石油焦 煅烧3
3 原料的煅烧
3.1 煅烧原理
炭素煅烧在隔绝空气的条件下进行高温（1200℃-1500℃）热处理的过程称为煅烧。煅烧是炭素生产的预处理工序。各种炭素原材料在煅烧过程中从元素组成到组织结构都发生一系列显著的变化。
无烟煤、石油焦和延迟沥青焦都含有一定数量的挥发分，需要进行煅烧。冶金焦和焦炉生产沥青焦的成焦温度比较高（1000℃以上），相当于炭素厂的煅烧温度，可以不再煅烧，只需烘干水分即可。天然石墨为了提高其润滑性，也可以进行煅烧。一般来说，煅后料比较硬、脆、便于破碎、磨粉和筛分。
3.1.1 煅烧的目的
煅烧的目的是为了排除原料中的水分和挥发分，使炭素原料的体积充分收缩，提高其热稳定性和物理化学性能。
进厂原料的水分一般在3％-10％之间，原料如含有较多的水分，不便于破碎、磨粉和筛分等作业的进行，并影响原料颗粒对粘结剂的吸附性，难以成型，故一般要求煅后水分不大于0.3％。
如果原料的挥发分过高，则生制品在焙烧过程中，将会发生过大的收缩，以至变形，甚至导致生制品的断裂，所以必须排除原料中的挥发分。
在煅烧，伴随挥发分的排出，高分子芳香族碳氢化合物发生复杂的分解与缩聚反应，分子结构不断变化，原料本身体积逐渐收缩，从而提高了原料的密度和机械强度。一般来说，在同样温度下，煅后料的真密度愈高，则愈容易石墨化。
炭素原料煅烧过程中导电性能的提高也是挥发分逸出和分子结构重排的综合结果。经过同样温度煅烧后，石油焦的电阻率最低，沥青焦的电阻率略高于石油焦，冶金焦的电阻率又高于沥青焦，无烟煤的电阻率最高。无烟煤的电阻率不仅与煅烧程度有关，而且与其灰分大小有关。同一种无烟煤，灰分愈大，煅后电阻率愈高。
随着煅烧温度的提高，炭素原料所含杂质逐渐排除，降低了原料的化学活性。同时，在煅烧过程中，原料热解逸出的碳氢化合物在原料粒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。
3.1.2 煅烧前后焦炭结构及物理化学能力的变化
3.1.2.1 煅烧前后焦炭结构的变化
未煅烧石油焦微晶的层面堆积厚度只L c和层面直径L a有几个纳米，，它们随煅烧温度的升高不断变化，其变化趋势如图3-1所示。在700℃以前，L c和L a有所缩小。700℃以上则不断增大。这种变化趋势与侧链的断裂和结构重排有关，在接近700℃时，L c和L a的缩小说明焦炭内微晶层面结构在这一温度区间内移动和断裂，变得更杂乱和细化，此时挥发分的排出最为剧烈。图3-2表示了煅烧无烟煤时排出气体总量及其组成。由此可见，在700℃-750℃间气体的排出量最大。
各种炭素原料在煅烧过程中，先后进行了热分解和热缩聚以及碳结构的重排，其变化如图3-3所示。随着缩合反应的进行，发生了晶粒互相接近，导致原料因收缩而致密化。这种收缩（致密化）直到挥发分排尽才结束。
煅烧过程中，加热制度对煅烧料的晶体尺寸也有影响。表3-1所示为加热制度对石油焦晶体尺寸的影响。由表可见，当加热到700℃保温1h后，再升温到1000℃，将使煅后焦的晶粒小。这也说明，在700℃附近，焦炭层面结构正经历断裂和重排。由于断裂，产
生大量自由基，在此间内保温，促使焦炭中交叉键增多，抑制了焦炭层面间的有序排列。
表3-1 加热制度对石油焦微晶尺寸的影响
3.1.1.2 煅烧前后焦炭物理化学性质的变化
在煅烧过程中，焦炭的物理化学性质发生了明显的变化。表3-2列出了我国各种原料在煅烧前后的理化性质指标。图3-4表示了一种热裂石油焦随煅烧温度提高，其理化性质的变化。
（1）煅烧前后焦炭氢含量的变化表3-3表示了热裂焦的真密度、氢含量与煅烧温度的关系，可以看到在1000℃-1300℃温度范围内，焦炭的氢含量几乎减少了十分之九。
日本角田三尚等人在实验室条件下，对两种石油焦在煅烧阶段（950℃-1400℃）进行元素分析，焦炭A的氮含量为0.6％，焦炭B的氮含量为0.4％，随热处理温度的提高，没有发现有变化。焦炭A煅烧前的氢含量为3.4％，经1100℃热处理后为0.3％，经1400℃热处理后为0.1％；焦炭B煅烧前的氢含量为3.3％，经1100℃热处理后为0.2％，经1400℃热处理后为痕量。由此可见，随热处理的进行，焦炭发生脱氢反应。近年来，世界上一些工业发达国家逐渐以氢含量来判断煅烧质量。对大部分炭素原料来说，氢含量降低到0.05的温度为最佳煅烧温度。
（2）煅烧前后焦炭硫含量的变化最现实而有效的脱硫方法是高温煅烧，因为高温
表3-2 我国各种原料煅烧前后的理化指标
可促进焦炭结构重排，使C—S的化学键断裂。如图3-5所示，硫要到1200℃-1500℃范围内才能大量排出。在煅烧无烟煤时，含硫量可降低30-50％。
表3-3 热裂焦的真密度、氢含量与煅烧温度的关系
（3）煅烧前后焦炭的收缩和气孔结构的变化煅烧时焦炭的体积收缩是挥发分排出所发生的毛细管张力以及结构和化学变化，使焦炭物质致密化而引起的。
图3-6是石油焦和沥青煅烧时的线尺寸变化曲线。从图中可见，所有曲线都有两个拐点，第一拐点相应于焦炭生成时的温度，显示在该温度下焦炭是受热膨胀的，第二个拐点相应于焦炭的最大收缩期。它们收缩量的绝对值视焦炭品种和横向交联发展程度而定。对于气孔结构来说，在700℃-1200℃之间气孔的总体积大幅度增长，它与700℃时气体的大量析出有关。由于气体的析出产生了开口气孔。当温度提高到1200℃以上时，气孔的体积
由于焦炭收缩而减小，大部分转变为连通的开口气孔。
（4）煅烧前后焦炭导电性的变化焦炭导电性的变化与其结构变化相关，它取决于共轭π键的形成程度。煤和焦炭的导电性是碳原子网格中共轭π键体系的离域电子的传导性的反映，它随六角网格层面的增大而增大。
图3-7表示焦炭的电阻率与热处理温度的关系，曲线可分为四个温度区：500℃-700℃时，焦炭的电阻率最大；700℃-1200℃的范围内，焦炭的电阻率呈直线下降，从107Ω·cm 降到10-2Ω·cm；1200℃-2100℃范围内，电阻率变化甚少；2100℃以上，电阻率随热处理高而进一步降低，这与焦炭的石墨化有关。由此可见，在煅烧过程中，焦炭的电阻率随煅烧温度提高而直线下降，到1200℃后转为平缓。
3.1.3 煅烧温度与煅烧质量指标
3.1.3.1 煅烧温度对焦炭性能的影响
煅烧温度对煅后焦的性能有十分重要的作用。一般情况下，煅烧温度应高于焙烧温度。
煅烧温度影响到制品焙烧和石墨化时的收缩率。如煅烧温度过低，炭素原料得不到充分收缩，其热解和聚缩反应不够，使在焙烧和石墨化时收缩率大，引起制品的变形或开裂，影响产品的成本率；煅烧温度过高（在电煅烧炉中是常见的），则生制品在焙烧和石墨化时收缩率小，其收缩仅靠粘结剂提供，将使制品结构疏松，制品的体积密度和机械强度低。为了使煅烧后石油焦收缩更加稳定和晶体排列整齐，适当提高煅烧温度是有重要意义的。
3.1.3.2 煅烧温度制定的确定
煅烧温度的确定要视生焦的品种及产品的用途而定。真密度可以直接反映原料的煅烧程度。真密度不合格者，需回炉重新煅烧。根据真密度可以确定煅烧温度。炭素原料的煅烧温度一般为1250℃-1350℃。但对于不同制品所用煅烧温度是不同的。例如高功率和超高功率电极比普通石墨电极要求原料焦炭的真密度大，所以煅烧温度高，要达到1400℃或更高一些。而对于炼铝用阳极来说，原料焦炭煅烧温度应尽量接近于焙烧温度1150℃左右，以防止温度过高引起的选择性氧化。
3.1.3.3 各种原料煅烧的质量指标
原料的煅烧质量一般用粉末电阻率和真密度两项指标来控制。原料煅烧程度愈高，煅后料的粉末电阻率愈低，真密度愈大。各种原料质量控制指标列于表3-4.
