回转窑煅烧石油焦烧损的主要因素及对策

回转窑煅烧石油焦烧损的主要因素及对策

中孚炭素  耿学周

河南省郑州市巩义市    451200

摘要：该文通过描述了回转窑在煅烧原油焦生产中的三个不同工况。并阐明了炭质烧断的额外加剧出现在以下状况——尾部点燃。讨论了入窑的石油焦粒度、投料方式量、窑宽度长径比、斜率等对炭质烧断的影响。其中提高了窑的长径比和窑斜率，对我国炭素回转窑中降低炭质烧断具有很大的积极意义。

关键词：回转窑煅烧生石油焦；烧损；斜度

一引言

用回转窑焙烧石油焦，具备建设费用小、生产能力大、控制方便、用人少的优点。与传统罐式炉窑比，回转窑内所形成的烟尘更为集中，能方便地净化处理和余热利用。回转窑内的石油焦与烟气是直接接触，如果工艺条件不当将会使炭质烧损增加。

二回转窑煅烧三个工作带

原生石油焦首先由高端窑尾流入，石油焦伴随筒体的旋转而逐步向下游窑头转移，经高温加工后，作为产品的煅后焦由窑头流出。窑头喷管中自燃生成的烟雾连同石油焦在煅烧时形成的烟雾，沿窑尾气流，直接接触石油焦反逆热。而按照窑内各高热区域的主要功能，窑区一般可分为三个工作区域，即三个热温带。

第一个高温带工作是在窑尾附近的干燥预热带地区，在这个工作区域，石油焦从温度上被预热至最接近于煅烧温度。部分挥发的出份在窑内焚烧，另部分则被吸进燃料室内。石油焦在此段进行了大量清除水份和消灭部分挥发份子的工作。

第二个高温地带为高温煅烧区，石油焦煅烧温度大约为1150-1250℃。在无燃料煅烧时的煅烧带长度也可以向窑内延伸数米。在多数情况下，窑头的燃烧器只是消耗很少的燃料，甚至不用燃料就可以控制好煅烧温度。石油焦在经过煅烧时产生的挥发性份，可以将石油焦的内部结构再次进行，石油焦的内部结构才得以完全缩小。煅后焦的质量指标是由煅烧带的温度和长度来控制的。

第三高温区是淬火带，当煅后焦脱离煅烧带时，高温降低了，它的正常部位，起点是喷嘴的前部，终点站则是窑头的料端。若石油焦在高温冷却带中仍有大部分挥发份逸出，则石油焦煅烧的不完整，效率降低。

三煅烧过程中的三种情况

窑内温度的正常分布是，窑尾烟气温度下限略高于烟气点火温度，当烟气温度低于点火温度时，燃烧不稳定并引起负压波动，甚至在窑头出现火焰空隙。上限在800℃以内，负压稳定，煅烧区温度和位置正常，煅烧焦炭质量满意，燃烧时碳损失小。

当石油焦移动到窑头时，会有更多的挥发性物质出来，这被称为窑头燃烧，也被称为煅烧区向前移动（向窑头盖前部移动）。这是因为窑尾烟气温度由于某种原因首先下降，煅烧区温度也可能暂时上升，然后下降。它被推进的低温焦炭层“冲垮”，缩短和推进灼热区。当窑尾烟气温度低于点火点时，随烟气进入燃烧室的可燃物质不能完全燃烧，烟囱会释放出黑烟。

由于负压过大或生焦炭颗粒体积小，高温区移到窑尾如果需要高标准，当窑尾烟气温度超过800℃，可称为尾燃烧。这时，正常煅烧区发性物质的分布会减少，有时煅烧区无法形成，需要增加燃料以提高煅烧带温度。此外，通过增加煅烧区和冷却区的长度，增加了从窑头吸出的多余空气与石油焦的接触面积，导致烧焦量增加。目前，尾部燃烧现象在我国煤回转窑中是一种普遍现象。强烈的尾部燃烧也会使窑尾和燃烧室温度异常高，可能导致砌体损坏和供料管烧坏。

