第三章煅烧工艺及设备炭素材料教学课件.pptx

3.1 3.1 原料预碎原料预碎v碳质原料块度过大，不仅在煅烧工序保证不了煅后料质量的碳质原料块度过大，不仅在煅烧工序保证不了煅后料质量的均一性，而且受到煅烧设备的限制，使加料和排料造成困难，均一性，而且受到煅烧设备的限制，使加料和排料造成困难，还会影响中碎设备的效率。因此碳质原料在煅烧前要预先破还会影响中碎设备的效率。因此碳质原料在煅烧前要预先破碎到碎到505070mm70mm左右的中等块度，以确保大小块料均能得到均左右的中等块度，以确保大小块料均能得到均匀的深度煅烧。匀的深度煅烧。v注意：原料破碎也不能过细，否则会造成粉料过多和增加煅注意：原料破碎也不能过细，否则会造成粉料过多和增加煅烧烧损量。烧烧损量。3.2 3.2 煅烧工艺煅烧工艺vv碳质原料在隔绝空气的条件下进行高温（碳质原料在隔绝空气的条件下进行高温（碳质原料在隔绝空气的条件下进行高温（碳质原料在隔绝空气的条件下进行高温（12001200120012001500150015001500）热处理）热处理）热处理）热处理的过程称为煅烧。的过程称为煅烧。的过程称为煅烧。的过程称为煅烧。煅烧是炭素生产的第一道热处理工序，煅烧使煅烧是炭素生产的第一道热处理工序，煅烧使各种碳质原料的结构和物理化学性质发生一系列变化。各种碳质原料的结构和物理化学性质发生一系列变化。v无烟煤和石油焦都含有一定数量的挥发份，需要进行煅烧。无烟煤和石油焦都含有一定数量的挥发份，需要进行煅烧。沥青沥青焦和冶金焦的成焦温度比较高（焦和冶金焦的成焦温度比较高（10001000以上），相当于炭素厂内以上），相当于炭素厂内煅烧炉的温度，可以不再煅烧，只需烘干水分即可。但如果沥青煅烧炉的温度，可以不再煅烧，只需烘干水分即可。但如果沥青焦与石油焦在煅烧前混合使用，则应与石油焦一起送入煅烧炉煅焦与石油焦在煅烧前混合使用，则应与石油焦一起送入煅烧炉煅烧。天然石墨和炭墨则不需要进行煅烧。烧。天然石墨和炭墨则不需要进行煅烧。3.2.1 3.2.1 原料煅烧的目的及指标控制原料煅烧的目的及指标控制v原料煅烧目的：原料煅烧目的：v（1 1）排除原料中的水分和挥发份）排除原料中的水分和挥发份 炭素原料通常都含有一定数量的挥发份，原料经过煅烧可排除其中炭素原料通常都含有一定数量的挥发份，原料经过煅烧可排除其中的挥发份，从而提高原料的固定碳含量。炭素原料一般都含有的挥发份，从而提高原料的固定碳含量。炭素原料一般都含有3 31010的的水份，通过煅烧排除原料中的水份，有利于破碎、筛分及磨粉等作业的水份，通过煅烧排除原料中的水份，有利于破碎、筛分及磨粉等作业的进行，提高碳素原料对粘结剂的吸附性能，有利于产品质量的提高。进行，提高碳素原料对粘结剂的吸附性能，有利于产品质量的提高。v（2 2）提高原料的密度和机械强度）提高原料的密度和机械强度 炭素材料经过煅烧，由于挥发份的排除，体积收缩，密度增大，强炭素材料经过煅烧，由于挥发份的排除，体积收缩，密度增大，强度提高，同时获得较好的热稳定性，从而减少制品在煅烧时产生二次收度提高，同时获得较好的热稳定性，从而减少制品在煅烧时产生二次收缩。原料煅烧越充分，对产品质量就越有利。缩。原料煅烧越充分，对产品质量就越有利。v（3 3）改善原料的导电性能。）改善原料的导电性能。炭素原料经过煅烧后排除了挥发份，同时分子结构也发生变化，电炭素原料经过煅烧后排除了挥发份，同时分子结构也发生变化，电阻率降低从而提高了原料的导电性。一般来说，原料煅烧程度越高，煅阻率降低从而提高了原料的导电性。一般来说，原料煅烧程度越高，煅后料的导电性越好，对生产制品的质量越有利。后料的导电性越好，对生产制品的质量越有利。v（4 4）提高原料的抗氧化性能。）提高原料的抗氧化性能。炭素原料经过煅烧，随着温度的升高，通过原料的热解和聚合过程，炭素原料经过煅烧，随着温度的升高，通过原料的热解和聚合过程，氢、氧、硫等杂质相继排出，化学活性下降，物理化学性质趋于稳定，氢、氧、硫等杂质相继排出，化学活性下降，物理化学性质趋于稳定，从而提高了原料的抗氧化性能。从而提高了原料的抗氧化性能。原料的煅烧质量一般用粉末比电阻和真密度两项指标控制。原料的原料的煅烧质量一般用粉末比电阻和真密度两项指标控制。原料的煅烧程度越高，则煅后料粉末比电阻越低，同时真密度也越高。煅烧程度越高，则煅后料粉末比电阻越低，同时真密度也越高。