表3-4 原料煅烧质量控制指标
3.2 煅烧工艺和设备
焦炭煅烧工艺视所用煅烧设备不同而异，煅烧设备的不同也影响到煅后焦的质量。煅烧设备的选型要按照工厂的产品品种、年产量、原料质量、能源供应等情况综合决定。
目前，国内外通用的煅烧炉有以下几种：1）罐式煅烧炉；2）回转窑；3）电煅烧炉。
3.2.1 罐式煅烧炉
罐式炉是将炭素原料放在煅烧罐内，耐火砖火墙传出的热量以辐射方式来间接加热炭素原料的炉子。常用的有顺流式罐式炉和逆流式罐式炉两种。
罐式煅烧炉车间的生产流程如图3-8所示。
3.2.1.1 顺流式罐式煅烧炉的结构和工艺
煅烧物料运动的方向与热气体运动总的流向一致的罐式煅烧炉称为顺流式罐式煅烧炉。
（1）顺流式罐式炉的结构和工作原理顺流式罐式炉由以下几个主要部分组成：1)
炉体包括罐式炉的炉膛和加热火道；2）加料、排料和冷却装置；3）煤气管道、挥发分集合道和控制阀门；4）空气预热室、烟道、排烟机和烟囱。
罐式煅烧炉的炉体（见图3-9）是由若干个用耐火砖砌成的相同结构及垂直配置的煅烧罐所组成。每个罐体高3-4m，罐体内宽为360mm，长1.7-1.8m，每四个煅烧罐为一组。根据产量的需要，每台煅烧炉可配置3-7组，大多数罐式炉由6个组组成，共有24个煅烧罐。在每个煅烧罐两侧设有加热火道5-8层，目前多数为6层。现将6个组的罐式炉的基本尺寸列于表3-5。
罐式炉两侧火道的最高温度可达到1300℃-1350℃。加热燃料由两部分组成，一部分是原料煅烧时排出的挥发分，另一部分是外加煤气。煤气和挥发分在首层火道燃烧，炽热的火焰及燃烧后的高温气流由烟囱及排烟机产生的抽力引导，从首层火道末端向下迂回进入第二层火道，又由第二层火道向下迂回进入第三层火道。最后，从末层火道进行蓄热室，在蓄热室通过格子砖的热交换使冷空气加热到400℃-500℃。预热后的空气上升到第一层火道，与挥发份或煤气混合燃烧。通过蓄热室的烟气，经总烟道和排烟机由烟囱排入大气。此时，烟气温度还有500℃-600℃，其余热可以继续利用。原料在煅烧时排出的挥发分，从煅烧罐上部排出，进入挥发分集合道及分配道，再向下引入第一层火道及第二层火道燃烧。
原料通过炉顶的加料机构间断地或连续地加入罐内，接受罐两侧火道间接加热。原料在罐内经过预热带排出水汽及一部分挥发分，再往下经过煅烧带（相当于加热火道的1-3层）。在此处，火道温度达到1250℃-1350℃。原料在煅烧带继续排出挥发分，同时产生体积收缩，密度、强度不断提高。最后，原料从煅烧带继续排出挥发分，同时产生体积收缩，密度、强度不断提高。最后，原料从煅烧罐底部落入带有冷却水套的冷却筒，使灼热的原料迅速冷却下来，再经过密封的排料机构定期或连续排出。原料在罐内停留时间达18-36h，每个罐的排料量一般为60-100kg/h。
原料在煅烧罐内停留时间可用（3-1）式计算：
公式（3-1）
式中 Z—停留时间，h；
α—煅烧罐的长度，m；
ｂ—煅烧罐的宽度，m；
h—煅烧罐的高度，m；
γ—原料平均堆积密度，kg/m3；
Q—每罐每小时排料量，kg/h。
由式（3-1）可知，由于罐体的尺寸是固定的，原料在罐内停留时间，主要受原料的堆积密度及每小时排料量的影响。当煅烧固定品种时，堆积密度也可视为常数，因此，停留时间直接与每小时排料量呈反比关系，排料量愈多，则原料在罐内停留时间愈短。
（2）顺流式罐式煅烧炉的生产工艺为了保证煅烧物料的挥发分在煅烧过程中能够均匀地逸出，避免原料在煅烧罐内结焦，对于含挥发分高于12％的石油焦，要加入低挥发分的原料混合煅烧。混入焦可用沥青焦或回炉重新煅烧的焦炭，其加入量视原料焦的挥发分而定。一般混合焦的平均挥发分控制在5％-7％，粒度以50mm为宜。
用加料和排料来控制煅烧质量，这是在煅烧生产中常采用的一种方法。在温度正常的情况下，加料和排料需按时、适量，以保证火道内总有一定的挥发分在燃烧。一般地说，在炉内温度恒定的情况下，排料量应不使罐内料面的允许高度有所改变，并且排出的热料不应有红料为宜。而在加料时，供给的原料不应含有过高的水分，而且要加得均匀。
提高罐式煅烧炉产量和质量的关键，是适当提高炉温或延长煅烧带。虽然罐式煅烧炉的火道温度最高可达1300℃左右，但由于煅烧物料与火道温度之间存在着温度差（一般相差100℃-150℃），因此，要保证煅烧的质量，煅烧带（主要是1-3层火道）的温度必须控制在1250℃-1350℃。
实践证明，罐式煅烧炉内火道温度是受许多因素制约的。一般说来影响煅烧炉内火道温度的主要因素有以下几方面：
1）燃料燃烧的影响。在正常生产中，原料在煅烧时所产生的挥发分是热源的主要部分。因此，对挥发分必须充分利用，但又要严格控制。如果挥发分不足，就要用煤气及时进行补充，否则煅烧温度就要下降，影响煅烧质量。如果挥发分过多，要关闭煤气阀门，调整挥发分的拉板，控制挥发分的给入量。否则，挥发分过量，个别火道温度过高，会烧坏炉体。因此，在生产中，为了确保煅烧炉火道温度的恒定，对原材料的配比，挥发分和煤气的用量都要严格控制，及时进行调整。
2）空气量的影响。经预热的空气进入量的大小也是保证煅烧炉温度火道恒定和煅烧质量的一个重要环节。因为只有空气量调整适当，燃料才能充分燃烧，煅烧炉的火道才能达到高温，煅烧的质量才能得到保证。空气量不足时，燃烧不充分，火道的温度下降，同时，还会在进入蓄热室或烟道以后继续燃烧，以致烧坏设备；空气量过多时，就会把火道内的热量带走，使火道温度降低，燃烧质量下降。
3）负压的影响。炉子负压的控制也是极为重要的。以每组炉室顶部负压在49-98Pa，罐内负压接近零最为理想。负压过大，火道内空气流量大，热损失大；负压过小，则挥发分难以抽出，预热空气也将供给不足，燃烧不完全。因此，在煅烧炉生产中，只有很好地掌握煤气、空气和挥发分的供给量与负压大小的相互关系，并且严格执行生产技术操作规程，才能保证恒定的煅烧温度，提高原料的煅烧质量。
各炭素厂的罐式煅烧炉，虽然炉体结构大同小异，但煅烧原料种类不一样，对煅烧质量要求不一样，工艺操作条件也有所差别。现将6层火道的罐式煅烧炉的主要工艺操作条件举例如下：
首层火道温度（℃） 1250-1350
二层火道温度（℃） 1250-1350
六层火道温度（℃），不大于 1250
排烟机前废气温度（℃） 400-500
首层火道负压（Pa） 9.8-14.7
六层火道负压（Pa） 78.4-98
原料在罐内停留时间（h） 34-36
炭质烧损（％） 2-5
排料量（kg/罐·h）少灰混合焦 65-75
无烟煤 70-80
煅烧后少灰混合焦质量指标
真密度（g/cm3），不小于 2.04
电阻率（Ω·m×10-6），不大于 650
