥发份逸出通过火道砌砖缝隙排入火道(烟道)，由于挥发份的燃点(约650～700℃)高于挥发份排出时火道(烟道)温度，挥发份无法在逸出时直接燃烧，随烟气气流经低温预热炉室排出。经检测敞开式焙烧炉烟气中的沥青焦油含量为120～150mg/m3，因烟气中的沥青焦油含有致癌物质(苯并苾)，世界各国对含沥青焦油烟气的排放均有严格的限制，而且目前国际上对含有沥青焦油烟气普遍认可的净化处理措施除介质吸附和高温焚烧的办法外尚无更好的方法，对焙烧烟气的处理欧美国家普遍采用焚烧法，我国基本上采用喷淋+电捕的方法净化含沥青焦油烟气，效果不太理想，设备使用一年后烟气中的沥青焦油含量均高于50mg/m³(我国现行标准沥青焦油的允许排放量为20mg/m³，现在许多环保设备公司均采用2套电捕焦油器交替使用、清理的设备配置方案),碳素制品生产焙烧炉烟气已成为该行业的最大环境污染源。

3)、由于敞开炉火道侧墙砌砖立缝采用半抹灰或不抹灰的方式砌筑，在焙烧过程中气态挥发份和部分冷空气(通过填充料缝隙)通过火道砌砖缝隙进入火道(烟道)，大大增加了每个炉室火道的阻力。从而制约了加热运转炉室的数量(加热运转炉室数量越多、低温炉室火道的负压越大)，一般采用6～8室加热运转，加热炉室数量较少(相对于带盖环式焙烧炉)，在相同加热曲线的条件下，年生产的炉数较少(相对于带盖环式焙烧炉)。

4)、由于敞开炉火道侧墙砌砖立缝采用半抹灰或不抹灰的方式砌筑，部分填充料细粉被火道内的负压吸入，不仅加大了填充料的消耗，还大大增加了尾气中的烟尘含量，加重了烟气处理设施的净化难度。

车底式焙烧炉作为焙烧碳素产品生制品的热处理设施时，可以有效的避免上述带盖环式焙烧炉(瑞德哈姆炉)和敞开式焙烧炉的第1)和第3)项缺点，但能耗远远高于带盖环式焙烧炉(瑞德哈姆炉)和敞开式焙烧炉，且建设费用较高。

实用新型内容

本实用新型提供一种清洁型碳素制品焙烧炉，解决了现有常见焙烧炉焙烧碳素生制品时逸出的挥发份无法单独回收，烟气中沥青焦油含量高、环境污染严重的难题。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种清洁型碳素制品焙烧炉，包括：焙烧炉主体，所述焙烧炉主体由多个炉室构成，并且各个所述炉室的腔体内设有多个料箱；挥发份引出装置和排烟管路，各个所述炉室分布在所述挥发份引出装置和所述排烟管路的两侧；加热火道，所述加热火道设置在各个所述料箱两侧和底部，并由异形耐火砖砌筑而成，并且所述加热火道的高温烟气路径为曲折设置，所述加热火道的顶部设有用于密封的炉面块，所述炉面块上设有外加燃料喷入和测温测压设施插入接口；横墙，所述横墙由标准耐火砖砌筑在所述料箱的端部，并且所述料箱两侧加热火道的排烟接口和插板分别设置在所述横墙上；联通火道，所述联通火道设置在所述焙烧炉主体的两端，用于两个相邻所述炉室的所述加热火道的联通，所述联通火道为钢构主体，并且内衬由硅酸铝耐火纤维毯折叠块保温；所述集气炉盖设置在各个所述炉室顶部，通过挥发份引出软管与所述挥发份引出装置的接口连通。

优选的，任意所述加热火道截面呈分别对应所述料箱侧部及底部的“L”型结构；火道砌筑各个所述异形耐火砖四周设有用于相互配合的榫卯结构，并且相邻两个所述异形耐火砖之间的缝隙内填充高温耐火胶泥。