3.2.2 3.2.2 煅烧工艺的主体参数控制煅烧工艺的主体参数控制 v煅烧温度是煅烧工序的主要控制参数。煅烧温度是煅烧工序的主要控制参数。v经过经过13001300煅烧的碳质原料已达到充分收缩，因此通常的煅烧温度选择煅烧的碳质原料已达到充分收缩，因此通常的煅烧温度选择13001300左左右比较合适。右比较合适。如果煅烧温度过低，碳质原料就得不到充分收缩，原料中挥发份不能完全排如果煅烧温度过低，碳质原料就得不到充分收缩，原料中挥发份不能完全排除，原料的理化性能不能达到均匀稳定，在下一步焙烧过程中原料颗粒会再次收除，原料的理化性能不能达到均匀稳定，在下一步焙烧过程中原料颗粒会再次收缩，会导致制品变形或产生裂纹，而且制品的密度和机械强度都比较低。缩，会导致制品变形或产生裂纹，而且制品的密度和机械强度都比较低。（为了（为了避免碳质原料颗粒在焙烧热处理时产生再收缩，一般煅烧温度应高于焙烧温度。）避免碳质原料颗粒在焙烧热处理时产生再收缩，一般煅烧温度应高于焙烧温度。）如果煅烧温度过高，原料体积密度降低，制品机械强度下降，而且砌筑煅烧如果煅烧温度过高，原料体积密度降低，制品机械强度下降，而且砌筑煅烧炉的耐火材料也不允许煅烧温度提得过高。炉的耐火材料也不允许煅烧温度提得过高。因此，合适的煅烧温度是既可以保证煅烧物料的质量，又可以延长煅烧设备因此，合适的煅烧温度是既可以保证煅烧物料的质量，又可以延长煅烧设备的使用寿命。根据长期的生产经验，碳质原料的煅烧温度一般为的使用寿命。根据长期的生产经验，碳质原料的煅烧温度一般为12501380。3.2.3 3.2.3 煅烧过程原料的物化性质变化煅烧过程原料的物化性质变化v1）原料所含挥发分的排除 v碳质原料在煅烧过程中的变化是复杂的，既有物理变化又有化学变化。碳质原料在煅烧过程中的变化是复杂的，既有物理变化又有化学变化。原料在低温烘干阶段（原料在低温烘干阶段（200200以下）所发生的变化（主要是排除水份），以下）所发生的变化（主要是排除水份），基本上是属于物理变化；而在挥发份的排出阶段，主要是化学变化，原基本上是属于物理变化；而在挥发份的排出阶段，主要是化学变化，原料中既发生芳香族化合物的分解，又产生缩聚过程。料中既发生芳香族化合物的分解，又产生缩聚过程。vv在煅烧过程中随热处理温度的升高碳质原料排出的可燃性气体称为挥发在煅烧过程中随热处理温度的升高碳质原料排出的可燃性气体称为挥发在煅烧过程中随热处理温度的升高碳质原料排出的可燃性气体称为挥发在煅烧过程中随热处理温度的升高碳质原料排出的可燃性气体称为挥发分。分。分。分。碳质原料所含挥发分的高低，取决于原料成焦温度或变质程度的高碳质原料所含挥发分的高低，取决于原料成焦温度或变质程度的高低。一般石油焦和无烟煤都从低。一般石油焦和无烟煤都从200200300 300 开始排出挥发分。挥发分逸出开始排出挥发分。挥发分逸出量随煅烧温度的升高而增大，在一定温度范围内挥发分的排出达到最大量随煅烧温度的升高而增大，在一定温度范围内挥发分的排出达到最大值（石油焦为值（石油焦为500500700700，无烟煤为，无烟煤为700700850850）。若继续升高温度）。若继续升高温度.挥挥发份的排出量会急剧下降；当温度达到发份的排出量会急剧下降；当温度达到11001100以上时，挥发份排出基本以上时，挥发份排出基本停止，煅后碳质物料的挥发份含量降低到停止，煅后碳质物料的挥发份含量降低到0.5%0.5%以下。相对而言，煅烧过以下。相对而言，煅烧过程中无烟煤挥发份的排出比石油焦平稳。程中无烟煤挥发份的排出比石油焦平稳。石油焦挥发分和电阻率与煅烧温度的关系 挥发分电阻率v2 2）原料的真密度变化）原料的真密度变化v各种碳质原料煅烧后的真密度都有较大程度的提高，特别是各种石油焦的真密度，从煅烧前的1.421.61g/cm3，提高到2.002.12g/cm3，提高了约40%。如图所示，煅烧过程中煅烧料的真密度随煅烧煅温度的变化呈很好的直线关系。这表明测定煅烧料的真密度可以直接反映碳质原料的煅烧程度以及所处的煅烧温度。煅烧料真密度的提高，主要是由于碳质原料在高温下不断逸出挥发份并同时发生分解缩聚反应，导致结构重排和体积收缩的结果。碳质原料煅烧过程中真密度的增大与其挥发份的逸出密切相关。由于真密度可以表示煅烧料的结构致密化程度和微晶规整化程度，因此煅后料的真密度可以用来评价煅后料质量的优劣以及煅烧工艺的好坏。一般来说，在同样温度下煅烧后物料的真密度越高，则其赵容易石墨化。