煅烧炉的密封和煅后料的冷却也是重要环节。如果煅烧炉的密封性能不好，将使煅烧原料烧损，火道温度降低或者烧坏炉体。特别是排料装置要有好的密封性，否则，灼热的煅后料将大量被氧化，也会把排料设备烧坏。与此同时，煅后料的冷却装置的冷却效果要好，使煅后料能迅速冷却。
由于石油化工厂已经将釜式焦化改为延迟焦化，使顺流式罐式炉在煅烧高挥发分的延迟焦时产生了不少困难，为此把炉体结构改造为上窄下宽罐体的逆流式罐式炉。
3.2.1.2 逆流式罐式炉的结构和生产工艺
罐内煅烧物料流向与火道内热气流运动总方向相反的罐式炉叫逆流式罐式炉。
（1）逆流式罐式炉的炉体结构和工作原理逆流式罐式炉的炉体是由煅烧罐、火道和挥发分道等组成，每四个罐为一组，每座炉可根据产量配置6-7组。逆流式罐式炉炉体结构图示于图3-10。
逆流式罐式炉在炉体结构上与顺流式罐式炉的区别：
1）逆流式煅烧罐由厚度为80mm的耐火砖砌筑而成，带有适当的锥度，上部内宽为260mm，下部内宽为360mm。由于截面自上而下逐渐扩大，使原料在下移的过程中容易产生
相对位移而松动，从而为避免结焦和堵塞炉子创造了有利条件。
2）逆流式罐式炉的水平火道增加到八层，其目的在于加长煅烧带，增加原料在罐内的煅烧时间，以便充分利用挥发分而达到高产优质的目的。
3）逆流式煅烧罐还把挥发分出口设置得高于煅烧料面，并且加大了挥发分出口和分道的截面，以便于挥发分顺利排出。
4）逆流式煅烧罐取消了蓄热室，采用加热火道所传递的热量和煅后料的余热来加热炉底空气预热道，从而把冷空气加热，其目的在于简化炉体结构，并利用余热。
煅烧罐的两侧是加热火道，火道是沿罐体的高度配置的，每层火道是用硅砖和火道盖板砌筑的。煅料从第八层火道喷嘴喷入（或从第五层火道喷嘴喷入），燃烧后沿火道由下向上迂回流动，最后经集合烟道到余热锅炉或副烟道排出。由于煅烧料是由上往下移动，而热烟气由下往上迂回流动，就使物料与烟气在炉内形成了逆流，从而提高了热的利用率。
挥发分总通道是设计在煅烧罐的上部，每两个煅烧罐的挥发分通道互相联通，同时还与边墙的挥发分垂直道相连。挥发分从罐内逸出后，就直接进入挥发分垂直道，然后通过挥发物的拉板调节或分别进入第一、第八和第五层火道，或直接进入余热锅炉。挥发分垂直道具有清扫容易，减少炉顶散热和改善操作条件等特点。
第八层火道的下部还有两层空气预热道，冷空气从调节风门进入第十层空气预热道，经十、九两层预热后就可进入第八层或第五层火道，与煤气或挥发分混合而燃烧。预热空气量是由第九层空气预热道末端的空气拉板来调节的。
罐式煅烧炉的喷火嘴是用两种形状简单的异形砖砌成的。它的结构特点是：煤气和挥发物分别进入火道，因而煤气和挥发物就可以在该处同时使用。
炉子的总负压是由烟道闸门、锅炉和副烟道闸门来调节的。而每层火道的负压则是由该层火道的负压拉板来控制的。
（2）逆流式罐式炉的生产工艺逆流式罐式炉在生产工艺上除了与顺流式罐式炉具有相同之处外，还有以下不同点：
1）在逆流罐式炉的生产过程中，保持低料面操作，可以保证挥发分出口畅通无阻。适当提高首层火道温度，使延迟焦中的挥发分在短时间内排出，避免结焦堵炉。
2）在逆流罐式炉的生产中，煅烧料料面的高低是由自动探料装置控制的，它能使煅烧料面终保持在一定高度范围内。当罐内料面低于控制位置的，加料装置自动加料；当料面达到控制位置时，加料装置停止加料。连续自动加料和连续排料，保证了挥发分均匀排出，使罐内煅烧料不断松动，可防止结焦。
3）逆流罐式炉进行延迟焦这类高挥发分烧时，在操作上要求较高，对负压和空气量必须严加控制，要保持一定负压，使挥发分均匀排出和充分燃烧。
4）煅烧混合焦时，沥青焦应破碎到20mm以下（螺旋加料机的构造限制），并在预碎时要求配比准确，混合均匀，以避免结焦现象。
3.2.1.3 罐式炉的优缺点
罐式炉虽然形式较老，却有它的优点：
1）热利用率高。这种炉子可以利用原料煅烧时排出的挥发分。煅烧石油焦的挥发分热值高达5837kJ/m3，几乎与发生炉煤气的热值相当。如煅前焦的挥发分较高，可以停用煤气。正常生产时，燃料自给有余，节约燃料费用。
2）煅烧料缓慢地通过炉膛，挥发分在焦炭表面热解，形成热解炭膜，提高了焦炭强度。而且因煅烧料移动缓慢，耐火砖磨损较小。
3）由于罐式炉煅烧罐是密闭的，在非排料情况下是很少有空气进入，故煅烧料的氧化烧损比较小，一般在2％-5％。
4）煅烧料在罐内的停留时间可以随时控制，保证煅烧质量均匀。
但是，这种炉型需要较多的异形硅砖，基建投资较大，施工时间长；热烟气不易自动调节平衡，造成温度高的火道温度愈来愈高，而温度低的火道温度长期偏低。
3.2.1.4 罐式炉的烘炉
（1）烘炉的理论依据烘炉就是将砌筑好的炉体由低温状态加热到高温状态的过程。由于罐式炉是一个复杂的砖砌体，各种材料有不同的特性，所以要保证炉体的完整和密封，必须制定出合理的烘炉曲线和操作制度。
罐式炉炉体的主要砌筑材料是硅砖，因此烘炉曲线的制定与硅砖的性质以及它在不同温度下的膨胀特性密切相关。硅砖具有导热性好，高温下荷重软化点高（硅砖的耐火度可达1700-1750℃，在0.2Mpa的荷重下，软化点可达1640℃和抗煅烧物料磨损等优点，但其耐急冷急热性能差，剧烈的温度波动，将会使它发生破损。
硅砖是由含模糊石英（SiO2）很高的硅石制成。SiO2能以多种结晶形态存在。它们是α-石英、β-石英；α-方石英，β-方石英；α-鳞石英、β-鳞石英、γ-鳞石英。SiO2的不同结晶形态只要达到晶体转化温度，就在发生晶型转变，从而造成硅砖体积的急剧膨胀和收缩。SiO2晶型体积随温度变化曲线示于图3-11。由图可见，在加热时，方石英的体积变化最大，其次是石英，而鳞石英则较为缓和。
罐式炉的烘炉曲线就是根据不同温度区间硅砖的膨胀特性而制定的。一方面要考虑硅砖本身受热后体积膨胀，另一方面也要尽量保持炉体各部位温度均匀性。
（2）烘炉升温制度烘炉的全过程可以分为两个阶段，即干燥期和升温期。干燥期的目的是排出砌体的水分（主要是灰浆中的水分），水分排出太快会影响灰缝的严密性，一般情况下，低温干燥需3-6天。升温期是使炉体逐渐升高到正常生产的高温（1300℃左右）。烘炉的关键是控制炉体的膨胀量。根据实践经验，全炉每天最大膨胀量不应大于0.03-0.05％。现将一台六层火道罐式炉烘炉时升温制度举例示于表3-6。按该表升温制度
烘炉时，烘炉全过程为41天。烘炉时，在炉体的高度、长度及宽度方向均应设置标尺，定时观察炉体膨胀量，并进行记录。如出现异常膨胀，应立即查明原因及采取相应措施。当炉温升高到1300-1350℃时即可转入正常生产。
表3-6 罐式炉烘炉温度制度