优选的，所述的集气炉盖为钢构设置，并且内衬由硅酸铝耐火纤维毯保温；所述集气炉盖下部设有与所述炉面块外部设施插入接口相联接的密封保温导管及导管固定支座，所述集气炉盖上部设有带阻断阀门和快速接头的氮气吹扫管路、带有密封罩的用于挥发份排出的快速接头以及用于监测炉盖下部气体压力的压力指示计。

优选的，所述的挥发份引出装置包括对应各个所述炉室的挥发份引出分管，各个所述挥发份引出分管设有引出接口和调节阀门，并通过所述挥发份引出软管与所述集气炉盖相联接。

优选的，挥发份引出装置还包括煤气排送风机，所述煤气排送风机设置在临近燃烧装置的机架上，并根据每个所述集气炉盖下部的压力数据调节每个所述炉室挥发份引出分管的调节阀门开度和煤气排送风机的排送量。

本实用新型有益效果：将碳素生制品在焙烧加热过程中排出的挥发份，即沥青焦油，在预热区和低温焙烧区通过专用引出装置抽出并送入高温焙烧区炉室火道作为燃料燃烧，不仅从根本上解决了目前碳素制品生产焙烧炉烟气中的沥青焦油对环境污染的难题，同时还可节省30～35％的外加燃料；

由于焙烧炉火道砖的榫卯联接结构形式和砌筑方式的改进，有效的阻断了加热火道和料箱之间的透气通路；制品加热方式与敞开式焙烧炉基本相同，但增加了料箱底部加热火道，且炉室顶部设计保温集气炉盖，料箱顶部的保温效果增强，可有效的控制料箱水平和上下温差在50℃以内；挥发份负压引出操作将保温集气罩内的料箱顶部形成微负压环境，上述措施将使每个炉室料箱火道的阻力大大降低，可以实现15个以上炉室加热运行。一台24室7料箱的清洁型碳素制品焙烧炉的生产能力与一台54室7料箱敞开式焙烧炉或一台36室7料箱带盖环式焙烧炉的生产能力相当。清洁型焙烧炉占地面积为敞开式焙烧炉或带盖环式焙烧炉设施的60％左右，建设投资为敞开式焙烧炉设施的70％左右、带盖环式焙烧炉设施的60％左右。

由于焙烧炉火道砖的榫卯联接结构形式和砌筑方式的改进，且炉室顶部设计保温集气炉盖，料箱顶部的保温效果增强；制品顶部填充料厚度最多按400mm即可满足生产工艺要求，填充料细粉损失和氧化损失量大大减少，每吨装炉品的焙烧填充料消耗小于15kg,为敞开式焙烧炉焙烧碳素制品填充料消耗的三分之一，带盖环式焙烧炉焙烧碳素制品填充料消耗的二分之一左右。

另外，清洁型焙烧炉结构简单，维修方便；清洁型焙烧炉设备控制系统主要由DCS来完成，计算机自动控制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本实用新型设备的平面布置图；