v3 3）原料的抗抗氧化性变化）原料的抗抗氧化性变化v随着煅烧温度的提高，碳质原料所含杂质逐渐排除，降低了碳质原料的化学活性。同时，随着煅烧温度的提高，碳质原料所含杂质逐渐排除，降低了碳质原料的化学活性。同时，在煅烧过程中碳质原料热解逸出的碳氢化合物在原料颗粒表面和孔壁沉积一层致密有光泽在煅烧过程中碳质原料热解逸出的碳氢化合物在原料颗粒表面和孔壁沉积一层致密有光泽的热解炭膜，其化学性能稳定，从而提高了煅后料的抗氧化性能。的热解炭膜，其化学性能稳定，从而提高了煅后料的抗氧化性能。v4 4）原料的体积（密度）变化）原料的体积（密度）变化v所有碳质原料煅烧后体积都有所收缩，但收缩程度不一样，原料挥发分含量大并在煅烧过所有碳质原料煅烧后体积都有所收缩，但收缩程度不一样，原料挥发分含量大并在煅烧过程中逸出量多，则其体积收缩大。例如，成焦温度比较低的石油焦在煅烧过程中体积收缩程中逸出量多，则其体积收缩大。例如，成焦温度比较低的石油焦在煅烧过程中体积收缩比较大，达到比较大，达到20%20%以上，而成焦温度接近煅烧温度的沥青焦，煅烧后体积收缩很小。以上，而成焦温度接近煅烧温度的沥青焦，煅烧后体积收缩很小。v总之，在煅烧过程中，炭素原料的物理化学性质的变化主要取决于炭素原料的性质，也取总之，在煅烧过程中，炭素原料的物理化学性质的变化主要取决于炭素原料的性质，也取决于煅烧温度。一般煅烧温度控制在决于煅烧温度。一般煅烧温度控制在13501350左右，此时，炭素原料形成碳原子平面网络呈左右，此时，炭素原料形成碳原子平面网络呈两维空间的有序排列，如果经过更高的煅烧温度，其中所含杂质的进一步排除，原子热运两维空间的有序排列，如果经过更高的煅烧温度，其中所含杂质的进一步排除，原子热运动加剧，碳原子的平面网格将逐渐向三维空间的有序排列转化，原料性质更趋稳定。应该动加剧，碳原子的平面网格将逐渐向三维空间的有序排列转化，原料性质更趋稳定。应该指出，炭素原料经过煅烧后，仍残留有少量的挥发份，一般在指出，炭素原料经过煅烧后，仍残留有少量的挥发份，一般在0.50.5以下，而灰份的含量以下，而灰份的含量有所增加。有所增加。3.3 3.3 煅烧设备分类煅烧设备分类v炭素原料煅烧是在不同的煅烧炉内进行的，根据不同的炉型，其煅烧工艺也有各自不同的炭素原料煅烧是在不同的煅烧炉内进行的，根据不同的炉型，其煅烧工艺也有各自不同的特点。特点。v目前采用较普遍的煅烧炉主要有三种：目前采用较普遍的煅烧炉主要有三种：（1 1）罐式煅烧炉；（）罐式煅烧炉；（2 2）回转窑煅烧炉；（）回转窑煅烧炉；（3 3）电热煅烧炉。）电热煅烧炉。v罐式煅烧炉由于加热方式和使用燃料的不同，又可分为：罐式煅烧炉由于加热方式和使用燃料的不同，又可分为：v1 1）顺流式罐式煅烧炉：燃气的流动方向与原料的运动方向一致。）顺流式罐式煅烧炉：燃气的流动方向与原料的运动方向一致。v2 2）逆流式罐式煅烧炉：燃气的流动方向与原料的运动方向相反。）逆流式罐式煅烧炉：燃气的流动方向与原料的运动方向相反。v3 3）简易罐式煅烧炉：中小厂采用的燃煤煅烧炉。）简易罐式煅烧炉：中小厂采用的燃煤煅烧炉。v以上几种炉型，由于结构和煅烧工艺条件不同而有明显差别，不仅传热介质类别不同，更以上几种炉型，由于结构和煅烧工艺条件不同而有明显差别，不仅传热介质类别不同，更主要的是传热条件和煅烧气氛有所差异。罐式炉和焦炉基本上是一种加热类型，即以耐火主要的是传热条件和煅烧气氛有所差异。罐式炉和焦炉基本上是一种加热类型，即以耐火砖火墙传出的热量间接加热碳质原料。回转窑则是另一种类型，燃烧气体与碳质物料接触砖火墙传出的热量间接加热碳质原料。回转窑则是另一种类型，燃烧气体与碳质物料接触而直接加热。电热煅烧炉是借助电能转化为热能进行加热，被煅烧物料同时起着电阻发热而直接加热。电热煅烧炉是借助电能转化为热能进行加热，被煅烧物料同时起着电阻发热体的作用。体的作用。3.4 3.4 罐式煅烧炉煅烧方法罐式煅烧炉煅烧方法3.4.1 3.4.1 罐式煅烧炉主体结构（以顺流式罐式煅烧炉为例）罐式煅烧炉主体结构（以顺流式罐式煅烧炉为例）主要组成部分：主要组成部分：炉体一罐式煅烧炉体一罐式煅烧炉的炉膛和加热火道。炉的炉膛和加热火道。加、排料和冷却加、排料和冷却装置。装置。煤气管道、挥发煤气管道、挥发分集合道和控制阀门。分集合道和控制阀门。空气预热室、空气预热室、烟道、排烟机和烟囱。烟道、排烟机和烟囱。