（3）烘炉用燃料烘炉所用燃料可以是固体（如焦炭、煤、木柴）、液体（重油、柴油）和气体（煤气）。罐式炉烘炉多采用气体燃料。
3.2.2 回转窑
目前世界上大约有85％的煅后焦是用回转窑生产的。用回转窑煅烧炭素原料，与罐式炉不同的是：罐式炉的煅烧物料是间接受热的，而回转窑中煅烧物料是受火焰直接加热的。
3.2.2.1 回转窑的结构
煅烧回转窑包括煅烧窑（大窑）和冷却窑（小窑）。大窑由窑头、筒体和窑尾三部分组成，窑体的大小根据生产需要而定，较小的回转窑内径只有1m左右，长20m左右；较大的回转窑内径可达2.5m-3.5m，长60m-70m。回转窑炉体结构如图3-12所示。为了使物料能在窑内移动，窑体要倾斜安装，其倾斜度一般为窑体总长的2.5％-5％。
（1）筒体筒体是一个纵长的，由厚钢板卷成圆筒并焊接或铆接而成，内衬耐火砖。
筒体借助轮缘在托辊上回转。为了防止筒体从托辊上滑下，在每个轮缘的两侧还要安装挡辊。筒体的传动装置是由一组齿轮构成的。电动机经减速机带动齿轮，使筒体转动。直接装在筒体外壳上的大齿轮称为冕状齿轮。冕状齿轮是用弹簧（或键子）固定在筒体的外壳上，当外壳受热时可以自由地膨胀。冕状齿轮应以整个齿面和传动齿轮互相啮合，两者之间的啮合必须平稳而协调。大窑筒体的转速可用变速电动机的转数变化来调节，一般不超过2.5r/min。
（2）窑头排出煅烧料及喷入燃料的一端称为窑头。窑头有固定式和可移动式两种。窑头内衬耐火砖并安装有燃料喷嘴和观测孔。煅烧好的物料从窑头底部的下料孔落入冷却窑。在窑头和筒体结合部位装有密封圈，以防止外部空气进入窑内。
（3）窑尾加入原料及排出废气的一端称为窑尾。窑尾经常做成可移动的，里面也砌有内衬。通过电磁振动给料机从窑尾上方连续加料。窑尾与烟囱的烟道相通。窑尾下部还与沉灰室相连。在窑尾与筒体的结合部位也装有密封圈。
（4）冷却窑冷却窑是一个钢制圆筒，其倾斜方向与大窑倾斜方向相反。它的支撑装置及传动装置与筒体相似。在冷却窑外部设有淋水装置，以冷却煅后窑。在冷却圆筒内还装有一定量的提料板。在排料端安装有密封装置。
除一般回转窑外，还有不同规格的变径窑（即回转窑的全长分为直径略有不同的两段）专用于煅烧延迟焦。现将几种不同规格的回转窑及其产能列于表3-7。
3.2.2.2 回转窑的生产工艺
回转窑的生产工艺流程图示于图3-13。
回转窑生产时，原料从贮料仓经过给料机连续向大窑窑尾加料，由于窑体略呈倾斜，所以随着筒体的缓慢转动，原料就逐渐向窑头移动。从窑头喷嘴喷入煤气或重油，与窑头控制的空气混合燃烧，形成一个长达5-10m的高温煅烧带，煅烧带达到1200-1350℃。原料在窑内停留的时间只有50-60min，窑内所产生的废气则借助排烟机和烟囱的抽力排入大气。
回转窑的燃料为煤气或重油，还有煅烧物料所排出的挥发分。当煅烧挥发分低的炭素原料（如沥青焦或无烟煤）时，燃料喷嘴连续工作；当煅烧挥发分大于5％的原料时，喷嘴仅在大窑升温时工作，在升温以后，为了调整燃烧带才偶尔进行工作。在正常情况下，很少用外加燃料，主要靠煅烧料排出的挥发分燃烧来维持窑内高温。
回转窑的工艺参数主要包括：装料容量，物料在窑内移动速度，温度制度和压力制度。
（1）装料容量筒体内的装料体积决定于筒体工作段的尺寸，其填充率大致波动在6％-15％范围内。筒体内径愈大，填充率愈小。例如内径为1m或小于1m的窑内，填充率为15％；而直径为2.5-3m的仅为6％。但美国很多大型回转窑，直径在3m以上，但填充率仍维持在11％左右，生产效率高。我国现有回转窑的填充率只有3.4-6％。为此，有必要改进回转窑的设计和工艺制度。
（2）物料在窑内的移动速度和停留时间物料在窑内的移动速度对回转窑的煅烧质量和生产能力影响很大。如果物料在窑内停留时间过短，那么物料得不到充分的热处理，煅烧质量变差；如果物料在窑内停留时间过长，将使烧损增加，煅后料灰分增加，产量减低。前苏联规定物料在窑内停留时间不少于30min；我国为50-60min，美国为60-90min。
物料在窑内的移动速度与窑体的倾斜角、转数、窑体内径等参数成正比，还与窑内料层断面对窑中心的圆心角等有关。郝道劳夫曾导出一个公式，可作参考：公式（3-2）
式中υ--在整个料层断面上物料顺窑中心线方向线方向运动的平均移动速度，m/s；
D—窑的内径，m；
ｎ—窑的回转数，r/min；
φ—窑内料层断面对窑中心的圆心角，（o）；
α—窑体的倾斜角，（o）；
β—物料在窑内的的最大静止角，（o）（一般为40o-50o）；
Κ—校正系数（由实验求出，在1.5-1.7之间）。
在窑长为L（m）时，物料的停留时间T（s）为：
T=L/ｖ（3-3）当已知窑的填充率（φ），物料的堆积密度（r）和物料的移动速度（ｖ）就可按下式算出窑的产量Q，t/h：
Q=
焦炭在煅烧带的停留时间，在一定程度上可用改变温度的办法来调整。
（3）窑内传热与温度在回转窑的物料，随窑体不断旋转，由窑尾向窑头缓慢运动，在运动过程中受到火焰高温而被煅烧。上层物料由高温热气流的辐射和对流而加热。料层下部的物料则由窑内衬传导而加热，而料层中部的物料则是靠物料本身的热传导而加热。物料因窑体转动而不停翻动，物料交替受热，所以，可以认为在同一断面上，物料的温度是均匀的。
煅烧窑的温度可以分为三个区间（带）。第一段是物料干燥和预热带。该带位于从窑
尾开始的一段较长区域内。物料在此脱水并排出挥发分，应尽可能利用热烟气的热与挥发分煅烧热。其温度在高温端800-1100℃，加料端为500-600℃。筒体愈短，排出烟气温度就愈高。第二段是煅烧带，它的起点位于距煤气喷嘴2m左右的地方。该带温度最高达1300℃，物料在此被加热到1200℃左右。煅烧带的长度取决于燃料燃烧火焰的长度。例如Ф2.2×45m的窑煅烧长度一般为8-10m.如果被煅烧的物料中含有较高的挥发分，煅烧带的长度可扩大到12m。第三段为冷却带，它位于窑头端，这一带长度为1.5-2m，具体长度要根据喷嘴安装位置而定。
回转窑在正常生产时，其煅烧带的温度控制在1300-1350℃，由于稳定煅烧带的高温是提高回转窑的产量和质量的关键，所以，在回转窑煅烧工艺中，对于影响煅烧温度的主要因素必须严加控制。
1）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，也与保护窑头与煅烧的最高温度有关。煅烧带应处在保证窑头不被烧损的最近距离。若离窑头过远，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过剩，过剩的空气通过已煅烧好的温度达1100-1200℃的料层时，就使煅烧料燃烧。若煅烧带过长将出现空气量不足，一方面使挥发分不能充分燃烧而降低其热效率；另一方面，未完全燃烧的挥发分可能在空气尾处与随物料带入的空气一起燃烧，而使窑尾烟气温度急剧升高。因此，在回转窑的燃烧生产中，煅烧带的加长应在煅烧的长度方向都能保持最高温度才是有益的。