图2为本实用新型设备的侧视图；

图3为本实用新型设备的侧视图；

图4是本实用新型设备清洁型焙烧炉挥发份引出装置的平面布置图；

图5为本实用新型设备清洁型焙烧炉挥发份引出装置的侧视图。

图中：7.1-挥发份输送总管、7.2-挥发份接口分管、7.3-支架、

7.4-接口分管阻断蝶阀、7.5-联接软管、7.6-阻断蝶阀、

7.7-煤气排送风机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据图1、图2、图3、图4、图5所示，清洁型碳素制品焙烧炉，包括料箱1、加热火道2、横墙3、联通火道4、集气炉盖5、排烟烟道6、挥发份引出装置7、挥发份引出软管8。其中清洁型碳素制品焙烧炉的焙烧炉主体根据焙烧加热和制品冷却控制工艺制度设计20～26个炉室，每个炉室按工艺要求可设置5～8个料箱1；挥发份引出装置7和排烟烟道设置在焙烧炉的中部，焙烧炉室分布在挥发份引出装置7和排烟管路的两侧。而料箱1宽度和长度按照产品的规格设计，例如宽度：800～1500mm、长度：4500～6000mm，料箱1深度则根据装炉产品规格和装炉方案设计，例如料箱1深度为4500～6200mm，在料箱1两侧和底部设计有加热火道2，料箱1顶部设计有保温集气炉盖5；所述加热火道2设置在料箱1的两侧和底部，由异形耐火砖砌筑，高温烟气在加热火道内的流通路径根据料箱1长度设计为“W”或“WV”型的曲折设计，其目的是路径在焙烧炉主体范围内做到尽量的延长，加热火道2顶部设计有300mm厚炉面块，该炉面块可采用浇注料预制用于炉面密封，并在炉面块上设计有外加燃料喷入和测温测压设施插入接口；所述横墙3设置在料箱1的端部，为方便集气炉盖5的放置，将料箱1两侧加热火道2排烟接口和插板设置在横墙3上，加热烟气从预热区尾部炉室横墙3排烟接口经排烟装置、排烟烟道6排出至烟气净化设施进一步脱硫净化处理，横墙3主要由标准耐火砖砌筑；所述联通火道4设置在焙烧炉的两端，用于两侧炉室加热火道2高温烟气的联通，联通火道4设计为钢结构内衬硅酸铝耐火纤维毯折叠块保温，并且折叠块表面喷涂高温固化胶，联通火道的烟气温度为1300℃。所述集气炉盖5设置在炉室顶部，即料箱1和加热火道2的上部，通过挥发份引出软管8与挥发份引出装置7的接口分管7-2相联接。

加热火道2是料箱1侧部加热火道2与炉底加热火道2相通，呈“L”型结构；火道两侧每一块耐火砖四面均采用榫卯结构与相邻耐火砖联接，砌筑时平、立缝均需抹满高温耐火胶泥；加热火道的墙整体结构性好，变形量小，确保火道和料箱1之间密封不透气，火道的宽度根据料箱1装炉制品的数量和高温焙烧阶段加热强度所需的高温烟气量设计为530～620mm。

集气炉盖5同时具备收集焙烧加热时碳素生制品排出的挥发份和炉室顶部保温两项功能，集气炉盖采用钢结构制造内衬硅酸铝耐火纤维毯保温；集气炉盖5下部设有与加热火道顶部炉面块外部设施插入接口相联接的密封保温导管，及导管固定支座，集气炉盖上部设计有氮气吹扫管路，并且氮气吹扫管路带有阻断阀门和快速接头、挥发份排出接管，挥发份排出接管带有密封罩的快速接头，以及压力指示计用以监测炉盖下部气体压力，监测挥发份的排出量。

挥发份引出装置7在每一个炉室均设计有挥发份引出分管7-2，并在每个挥发份引出分管7-2上设计有引出接口和调节阀门，通过挥发份引出软管8与集气炉盖5相联接；煤气排送风机7-7设置在临近燃烧装置的机架上，根据检测的每个集气炉盖5下部压力数据调节每个炉室挥发份引出分管7-2的接口分管阻断蝶阀7-4的开度和煤气排送风机7-7的排送量，确保预热区和低温焙烧区炉室内焙烧制品排出的挥发份安全引出利用，节省焙烧生产工序能耗，降低焙烧炉尾气中的焦油含量在5mg/m³以下。

在开炉运行时，将待焙烧产品按工艺要求装入清洁型焙烧炉料箱1内，并在待焙烧产品周围充满填充料，即0.5～6mm的冶金焦、捣实后盖上集气炉盖5、联接集气炉盖5和挥发份引出装置7之间的挥发份引出软管8，检查确认清洁型焙烧炉烟道插板和挥发份引出分管7-2的接口分管阻断蝶阀7-4阻断蝶阀7-6处于关闭状态，等待进入生产线加热焙烧。