顺流式罐式煅烧炉炉体结构1煤气管道；2煤气喷口；3火道；4观察口；5冷却水套；6煅烧罐；7蓄热室；8预热空气道v提高罐式炉产量和煅烧质量的方法 提高罐式炉产量和煅烧质量的关键是适当提高炉温或延长煅烧带，提高罐式炉产量和煅烧质量的关键是适当提高炉温或延长煅烧带，煅烧带温度必须控制在煅烧带温度必须控制在1250125013801380（指火道温度、火道温度与罐内物（指火道温度、火道温度与罐内物料温度相差料温度相差100100150150）范围内，火道温度低于）范围内，火道温度低于12501250时要停产调整，时要停产调整，直到温度合格才能正常加排料。如果煅烧带温度偏低，就会影响罐式炉直到温度合格才能正常加排料。如果煅烧带温度偏低，就会影响罐式炉的产量和煅烧质量，如果煅烧带温度过高，炉体就容易烧坏，导致炉子的产量和煅烧质量，如果煅烧带温度过高，炉体就容易烧坏，导致炉子使用寿命缩短。影响煅烧温度的主要因素是燃料、空气量和负压。使用寿命缩短。影响煅烧温度的主要因素是燃料、空气量和负压。v罐式煅烧炉的优缺点 优点：优点：煅烧质量稳定，物料氧化烧损小，煅烧物料纯度较高，挥发分煅烧质量稳定，物料氧化烧损小，煅烧物料纯度较高，挥发分可以充分利用，高温废气通过蓄热室预热冷空气，全炉热效率比较高。可以充分利用，高温废气通过蓄热室预热冷空气，全炉热效率比较高。缺点：缺点：炉体庞大复杂，需要大量钢材和规格繁多的异性耐火砖（尤其炉体庞大复杂，需要大量钢材和规格繁多的异性耐火砖（尤其是产能要求大时），砌筑技术要求高，施工期较长，建设投资较大。是产能要求大时），砌筑技术要求高，施工期较长，建设投资较大。3.5 3.5 回转窑煅烧方法回转窑煅烧方法v3.5.1 回转窑的主体结构 回转窑是一台纵长的钢板制成回转窑是一台纵长的钢板制成的圆筒，内衬耐火砖。窑体的的圆筒，内衬耐火砖。窑体的大小根据生产需要而定，较小大小根据生产需要而定，较小的回转窑内径只有的回转窑内径只有1m1m左右，长左右，长20m20m左右；较大的回转窑内径可左右；较大的回转窑内径可达达2.52.53.5m3.5m，长，长606070m70m。回。回转窑炉体结构如图转窑炉体结构如图2-72-7所示。为所示。为了使物料能在窑内移动，窑体了使物料能在窑内移动，窑体要倾斜安装，其倾斜度的大小要倾斜安装，其倾斜度的大小一般为窑体总长的一般为窑体总长的2.52.55%5%。回转窑的炉体结构回转窑的炉体结构 1筒体；2炉衬；3托辊；4轮缘；5大齿轮；6传动齿轮；7炉头；8排料口；9冷却圆筒；10炉尾；11燃料喷口v回转窑主要由以下几个部分组成：v窑身窑身 窑身由厚钢板卷成圆筒并用焊接或铆接而成，内衬耐火材料，按一定倾角安装在两窑身由厚钢板卷成圆筒并用焊接或铆接而成，内衬耐火材料，按一定倾角安装在两对以上的托轮上。为了冷却煅烧后灼红的物料，在主窑的正下方另安装一台尺寸稍小的冷却对以上的托轮上。为了冷却煅烧后灼红的物料，在主窑的正下方另安装一台尺寸稍小的冷却窑。冷却窑的表面用淋水冷却。窑。冷却窑的表面用淋水冷却。v窑头窑头 其上有窑门和燃料喷口，作用是为了通风、喷入燃料和隔绝炉端对外界的辐射热。其上有窑门和燃料喷口，作用是为了通风、喷入燃料和隔绝炉端对外界的辐射热。v托轮、滚圈与挡轮托轮、滚圈与挡轮 托轮是安装在一定位置上承受窑体重量并能随窑体转动的轮子；滚圈是托轮是安装在一定位置上承受窑体重量并能随窑体转动的轮子；滚圈是安装在窑体上的一个铸钢环，窑体转动时借助于滚圈回转于托轮上；挡轮是为了防止运转中安装在窑体上的一个铸钢环，窑体转动时借助于滚圈回转于托轮上；挡轮是为了防止运转中窑体滑动，它安装在滚圈两侧。窑体滑动，它安装在滚圈两侧。v传动装置传动装置 回转窑的运转是靠机械传动的，电动机联接减速箱，减速箱联接减缩齿轮，减速回转窑的运转是靠机械传动的，电动机联接减速箱，减速箱联接减缩齿轮，减速齿轮联接在窑体上的大齿轮圈上。齿轮联接在窑体上的大齿轮圈上。v密封装置密封装置 为了防止空气漏入窑内，在窑头、窑尾与窑体结合部位安装密封装置，密封装置为了防止空气漏入窑内，在窑头、窑尾与窑体结合部位安装密封装置，密封装置部位设有冷却设备。密封材料一般为金属、胶皮或石棉防风圈等。部位设有冷却设备。密封材料一般为金属、胶皮或石棉防风圈等。v燃料喷嘴和排烟机燃料喷嘴和排烟机 为了燃烧和控制窑内温度，在窑头安装有燃料喷嘴。回转窑内的负压靠为了燃烧和控制窑内温度，在窑头安装有燃料喷嘴。回转窑内的负压靠烟囱和排烟机的抽力来控制，窑内产生的废气也靠烟囱和排烟机排入大气。