2）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，燃料完全燃烧所需要的空气量要比理论空气量大一些，而实际空气需要量要比理论需要量大多少，可用空气系数来表示：
公式（3-5）
式中αm—空气系数；
V a—实际空气供给量，m3；
V6a—理论空气需要量，m a。
回转窑煅烧过程中，若空气系数合适，燃料燃烧完全，窑内温度较高，目测火焰呈深蓝色；如果空气系数过大，空气量过多，窑内产生废气量增大，废气带走热量，使窑内温度降低，目测火焰呈浅蓝色；如果空气系数过小，空气量不足，燃料燃烧不完全，窑内温度低，目测火焰呈浅蓝色；如果空气系数过小，空气量不足，燃料燃烧不完全，窑内温度低，目测火焰呈褐色。正常情况下，空气系数以1.05-1.10为宜。
3）给料量均匀、稳定和连续才能保证煅烧质量。如果给料少，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；如果给料量过多，则料层太厚，物料煅烧不透，影响煅烧质量。回转窑的生产能力也将受到影响；如果给料量过多，则料层太厚，物料煅烧不透，影响煅烧质量。回转窑的生产能力也将受到影响；如果给料量过多，则料层太厚，物料煅烧不透，影响煅烧质量。回转窑给料量取决于窑体内径，一般规定窑内料层厚度以200-300mm为宜。
4）回转窑正常生产时，窑内始终保持负压，负压过大或过小对窑内温度控制和煅烧质量不利。负压过大，造成窑内抽力增大，料粉被吸走而导致实收率下降，窑内火焰会被拉长，相应地使燃烧带的热力强度和温度降低；为了保证煅烧质量不得不增大燃料用量，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，而且容易烧坏排烟装置；窑尾温度过高，造成刚进入窑尾的物料产生不均匀收缩，挥发分急剧逸出，导
致煅后粉料增多。如果负压过小，造成窑内外压差小，使窑头、窑尾冒烟，恶化操作环境；燃烧火焰不稳定，窑头有引起火焰反扑的危险；煅烧带由于火焰不长而变短，直接影响煅烧质量和产量，窑内烟气流动差，造成窑内混浊不清，难以观察煅烧温度。回转窑的负压通常用调节窑尾余热锅炉的引风机抽力来控制的。当煅烧带移向窑头，则增加窑尾负压。反之，则降低窑尾负压。由于煅烧物料不同，要求负压的大小不同，一般窑头负压控制在19.6-49.0Pa水柱以上。
3.2.2.3 回转窑的优缺点
与罐式炉和电煅烧炉相比，回转窑有以下优点：1）结构简单，材料单一，造价低，修建速度快；2）生产，中等规格的回转窑生产能力为2.5-3.5t/h；3）原料更换方便，对原料适应性强；4）便于实现机械化和自动化；5）燃料消耗少，燃烧高挥发分延迟焦时，主要靠自身挥发分的燃烧来维持窑内高温；6）使用寿命长，一般可用20-30年。
回转窑的缺点是：1）物料氧化烧损大，一般为10％左右，从而使灰分增加；2）由于窑体旋转，煅烧物料在窑内转动，造成内衬耐火材料的磨损和脱落，使煅烧料灰分增加和检修频繁。
3.2.2.4 提高回转窑产量和质量、降低消耗的途径
随着炭素工业的扩大生产，罐式炉的生产能力已不能满足需要，故逐渐转向回转窑。但我国回转窑的产量与质量和世界先进水平相比，还存在较大差距，主要表现在生产能力、炭质烧损率等几项主要指标。窑单位体积生产能力方面，世界先进水平为国内水平的三倍，而炭质烧损率则国内比世界先进水平高1.4-3倍，特别是煅烧焦质量明显低于先进水平。提高产量和改进质量可以从以下途径着手。
（1）提高回转窑的生产能力国际上趋向于集中煅烧石油焦，采用大型回转窑。我国目前30m以下的回转窑，热效率和生产效率低，物料在炉内停留时间短，煅烧质量差，故也可采取根据地区条件，由煅烧设备好，生产能力大的炭素厂集中煅烧石油焦的措施。
我国回转窑，物料停留时间短，为30-50min。同时由于内衬质量差，只能把煅烧温度维持在下限。由于传热速度的影响，使煅烧料的升温滞后于烟气100-150℃，当停留时间短时，更为严重。因此，在设计新回转窑时应调整工艺参数。如填充率可由3.4％-5％提高到6％-8％；回转窑倾斜角从 2.5o降至2o；回转窑的转速用无级调速，控制在0.75-2.5r/min。调慢转速、减薄料层对于改善煅烧质量和提高生产能力有重要意义。
（2）降低回转窑炭质烧损的途径为了降低回转窑炭质烧损可采取以下措施：窑头严格密封，由迷宫式改为重锤填料密封或重锤端面密封；尽量减少一次空气量，增设二次和三次空气喷射装置，严格控制风量，以减少物料在冷却带的氧化烧损；生延迟焦先进行筛分，小于50mm的筛下料不经粗碎直接进窑，减少进窑的粉料量；力争少用或不用燃料操作，可使炭质烧损率降低1％左右；在冷却筒的进料端设置水管，直接喷淋灼热的煅后料，快速冷却，可减少煅后料在冷却筒中的氧化；在维持正常煅烧的条件下，尽量减少窑尾排烟机的总排烟量，降低窑尾烟气流速和温度，窑尾负压不要太大，使粉尘抽走量减少；将窑尾进料端用高铝耐热混凝土浇注成收口形，加料溜管底部的端口要正对着窑筒壁，而不要对着气流方向；回转窑的温度、空气量和燃料实现自动测定和调节。
3.2.3 电煅烧炉
3.2.3.1 电煅烧炉的结构
电煅烧炉是一种结构比较简单的立式电阻炉，通过安装在炉筒两端的电极，利用物料本身的电阻构成通路，使电能转变成热能，把炭素原料加热到高温（1300℃-1400℃），从
而达到煅烧的目的。
电煅烧炉根据供电方式不同可分为单相电煅烧炉和三相电煅烧炉两种。单相电煅烧炉的结构如图3-14所示，它的炉膛为一个圆筒，内衬耐火砖，在外壳和耐火砖之间有石棉绝热层，炉膛下部以炭块（或用糊料捣固）作为导电的另一极，炉底有带冷却水套的排料管。
单相电煅烧炉用低电压大电流单相变压器供电，变压器的容量视炉膛的大小，按照操作经验确定。炉膛横断面上的最大电流密度为0.18-0.25A/cm2。变压器的最高电压视炉膛高度和材料的电阻率而定，一般采用每米30-35V（由电极的端面到炉底）。例如炉膛内径为110mm的电煅烧炉，当其外径为2058mm，炉膛内有效高度为2800mm，炉膛上部悬挂的石墨电极直径为250mm，所配单相交流变压器的容量为150kVA，电压为60V时，通过炉膛的电流可以达到2000-2500A，炉膛内煅烧温度可达1250-1350℃，每小时可排料130-150kg，每吨煅烧料耗电为800-1000kWh。