四影响尾部燃烧或烧损的主要因素

（一）投料量

对于每一个规格的回转窑，都对应同一种最佳投料方式量及投料范围。若投料方式量太小，不论如何调整，烧损都会增加。例如:小料量生产中，如果窑速不减而是仍然以最佳料量时的窑速运转，那么料层就会减薄，窑内对焦床的传热能力增加，物料在窑尾温度上升变快；如果降低窑转数直至达到最佳料量时的料层厚度，保持填充率不变，这时因物料移动速度减小，挥发份仍然在窑尾大量逸出和燃烧。用以上两种方法，都会发生情况Ⅲ，造成烧损增加。小料量生产时，如果用其它方式调整，还会扰乱工艺参数，效果仍不理想。

（二）窑的长径比、斜度

窑的长径比值，炭素回转窑应大于氧化铝熟料窑和其它用途的回转窑。这主要是因为，氧化铝熟料窑所处理的物料本身不能发热，为了达到窑的发热能力和传热能力，在窑头设置了燃烧量很大的喷嘴，需要较大的内径，长径比较小。而在炭素回转窑中使用的石油焦有大约12%的挥发份。其发热量高达57800kJ/kg(最高发热量)。通过调节重量标准偏差值以及对窑体表面的注测放等参数，并合理利用挥发份的燃烧，就能够增加较高温区的温度并拉长其持续时间。所以窑头喷嘴不需很大的燃烧量就可以达煅烧温度。内径若过大，反而会稀释挥发份含量和缩短高温区直径。此外，随着体径加大，当粉焦被不均匀的衬表层和空隙所带起后飘落的距离也加大，和空气接触的机率也就会加大，故炭素窑应是细而长的窑体。如果挡轮设置在窑尾最后一组托轮上将更有利于下料管的布置。

（三）入窑石油焦粒度

石油焦粒径越小，比表面积就越大，和气体接触的时间也就越长。另外，小焦块表面上的热量，容易向内部传导。小焦块在进窑时升温较快，从而使挥发份从窑尾逸出量增大，容易发生情况。此外，如粉焦太多，在焦块表面和内衬壁中间，就会形成一个粉焦层，使焦块翻动不良，且极易制造打滑的情况，从而导致对煅烧控制不利。所以，为防止烧损，在生焦的预碎过程时应尽可能保留较大的颗粒，以避免过量粉碎。生焦预碎前要充分筛分，把已经符合粒度要求的小块焦筛出，通过溜槽直接进入破碎机之后的输送设备，只让大块焦入破碎机，这对于防止过度粉碎是十分重要的。最好选用具有分离作用可减轻过度粉碎的单辊破碎或其它新式破碎机进行预碎。

五严格按照制度展开工作，确保操作标准化

由于投料方式及投料量对炭素回转窑热作平衡产生了很大的影响，所以，必须做好回转窑自行稳定给料控制，并且增加对负压、高温段检测的准确度，并设有温度高低报警，在必要时对高温段筒体的高温进行手动扫描、测量等装置。提升煅烧过程管理的智能化管理水平。

生产实践中证明，回转窑内衬的高温变动对给内衬服役年限所产生的负面影响，有时候甚至比高温产生的危害更大。所以，在生产条件允许的前提下，就应该实行以“给料量稳定性、风压稳定性、窑速稳定性、温度控制稳定性”为基础的四稳运行系统。所说给料量稳定性，这就是指以设计的投料方式量为依据，找出最适用于设计的某台窑窑的投料方式数量；所说风压的稳定性，是指窑首、窑尾之间的风负压差的变化不能过于急剧，这就需要在调节二、三级风机空气容量时，应该注意调节引风机的开启率是否适当与适宜，同时在调节引风机开启率时也应该注意鼓风率是不是适当；所说窑速的平稳，就是回转窑内在整个生产活动中尽量维持规定的速度，而不能忽高忽低；所说高温稳定性，就是说窑内衬的高温除应该将石油的工作温度维持在1200-1250℃左右之外，还应该维持在很小的温度波动范围内，而高温稳定性也就是上述这三项稳定性的综合结果，也就是在工业生产过程中所要求的目标。而为了达到“四大平稳”，在生产中就一定要保持“勤观察、微调节”，彻底杜绝“大开大合、急刹车”。

参考文献：

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[3]张嘉鑫.回转窑锻烧石油焦工艺技术更进研究[J].化工管理,2017(09):81.