烟囱和排烟机的抽力来控制，窑内产生的废气也靠烟囱和排烟机排入大气。v窑尾窑尾 窑尾直接与沉灰室相连，加料管由窑上方斜插入窑尾罩内。窑尾还与余热锅炉烟道相窑尾直接与沉灰室相连，加料管由窑上方斜插入窑尾罩内。窑尾还与余热锅炉烟道相接或直接与通往排烟机的烟道相连。接或直接与通往排烟机的烟道相连。v冷却装置冷却装置 回转窑的冷却装置是一个外面淋水的旋转钢筒，内砌耐火材料内衬，其传动和固回转窑的冷却装置是一个外面淋水的旋转钢筒，内砌耐火材料内衬，其传动和固定装置与回转窑相同，排料端安装有密封装置。定装置与回转窑相同，排料端安装有密封装置。3.5.2 3.5.2 回转窑煅烧工艺流程回转窑煅烧工艺流程回转窑煅烧工艺流程如图所示。碳质原料经预碎后送入贮料仓。贮料仓中的物料经圆盘或振动给料机连续向窑尾加料。物料随窑体的转动而缓慢向窑头移动，物料在从窑尾向密头移动过程中，首先经预热带预热，然后经12501380的高温带煅烧。煅烧好的物料从窑头下料管落入冷却窑中。冷却后的煅烧料经密封的排料机构定期排出。3.5.3 3.5.3 回转窑煅烧物料与烟气流程回转窑煅烧物料与烟气流程 石石油油焦焦物料走向：窑尾物料走向：窑尾窑头窑头冷却机冷却机煅后仓煅后仓烟气走向：窑头烟气走向：窑头窑尾窑尾沉灰室沉灰室余热锅炉余热锅炉净化系统净化系统排空排空回转窑内喷回转窑内喷入的燃料与入的燃料与原料中逸出原料中逸出的挥发分一的挥发分一起燃烧（也起燃烧（也包括少量原包括少量原料的氧化和料的氧化和自燃），产自燃），产生的高温在生的高温在窑内分成三窑内分成三个温度带：个温度带：预热带、预热带、煅烧带、煅烧带、冷却带。冷却带。v1）预热带）预热带v预热带位于窑尾开始的一段较长区域，物料在此带脱水干燥和排出挥发分。应尽可能利用热烟气的热量和挥发分燃烧热。该带的高温端温度为8001100，加料端温度为500600。窑筒体越短，则预热带也越短，窑尾温度越高，排出的烟气温度就越高。v物料变化：脱水并排出挥发分及硫分。v2）煅烧带（关键带）煅烧带（关键带）v煅烧带的起点位于距煤气喷嘴2m左右的地方。该带温度最高达1300以上，物料在此带被加热到1200左右。煅烧带的长度取决于燃料和挥发分燃烧火焰的长度，一般约为35m，如煅烧挥发分含量较高的石油焦，煅烧带的长度可增至810m。v（1）煅烧带温度确定：煅烧带温度确定：v煅烧带的温度是窑内物料承受的最高温度，它对煅后焦质量起关键作用。但目前还无法直接测量回转窑内的物料温度，只能测量窑内烟气温度或内衬表面温度来代替煅烧带温度。由于烟气温度、内衬温度和物料温度间存在着温差，且不同位置温差不同，如下图。无论是烟气温度还是内衬温度，其最高温度对应的都不是物料的最高温度，而且对应关系也因窑内温度分布随时间的变化而变化。所以，替代的煅烧带温度并不能反映物料本身的温度，如何精确调控煅烧带物料温度，还有待改进。v（2 2）煅烧带长度确定：）煅烧带长度确定：v根据煅烧带的含义，煅烧带应该是物料发生物理化学变化时所处的区域。对石油焦而言，从200250开始，便有挥发分逸出，但此时物料并未发生明显的变化。随着温度的升高，挥发分逸出加剧，物料开始发生明显的变化，此处应为煅烧带的起点。其标志和判定标准为内衬亮度增强，挥发分逸出激烈并产生火焰，物料由黑变红，料层斜面与水平面的夹角由小变大，料层宽度由宽变窄之处为煅烧带的起点；内衬亮度减弱，挥发分排出基本结束，料层表面无挥发分的燃烧火焰，温度开始下降，料层斜面宽度及其与水平面的夹角基本稳定之处为煅烧带的终点，起点到终点的距离即为煅烧带的长度，如左图。煅烧带长度判定示意图AA起点端 BB终点端 1料层斜面 2料层斜面与水平面夹角v判定煅烧带起点到窑头的距离时，主要以二次风嘴为参照，判定终点时以窑头为参照。v（3 3）煅烧带的物料变化：）煅烧带的物料变化：v随着煅烧温度的升高，碳原子网格层面直径（La）增大，层间距减小，层面堆积厚度Lc增大，见表32。微观结构变得规整，使其强度、密度、导电性及抗氧化性等各种性能得到大幅度提高，温度越高，微观结构规整程度越深，性能越好。实际生产中也能证明这一点，见表33。v3）冷却带）冷却带v冷却带位于窑头端，处于燃烧火焰前进方向的后面，长度为1.52m。经过此带，物料温度逐渐降至800900。v回转窑煅烧用燃料除挥发分外，还可采用煤气、重油或柴油。燃料从窑头喷嘴喷入，与窑头控制的空气混合燃烧。燃烧的热气流借助烟囱或排烟机的抽力，经过窑身加热物料，然后从窑尾进入废热锅炉。