三相电煅烧炉的炉体与单相电煅烧炉类似，但是导电电极直接砌在炉体中，为了使炉膛内温度比较均匀，在炉体上部及中部各砌三根截面为350×350mm的石墨电极，三对电极在同一水平线按120o等分砌入，分别用母线与供电变压器相联。一台150kVA的三相交流变压器可配置一台炉膛内径800mm，高3m的炉子，产量与电耗和上述单相电煅烧炉相似。三种大小不同电煅烧炉的工作参数列于表3-8。
由于这种炉子的结构限制，不能直接测量煅烧区域的温度，它的操作规范要按电气仪表的读数来制订。
3.2.3.2 电煅烧炉的工艺操作
煅烧原料经破碎、筛分，取10-30mm的颗粒，因为粒度的恒定对于保持炉内的电阻和其它电气参数的正常极为重要。
表3-8 三种电煅烧炉的工作参数
开始进行煅烧时，因为生料的电阻很大，需在炉底加入已煅烧过的料约1/3，然后，生料从位于炉顶的漏斗装入，直到装满，电极端部应埋入物料达300-500mm深，以免电极与高温区域的原料被氧化。当物料尚未加热时，电阻大，应调高电压，使有一定的电流通过，随着物料的温度上升，电阻逐步降低，电流上升。此时，根据规定的电流调整电压（最适当的电压、电流值及排料时间和数量，应根据多次试烧确定），当电流达到规定值时，表示炉内物料的温度已达到要求的温度，即可排料。新料进入，电流又降低。排料的数量及时间间隔视材料的真密度而定，一般是每隔20min排料一次。
电压、电流、排料时间和排料数量四者之间是相互制约的。在生产控制上主要是调节电流和掌握排料时间。除了调整电压来使电流升降外，还可以调整电极的悬挂高度来控制炉内的电阻。这种调整方法一般是在改变原料品种和粒度时实行。
3.2.3.3 电煅烧炉的改进措施
电煅烧炉结构简单紧凑，操作连续方便，自动化程度高，特别适用于无烟煤的煅烧。它的缺点是煅烧过程中煅烧料逸出的挥发分不能充分利用而被排放，炉子电容量和生产能力较小，耗费电能，物料氧化烧损较大，煅烧质量不均匀。
为了克服电煅烧炉高能耗和温度不均匀的特点，法国和日本开发了一项新生产技术（SAVOLE炉）。该炉的主要特点是综合常规的使电流通过物料的方法和将不起反应的循环气体的热量传送给物料。既利用了煅烧过程中排出的挥发分，又使温度均匀性有明显改进，从而使电耗降低了50％，回收的挥发分相当于煅烧每吨无烟煤节约80kg燃料油。从加热到煅烧过程逸出的挥发分分析可知，挥发分能否作为热循环气体，关键在于掌握以含氢量为主的循环气体技术。
图3-15为SAVOLE 炉的剖面图。物料从炉顶装有两个阀的闭锁料斗送入炉内，底部出焦也经由装有两个阀的闭锁料斗排出，启闭阀按规定的周期运行。两根石墨电极使电流输入，电压按煅烧无烟煤的性质及粒度予以调整。用一台抽风机将炉内的气体抽出，经冷却和洗涤后再从炉底返回炉内。冷却气体通过已煅烧的无烟煤，经热交换使出炉无烟煤冷却到200℃或更低一些。
当气体在炉内上升时，因含氢量高，很容易扩散，在中心热区和四周冷区间增加了径向热传导，提高了温度分布的均匀性。当气体达到煅烧炉上部时，进入炉内的生无烟煤被气体干燥和预热，仔细地调节循环气体的流量会降低能量损失和煅烧所需电能。
SAVOLE 炉与传统电煅烧炉的热平衡列于表3-9.
3.3 煅烧地位的变化与二步煅烧
3.3.1 煅烧地位的变化
延迟焦化已成为石油焦、沥青焦和针状焦的生产方法，由于焦化温度仅为500℃左右，焦炭挥发分高达10-18％。美国、日本均在延迟焦化后，建有回转窑煅烧工序，这样，既减少了无效运输，又增加了焦炭的附加产值和收益。我国大庆、宝钢等也采用了这种联合工艺。根据这种趋势，炭素厂可以直接购入煅后焦，煅烧在炭素厂的地位将会明显下降，新建炭素厂和已有炭素厂的改造中应充分注意这种变化。
3.3.2 回转床与二步煅烧
回转床煅烧炉是开发早而又是新型的煅烧设备。1962年第一台回转床在美国建成，到70年代末，全世界已建成十余套，主要用于煅烧石油焦。
回转床煅烧炉的示意图列于图3-16。回转床煅烧炉的基本结构包括内衬耐火砖的固定炉顶，垂直的圆形侧墙，衬耐火材料的回转炉床和水冷式搅拌耙。炉顶边沿至中心，依次
设有焦炭加料口、烧嘴和烟囱。炉床有水平和向中心倾斜两种型式。炉床中心为均热室和卸焦口。由于搅拌耙的导向作用，回转床边缘的生焦随着回转床的旋转作螺旋线运动，不断翻动并逐渐向回转床中心，经由低温到高温，完成煅烧过程。
回转床煅烧炉的性能指标举例如下：
直径 13.8m，周边高 1.8m；
转速 6-20r/min；
进料粒度 0-50mm；
料层高 50-200mm（平均125mm）；
辅助燃料重油；
煅烧料温度～1230℃；
冷却机型式回转式冷却筒
煅烧实收率 75.38％
烧损率 6％
煅后焦真密度≥2.06g/cm3；
生产能力 88500t/年。
回转床煅烧炉的主要优点是占地少，生产能力大，收率高，煅后焦质量稳定，易于自动控制，烟气含尘量小，但也存在结构复杂，材质要求高，水冷耙维修量较大等不足之处。此外，回转床煅烧时，生焦受到激烈热震，易碎成小颗粒。
业已发现，通过二步煅烧，可以有效减轻热震对焦炭的影响。所谓二步煅烧，就是使焦炭在回转床煅烧之前，先将焦炭在一定加热速率下（≤40℃/min）加热至800℃进行预煅烧。
荷兰一焦化厂采用的二步煅烧工艺为在回转床前增加了一个小型回转窑作预煅烧炉，并增加了一套型号与最终冷却筒相同的中间冷却筒，使这套系统具有进行一步煅烧、带中间冷却的二步煅烧及不带中间冷却的二步煅烧。二步煅烧使煅后焦脆性降低，粗颗粒含量增加，带中间冷却的二步煅烧还使焦炭的热膨胀系数降低20％左右。
复习思考题
1、焦炭的煅烧与最终生成的炭素制品质量之间有何关系？
2、煅烧过程中，焦炭发生了哪些变化？如何判断煅烧的质量？
3、煅烧设备有哪几种？试比较它们的优缺点及对不同原料的适用性。
4、试比较两种罐式炉中气体的流动及温度分布。
5、如何确定物料在回转窑内的停留时间、填充率和产量？
6、试述煅烧工艺的发展方向。
煅烧石油焦
煅烧石油焦 石油焦是延迟焦化装置的原料油在高温下裂解生产轻质油品时的副产物 油焦的产量约为原料油的25-30%。其低位发热量约为煤的1.5-2倍，灰分含量不大于0.5%，挥发分约为11%左右，品质接近于无烟煤。 在炼钢用的石墨电极或制铝、制镁用的阳极糊（融熔电极）时，为使石油焦（生焦）适应要求，必须对生焦进行煅烧。煅烧温度一般在1300℃左右， 生焦不经锻烧可直接用于碳化钙作电石主料，生产碳化硅和碳化硼作研磨材料。也可直接作为冶金工业鼓风炉用焦炭或高炉墙衬炭砖，也可作铸造工艺用致密焦等。 煅烧石油焦和煅后石油焦是一种东西吗？ 石油焦也叫生焦是不是可以简单的理解为煅烧之前的就是生焦。 煅烧炉主要有a：罐式煅烧炉 B：回转窑煅烧炉 C：电热煅烧炉 原料：石油焦（生焦） 工艺流程：原料储存--破碎输送--煅烧--冷却出炉--储存（滚筒收尘） 罐式煅烧炉：耐火砖火墙传出的热量间接加热碳质原料 优点：煅烧质量稳定，物料氧化损耗小，煅烧物料纯度高，挥发分可以充分利用，