按预先设定的运行时间表，首先关闭焙烧加热控制系统排烟装置、高温烟气导出装置、低温烟气导出导入装置的排烟/鼓风机和烟气阻断阀门，将上述排烟装置、高温烟气导出装置、低温烟气导出导入装置向烟气流动方向移动一个炉室，该操作通过桥式起重机辅助完成。排烟装置、高温烟气导出装置、低温烟气导出导入装置移动完成后，打开烟气阻断阀门，启动排烟装置、高温烟气导出装置、低温烟气导出导入装置的排烟/鼓风机，根据确定的产品焙烧加热曲线调节高温烟气导出量和低温烟气入炉量，保证预热区、低温焙烧区的升温速度。

然后依次将高温焙烧区燃烧架、挥发份燃烧装置、恒温区燃烧架向烟气流动方向移动一个炉室，联接燃气供给软管和挥发份引出软管，根据产品焙烧加热曲线调节外加燃料的喷入量，保证高温焙烧区的升温速度和恒温区的加热温度。

最后移动热风抽出冷却装置，将热风抽出冷却装置向烟气流动方向移动一个炉室，调节冷却区热风抽出系统高温离心通风机的转速，调节冷却区产品的冷却强度，控制冷却区高温炉室的降温速度。

另外，在实际生产作业中，每个清洁型焙烧炉生产系统按焙烧加热工艺制度要求划分为预热区、低温焙烧区、高温焙烧区、恒温区、冷却区、装出炉操作区和维护维修七个区域，由20～26个炉室组成。完成清洁型焙烧炉的产品和填充料装炉、预热区、低温焙烧区加热及挥发份引出、高温焙烧区快速加热、恒温区加热均温、冷却区降温、产品和填充料出炉、维修检查等全过程生产操作。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种清洁型碳素制品焙烧炉，其特征在于，包括：

焙烧炉主体，所述焙烧炉主体由多个炉室构成，并且各个所述炉室的腔体内设有多个料箱；

挥发份引出装置和排烟管路，各个所述炉室分布在所述挥发份引出装置和所述排烟管路的两侧；

加热火道，所述加热火道设置在各个所述料箱两侧和底部，并由异形耐火砖砌筑而成，并且所述加热火道的高温烟气路径为曲折设置，所述加热火道的顶部设有用于密封的炉面块，所述炉面块上设有外加燃料喷入和测温测压设施插入接口；

横墙，所述横墙由标准耐火砖砌筑在所述料箱的端部，并且所述料箱两侧加热火道的排烟接口和插板分别设置在所述横墙上；

联通火道，所述联通火道设置在所述焙烧炉主体的两端，用于两个相邻所述炉室的所述加热火道的联通，所述联通火道为钢构主体，并且内衬由硅酸铝耐火纤维毯折叠块保温；

集气炉盖设置在各个所述炉室顶部，通过挥发份引出软管与所述挥发份引出装置的接口连通。

2.根据权利要求1所述的清洁型碳素制品焙烧炉，其特征在于：任意所述加热火道截面呈分别对应所述料箱侧部及底部的“L”型结构；各个所述异形耐火砖四周设有用于相互配合的榫卯结构，并且相邻两个所述异形耐火砖之间的缝隙内填充高温耐火胶泥。

3.根据权利要求2所述的清洁型碳素制品焙烧炉，其特征在于：所述的集气炉盖为钢构设置，并且内衬由硅酸铝耐火纤维毯保温；所述集气炉盖下部设有与所述炉面块外部设施插入接口相联接的密封保温导管及导管固定支座，所述集气炉盖上部设有带阻断阀门和快速接头的氮气吹扫管路、带有密封罩的用于挥发份排出的快速接头以及用于监测炉盖下部气体压力的压力指示计。

4.根据权利要求3所述的清洁型碳素制品焙烧炉，其特征在于：所述的挥发份引出装置包括对应各个所述炉室的挥发份引出分管，各个所述挥发份引出分管设有引出接口和调节阀门，并通过所述挥发份引出软管与所述集气炉盖相联接。

5.根据权利要求4所述的清洁型碳素制品焙烧炉，其特征在于：所述挥发份引出装置还包括煤气排送风机，所述煤气排送风机设置在临近燃烧装置的机架上，并根据每个所述集气炉盖下部的压力数据调节每个所述炉室挥发份引出分管的调节阀门开度和煤气排送风机的排送量。

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