最后，废气从烟囱排入大气。v3.5.4 3.5.4 回转窑传热方式及二次风的形成回转窑传热方式及二次风的形成v煅烧物料在回转窑内受到燃烧气体的对流、热辐射和灼热耐火材料热传导的综合煅烧物料在回转窑内受到燃烧气体的对流、热辐射和灼热耐火材料热传导的综合加热。煅烧物料在移动过程中，处于表面的物料受到热气流的对流和热辐射加热，加热。煅烧物料在移动过程中，处于表面的物料受到热气流的对流和热辐射加热，也受到灼热耐火材料内衬的辐射加热；贴近内衬的物料则受到灼热耐火材料的直也受到灼热耐火材料内衬的辐射加热；贴近内衬的物料则受到灼热耐火材料的直接加热；处于堆积料中间的物料则靠煅烧物料自身的热传导加热。物料因窑体转接加热；处于堆积料中间的物料则靠煅烧物料自身的热传导加热。物料因窑体转动而不停翻动，使物料交替受热，物料温度比较均匀。动而不停翻动，使物料交替受热，物料温度比较均匀。v为了充分利用挥发分的热量，使挥发分在窑内充分燃烧，提高煅烧带温度，回转为了充分利用挥发分的热量，使挥发分在窑内充分燃烧，提高煅烧带温度，回转窑需要进行二次鼓风。增设二次鼓风后，一次风主要解决喷入燃料燃烧所需空气，窑需要进行二次鼓风。增设二次鼓风后，一次风主要解决喷入燃料燃烧所需空气，而从物料中逸出挥发分的燃烧所需空气主要靠二次鼓风供给。对于煅烧高挥发分而从物料中逸出挥发分的燃烧所需空气主要靠二次鼓风供给。对于煅烧高挥发分石油焦，进行二次鼓风后可全部利用挥发分燃烧加热而停用燃料。石油焦，进行二次鼓风后可全部利用挥发分燃烧加热而停用燃料。v二次鼓风装置是在窑体外圆适当位置安装一台随窑同转的离心式鼓风机，再通过二次鼓风装置是在窑体外圆适当位置安装一台随窑同转的离心式鼓风机，再通过环管引出的送风管向窑内鼓风。鼓风机的电动机由窑外滑环供电。环管引出的送风管向窑内鼓风。鼓风机的电动机由窑外滑环供电。v3.5.5 3.5.5 物料在回转窑内的逗留时间、填充率和回转窑产量计算物料在回转窑内的逗留时间、填充率和回转窑产量计算v物料在回转窑内的逗留时间t可按下式计算：v v v （min）v如果逗留时间过长，将使物料烧损增加，灰分增加，产量降低；如果逗留时间过短，则物料煅烧不透，煅烧质量变差。一般物料在窑内逗留时间不得少于30min。v物料在窑内的填充率为物料占窑体总容积的百分率。填充率高则窑的产量也高，但填充率超过一定范围又会恶化操作条件，物料煅烧不透。一般物料在窑内的填充率为415%，窑的内径增大，填充率应适当减小。式中D窑内径，m；n窑转速，r/min；L窑体长度，m；窑体倾斜角。v物料在窑内的填充率为物料占窑体总容积的百分率。填充率高则窑的产量也高，物料在窑内的填充率为物料占窑体总容积的百分率。填充率高则窑的产量也高，但填充率超过一定范围又会恶化操作条件，物料煅烧不透。一般物料在窑内的填但填充率超过一定范围又会恶化操作条件，物料煅烧不透。一般物料在窑内的填充率为充率为4 415%15%，窑的内径增大，填充率应适当减小。，窑的内径增大，填充率应适当减小。筒体物料回转窑的产量回转窑的产量Q Q可按下式计算：可按下式计算：Q=148nQ=148nD D3 3tgtg （t/ht/h）式中式中物料的堆积密度，物料的堆积密度，t/m3t/m3；填充率，填充率，%。v3.5.6 3.5.6 回转窑煅烧工艺的控制回转窑煅烧工艺的控制v1）煅烧带的控制）煅烧带的控制v煅烧带的长度和位置对于煅烧作业有很重要的意义，因为它与物料的烧损有关，煅烧带的长度和位置对于煅烧作业有很重要的意义，因为它与物料的烧损有关，也与保护窑头和煅烧的最高温度有关。煅烧带应处在保证窑头不会被烧坏的最近也与保护窑头和煅烧的最高温度有关。煅烧带应处在保证窑头不会被烧坏的最近距离，离窑头过远，物料的烧损将急剧增加。因为在这种情况下，送入窑内燃烧距离，离窑头过远，物料的烧损将急剧增加。因为在这种情况下，送入窑内燃烧挥发分所需的空气通过已煅烧好的温度达挥发分所需的空气通过已煅烧好的温度达1100110012001200的料层时，就把物料燃烧的料层时，就把物料燃烧了；煅烧带越长，物料的烧损就越大。故此，过长将出现进入与挥发分燃烧的空了；煅烧带越长，物料的烧损就越大。故此，过长将出现进入与挥发分燃烧的空气量所剩无几。所以，一方面使挥发分不能充分燃烧而降低其热效率，以致影响气量所剩无几。