全炉热效率高 缺点：施工期长，建设投资较大 回转窑煅烧炉：燃烧气体和碳质物料接触而直接加热 优点;造价低，修建速度快，生产力大，原料更换方便对原料适应性强，适用于煅烧各种碳质物料，便于实现机械化和自动化，物料损耗少，使用寿命长。 缺点：物料氧化烧损大，一般为10%左右；物料灰分易增加检修次数易多 电煅煅烧炉：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 优点：操作连续方便自动化程度高煅烧温度高, 缺点;燃烧过程中物料挥发分不能充分利用而被排放。电容量生产能力小耗费电能物料氧化损耗大，煅烧质量不均匀和生产成本高 煅烧带（关键带）取决于燃料以及挥发分火焰的高度一般为3-5m，如煅烧挥发分含量较高的的石油焦煅烧带长度可增至8-10m（与物料烧损有关也与保护窑头以及煅烧最高温度有关） 给料机：给料均匀连续和稳定。 机器： 性能：？
煅烧
一、填空题 1、碳在自然界的存在形式分为：金刚石、石墨及无定形碳。 2、炭素制品生产中,常用的少灰原料包括石油焦、沥青焦等。 3、我厂煅烧炉的排料器采用的是星形排料器，排料方式是间歇式。 4、我国炭素工业用焦一般采用延迟焦化和釜式焦化两种焦化方法。 5、原料中的硫份一般可分为有机硫和无机硫。 6、硅砖的耐急冷急热的性能差，剧烈的温度波动，将使它发生破损。 7、煅烧炉操作中，挥发份过大，火道温度超高，炉体材料会烧坏。 8、如果烘炉质量不好，会使煅烧炉体产生裂纹和透气。 9、热媒系统是利用煅烧炉尾气余热为热源，以导热油为传热介质，利用热媒炉进行热交换。 二、选择题 1、煅烧炉二层火道温度应控制在（ A ），最高不得超过1400℃。 A、1250-1380℃ B、1200-1400℃ C、1100-1200℃ 2、 D 是煅烧炉罐体溶洞产生的主要原因。 A、渣蚀 B、渗碳 C、结焦 D、局部温度过高 3、石油焦煅烧过程中，分解反应是 D 反应 A、放热 B、放热和吸热 C、没有放热，也没有吸热 D、吸热 4、粗碎是指将块度为200毫米左右的大块料破碎到 D 毫米。 A、1—10 B、10—20 C、20—40 D、50—70 5、延迟石油焦灰份含量应不大于 C %。 A、0.2 B、1 C、0.5 D、0.8 6、原料在高温煅烧作用下，碳氢化合物会发生复杂的 D 反应。 A、氧化 B、分解 C、缩聚 D、分解和缩聚 7、罐式炉的炭质烧损一般低于 A %。 A 、3 B、5 C、4 D、6 8、炭质原料在加热到 B ℃时，其挥发份排出量最多。 A、250—720 B、500—800 C、300—960 D、650—900 9、粘土砖能够抵抗 A 的侵蚀。 A、酸性炉渣 B、碱性渣蚀 C、FeO D、FH 10、硅砖的方石英高低型转化，引起体积变化最大的温度为 C 。 A、163 B、300 C、180—273 D、500 11、不需要煅烧的原料是 A 。 A、沥青焦 B、石油焦 C、无烟煤 D、延迟焦 12、硅砖的主要组成为 A 。 A、SiO2 B、Al2O3 C、Fe2O3 D、MgO 13、耐火材料在2Kg/cm2压力下升温，产生压缩变形为 A %的温度为荷重软化温度。 A、0.6 B、1 C、2 D、4 14、硅砖在常温下的导热系数为 C W/m℃。 A、1.52 B、1.31 C、0.9 D、1.7 15、石油焦煅烧过程中，分解反应是 D 反应 A、放热 B、放热和吸热 C、没有放热，也没有吸热 D、吸热 16、热媒炉临时停炉时，应打开旁通烟道，关闭热媒进口烟气闸板，待炉顶温度
石油焦指标
石油焦指标 焦化的石油焦主要是针对用户而言，重点关注：硫含量、灰分和挥发分，有时包括水分和真密度； 具体内容如下： 1）挥发份 如石油焦中所含挥发份的量太多，在煅烧时焦炭易于破碎。焦炭塔的反应温度会影响焦炭的挥发份含量。 2）硫含量 硫含量是石油焦重要的质量指标。例如在生产石墨电极焦时，硫残留在石墨电极里，当电极处在1500℃以上的高温时，硫会分解出来，使电极晶体膨胀，再冷却时又会收缩，以致使电极破裂。焦炭硫含量与原料油的沥青质和残炭值有关。硫含量相同的两种焦化原料油，高沥青质含量、高残炭值的原料生产的焦炭硫含量也较高。焦炭塔温度对焦炭硫含量有影响：焦炭塔温度升高后，从焦炭中蒸发出来的低硫重质油增多，所以焦炭的硫含量会相应增高。 3）灰分 在高温石墨化过程中，部分灰分会挥发而形成孔隙，从而使成品电极的机械强度和电性能降低。此外，石墨电极中灰分的存在还会影响冶金产品的纯度。 4）真密度 单位体积的焦块在1300℃的高温煅烧，五小时后出的重量叫石油焦的真密度。其单位为g/cm3，一般在2.0以上，其大小可直接反映了焦炭的强度和质量。 延迟焦化装置生产的石油焦一般为生焦，若要生产冶炼用电极等产品时，需经过煅烧，成为熟焦，又称煅烧焦。石油焦没有国际统一的质量标准及测试方法。我国现用普通石油焦的标准名称为延迟石油焦(生焦)，属于中华人民共和国石油化工行业标准，编号为 SH0527-92 。 该标准中的一级品和合格品中的1A和1B焦适用于炼钢工业中制作普通功率石墨电极，也适用于炼铝工业中制作铝用炭素。 合格品中2A和2B焦炭用于炼铝工业中制作铝用炭素。 合格品中3A和3B焦炭用于化学工业中制作碳化物或作燃料。
煅烧炉清焦影响
浅谈罐式煅烧炉空罐清焦对生产的影响 李芳块 （山西华圣铝业有限公司，山西永济 044501） 摘要：本文通过对大型32罐顺流式煅烧炉在使用过程中罐壁结焦的原因进行分析，采取措施，从而减小煅烧过程中结焦对煅烧炉的影响，保证煅后焦的质量，取得了一定的效果，满足了预焙阳极对煅后焦的质量性能要求，值得同行借鉴。 关键词：罐式煅烧炉；原因分析；清焦； 1 现状 某炭素厂采用两台国内大型32罐顺流式煅烧炉，每台分八组，每组四罐，煅烧产生的高温烟气用作余热热媒锅炉的热源，用来加热糊料和熔化沥青。该煅烧炉自2006年12月烘炉开始，2007年3月开始排料，5月份转入正常生产阶段，至2008年3月期间未进行过空罐清理，导致罐壁两侧的结焦达到20㎝左右，3月中旬开始出现大面积的棚料现象，由于各个罐的结焦程度不同，使各火道的温差较大，火道之间的不能保持平衡，煅烧炉很难平稳运行。 2 煅烧的设备及原理 2.1煅烧设备 我国石油焦煅烧设备主要为回转床、回转窑和罐式炉三种类型。三者各有优缺点：1）回转床：产量大，烧损小，煅烧质量好，主要用于大型集中煅烧石油焦厂、结构较复杂、引进价格昂贵，国产技术不成熟；2）回转窑：具有产能大，投资少，对原料的适应性较宽，产品质量容易控制。世界上约有85%的石油焦都采用回转窑煅烧。但炭质烧损高于罐式炉，运转率较罐式炉低。由于火苗与物料直接接触，烧损率较大，不利于节约能源。3）罐式炉：煅烧石油焦质量好，能耗较低，炭质烧损少，完全靠原料自身逸出的挥发分加热火道，并且