所以，一方面使挥发分不能充分燃烧而降低其热效率，以致影响炉温；另一方面，未完全燃烧的挥发分可能在窑尾处随物料带进的空气一起燃烧炉温；另一方面，未完全燃烧的挥发分可能在窑尾处随物料带进的空气一起燃烧而窑尾烟气温度急剧升高。因此，在回转窑的煅烧生产中，煅烧带的加长应在煅而窑尾烟气温度急剧升高。因此，在回转窑的煅烧生产中，煅烧带的加长应在煅烧带方向都能保持最高温度才是有益的。当煅烧带加长时，只要加快回转窑的转烧带方向都能保持最高温度才是有益的。当煅烧带加长时，只要加快回转窑的转速，使物料在窑内移动的速度加快，就可以提高回转窑的生产能力。回转窑的二、速，使物料在窑内移动的速度加快，就可以提高回转窑的生产能力。回转窑的二、三次风设置就是解决难题的方法之一。三次风设置就是解决难题的方法之一。v2）煅烧物料移动速度的控制 如果煅烧物料在窑内运动速度过快，物料在窑内停留时间短，物料煅烧程度和质如果煅烧物料在窑内运动速度过快，物料在窑内停留时间短，物料煅烧程度和质量受到影响；如果煅烧物料运动速度太慢，将会使物料氧化烧损增大，灰分含量量受到影响；如果煅烧物料运动速度太慢，将会使物料氧化烧损增大，灰分含量增加，回转窑的生产能力降低。一般确保物料在窑内停留增加，回转窑的生产能力降低。一般确保物料在窑内停留30min30min。v3）给料量的控制 为了保证煅烧的质量，在回转窑的生产中，一般要求给料量均匀、稳定和连续。为了保证煅烧的质量，在回转窑的生产中，一般要求给料量均匀、稳定和连续。只有这样，才能保证回转窑热工制度的稳定。如果给料量少而且不均匀，会使物只有这样，才能保证回转窑热工制度的稳定。如果给料量少而且不均匀，会使物料烧损大而降低实收率，回转窑的生产能力也将受到影响；若给料量过多，则料料烧损大而降低实收率，回转窑的生产能力也将受到影响；若给料量过多，则料层过厚，一方面物料可能烧不透，煅烧质量变差，另一方面，由于给料量过多，层过厚，一方面物料可能烧不透，煅烧质量变差，另一方面，由于给料量过多，窑内阻力增大，烟气流通性变差，从而恶化煅烧条件。因此，在回转窑的煅烧生窑内阻力增大，烟气流通性变差，从而恶化煅烧条件。因此，在回转窑的煅烧生产中，对于物料的粒度组成，以及给料量的多少是否适宜，给料量是否稳定与均产中，对于物料的粒度组成，以及给料量的多少是否适宜，给料量是否稳定与均匀，都必须予以高度重视。回转窑给料量多少取决于窑体的内径，窑径越大，填匀，都必须予以高度重视。回转窑给料量多少取决于窑体的内径，窑径越大，填充率便越低。一般规定窑内料层厚度以充率便越低。一般规定窑内料层厚度以200200300mm300mm为宜。为宜。v4）燃料和空气混合量的控制v回转窑煅烧过程中，燃料量和空气量的合理配比是保证回转窑煅烧温度的关键。回转窑煅烧过程中，燃料量和空气量的合理配比是保证回转窑煅烧温度的关键。一般来讲，燃料完全燃烧所需的实际空气量要比理论空气量大一些，而实际空气一般来讲，燃料完全燃烧所需的实际空气量要比理论空气量大一些，而实际空气的需要量究竟要比理论的需要量大多少，可用空气过剩系数表示：的需要量究竟要比理论的需要量大多少，可用空气过剩系数表示：v a(m)a(m)V V空空V0V0空空v 式中：式中：a(m)a(m)空气过剩系数；空气过剩系数；v V V空空实际空气需要量；实际空气需要量；v V0V0空空理论空气需要量。理论空气需要量。v在回转窑的煅烧生产中，空气过剩系数是衡量燃料燃烧是否合理的标志。通常空在回转窑的煅烧生产中，空气过剩系数是衡量燃料燃烧是否合理的标志。通常空气过剩系数正常，燃料就能完全地燃烧，煅烧的温度就能保持在较高的水平气过剩系数正常，燃料就能完全地燃烧，煅烧的温度就能保持在较高的水平(此此时目测火焰呈白色时目测火焰呈白色)。如果空气过剩系数较大，则空气就会过量，窑内热气体量。如果空气过剩系数较大，则空气就会过量，窑内热气体量就要增大。同时，由于烟气要带走大量的热，这势必影响回转窑的煅烧温度就要增大。同时，由于烟气要带走大量的热，这势必影响回转窑的煅烧温度(此此时目测火焰呈红褐色时目测火焰呈红褐色)。因此，在回转窑的煅烧生产中，一旦发现因空气和燃料。因此，在回转窑的煅烧生产中，一旦发现因空气和燃料配合量不合理而造成煅烧温度下降时，都要注意及时调整空气供给量。正常情况配合量不合理而造成煅烧温度下降时，都要注意及时调整空气供给量。正常情况下，空气过剩系数以下，空气过剩系数以1.051.051.101.10为宜。为宜。v5）窑内负压的控制v回转窑在正常生产时，窑内始终保持负压。负压大小对窑内的温度控制有较大影回转窑在正常生产时，窑内始终保持负压。负压大小对窑内的温度控制有较大影响，负压过大或过小对窑内的温度控制和整个煅烧都是不利的。响，负压过大或过小对窑内的温度控制和整个煅烧都是不利的。v在燃烧及给料量相对稳定的情况下，负压过大，则：在燃烧及给料量相对稳定的情况下，负压过大，则：（A A）窑内抽力增大，粉料会被吸走而导致煅烧实收率下降。）窑内抽力增大，粉料会被吸走而导致煅烧实收率下降。（B B）窑内火焰会被拉长，相应地使煅烧带的热力强度和温度降低，为了保证煅）窑内火焰会被拉长，相应地使煅烧带的热力强度和温度降低，为了保证煅烧质量，就必须增大燃料用量。烧质量，就必须增大燃料用量。（C C）挥发分燃烧不完全而被吸入烟道燃烧，导致废气温度过高，不仅热量损失，）挥发分燃烧不完全而被吸入烟道燃烧，导致废气温度过高，不仅热量损失，而且容易烧坏排烟设备。而且容易烧坏排烟设备。（D D）窑尾温度过高，造成刚进入窑尾的物料产生不均匀的突然收缩，挥发分也）窑尾温度过高，造成刚进入窑尾的物料产生不均匀的突然收缩，挥发分也急剧逸出，导致煅后粉料增多。急剧逸出，导致煅后粉料增多。v负压过小，则：负压过小，则：（A A）造成窑内外压差小，使窑头窑尾冒烟，恶化操作环境。）造成窑内外压差小，使窑头窑尾冒烟，恶化操作环境。（B B）燃烧火焰不稳定，窑头有引起火焰反扑的危险。）燃烧火焰不稳定，窑头有引起火焰反扑的危险。（C C）煅烧带由于火焰不长而变短，直接影响煅烧质量和产量。）煅烧带由于火焰不长而变短，直接影响煅烧质量和产量。（D D）窑内烟气流动性变差，造成窑内混浊不清，难以观察煅烧温度。）窑内烟气流动性变差，造成窑内混浊不清，难以观察煅烧温度。回转窑的负压控制，是回转窑生产操作的重要因素。控制好负压，就能使煅烧带的位置和长度保持正常。v3.5.7 3.5.7 提高回转窑产能的途径提高回转窑产能的途径v1)回转窑实收率的影响因素v（1 1）石油焦质量）石油焦质量v在石油焦质量指标中，硫分在煅烧过程中失重很小，灰分则更小，而挥在石油焦质量指标中，硫分在煅烧过程中失重很小，灰分则更小，而挥发分将排除殆尽，水分则完全被排除。因此原料焦中水分和挥发分的含发分将排除殆尽，水分则完全被排除。因此原料焦中水分和挥发分的含量是影响煅烧实收率的重要因素。含量大，则煅烧过程中物料失重大，量是影响煅烧实收率的重要因素。含量大，则煅烧过程中物料失重大，实收率降低。我国的石油焦生产工艺中是用水力出焦的，石油焦中水分实收率降低。我国的石油焦生产工艺中是用水力出焦的，石油焦中水分含量远大于质量标准的要求，一般平均在含量远大于质量标准的要求，一般平均在6 67%7%，导致实收率降低。挥发，导致实收率降低。挥发分含量受焦化温度和时间等因素影响，一般为分含量受焦化温度和时间等因素影响，一般为10101414。挥发分提供煅。挥发分提供煅烧过程中需要的热量，从而可以节省外供燃料，但挥发分过大，不仅使烧过程中需要的热量，从而可以节省外供燃料，但挥发分过大，不仅使实收率降低，也给煅烧操作带来困难。因此挥发分最好控制在实收率降低，也给煅烧操作带来困难。因此挥发分最好控制在1212以下。以下。v（2 2）石油焦粒度）石油焦粒度v石油焦粒度的大小或粗细程度一般用粉焦量来表示，粉焦量就是粒度小于石油焦粒度的大小或粗细程度一般用粉焦量来表示，粉焦量就是粒度小于8mm8mm的的粉料占总物料的重量百分比。由于粉料粒度越小，比表面积越大，化学反应速度粉料占总物料的重量百分比。由于粉料粒度越小，比表面积越大，化学反应速度越快，其氧化损失越大。并且粉料在窑内飞扬、悬浮，与空气接触机会增多，氧越快，其氧化损失越大。并且粉料在窑内飞扬、悬浮，与空气接触机会增多，氧化损失增大，从而使实收率降低。粉料还易于被烟气抽到沉降室，在沉降室中燃化损失增大，从而使实收率降低。粉料还易于被烟气抽到沉降室，在沉降室中燃烧消耗，更细的粉料随同烟气进入除尘装置，但收集的粉料不能作为原料重新送烧消耗，更细的粉料随同烟气进入除尘装置，但收集的粉料不能作为原料重新送去煅烧，只能另作处理，造成实收率的降低。沉降室中的积料人工扒出来，因回去煅烧，只能另作处理，造成实收率的降低。沉降室中的积料人工扒出来，因回收比较困难，有时也另作处理，使实收率降低。总之，粉焦量越大，实收率越低，收比较困难，有时也另作处理，使实收率降低。总之，粉焦量越大，实收率越低，这是造成实收率低的一个重要因素。这是造成实收率低的一个重要因素。v（