火道与物料间接加热，热能利用率高，适合于节能发展趋势，但投资大、产能低，不易实现自动化，当石油焦挥发分较高时，需掺配煅烧石油焦，以防止石油焦煅烧过程中在炉子内结焦。 2.2 煅烧原理 煅烧是在隔绝空气的条件下进行的热处理温度高达1380℃，使物料在煅烧过程中发生一系列物理、化学变化，改变焦炭的内部结构，提高它的密度、强度、导电性和抗氧化性。煅烧的目的主要有：（1）排除原料中的挥发分；（2）提高炭质原料的密度和机械强度；（3）提高原料的导电性能；（4）提高原料的化学稳定性。 石油焦煅烧是在隔绝空气的条件下进行的热处理过程，同时也伴随着炭化反应、烟气中石油焦粉或煅烧焦的氧化或燃烧、氢气的氧化或燃烧、挥发分中碳氢化合物氧化或燃烧，水蒸汽与石油焦或煅烧焦作用，二氧化碳与石油焦或煅烧焦的作用。 3 产生的原因分析 煅烧是生产煅后焦的一道重要工序。但在实际生产中，由于原料质量不稳定，对煅烧炉的温度控制，物体寿命，产量和煅后料的质量及物料平衡有直接的关系。 （1）原料产地对煅烧的影响 石油焦因其产地不同，所以它们的生成条件亦不相同，它们的性质也就不会一样，从而要求我们必须按不同产地、不同厂家分类存放。（2）原料质量对煅烧的影响
石油焦性质
石焦油性质 目录 1基本信息 2基本性状 3基本性质 4基本分类 5基本用途 6加工工艺 7划分标准 8质量指标 1基本信息 2基本性状 3基本性质 4基本分类 5基本用途 6加工工艺
7划分标准 8质量指标 1基本信息 石油焦(Petroleum Coke)是石油炼制过程中的副产品，是由延迟焦化(Delayed coking)装置生产的黑色固体或粉末。根据石油焦的结构和外观，又分为针状焦、海绵焦和弹丸焦。 2基本性状 石油焦的形态随制程、操作条件及进料性质的不同而有所差异。从石油焦工场所生产的石油焦均称为生焦（green cokes），含一些未碳化的碳烃化合物的挥发份，生焦就可当做燃料级的石油焦，如果要做炼铝的阳极或炼钢用的电极，则需再经高温煅烧，使其完成碳化，降低挥发份至最少程度。大部份石油焦工场所生产的焦外观为黑褐色多孔固体不规则块状，此种焦又称为海绵焦（sponge coke）。第二种品质较佳的石油焦叫做针状焦（needle coke）与海绵焦比，由于其具较低的电阻及热膨胀系数，因此更适合做电极。有时另一种坚硬石油焦亦会产生，称之为球状焦（shot
coke）。这种焦形如弹丸，表面积少，不易焦化，故用途不多。 3基本性质 灰分 石油焦灰分中主要元素为铁、硅、钙、铝、钠、镁，还有少量的钒、钛、铬等。生产电解铝用的阳极材料和电解氯化钠溶液的石墨阳极时应限制石油焦中钒的含量。影响石油焦灰分大小的因素首先是原油的含盐量和脱盐程度，原油中的盐分经过蒸馏或裂解加工后大部分富集在渣油里，一小部分沉积在炉管、容器、设备里，而渣油中的盐分大部分残留在焦炭中。石油焦的灰分还受冷却水及卸焦用高压水含盐量的影响，特别是多次重复利用的冷却水和卸焦用高压水一般含盐分比较高。生产出来的石油焦如堆放在露天，地面上的泥沙或刮风带来的泥沙也会增加石油焦的灰分，生产石墨制品的石油焦灰分一般应小于0.5%，生产高纯石墨所用的石油焦灰分不应大于0.15%。 硫分 硫是影响石油焦质量的杂质之一，石油焦的含硫量取决于渣油的含硫量，渣油中的硫分有30%～40%残留在石油焦中，如果含硫量较高的渣油事先加氢脱硫，减少渣油中的含硫量，由此得到的石油焦含硫量相应降低。石油焦中的硫可分为硫的有机化合物（硫醚、硫醇、磺酸等）和硫的无机化合物（硫化铁、硫酸盐）两类。一般煅烧到1300℃
关于编制煅烧石油焦生产建设项目可行性研究报告编制说明
煅烧石油焦项目 可行性研究报告 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司编制时间：https://www.wendangku.net/doc/3716455353.html, 高级工程师：高建
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目录 第一章总论 (1) 1.1项目概要 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2项目建设单位 (1) 1.1.3项目建设性质 (1) 1.1.4项目建设地点 (1) 1.1.5项目主管部门 (1) 1.1.6项目投资规模 (2) 1.1.7项目建设规模 (2) 1.1.8项目资金来源 (3) 1.1.9项目建设期限 (3) 1.2项目建设单位介绍 (3) 1.3编制依据 (3) 1.4编制原则 (4) 1.5研究范围 (5) 1.6主要经济技术指标 (5) 1.7综合评价 (6) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (7) 2.1项目提出背景 (7) 2.2本次建设项目发起缘由 (7) 2.3项目建设必要性分析 (7) 2.3.1促进我国煅烧石油焦产业快速发展的需要 (8) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (8) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (8) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (8) 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (9) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (9) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (10) 2.4项目可行性分析 (10) 2.4.1政策可行性 (10) 2.4.2市场可行性 (10) 2.4.3技术可行性 (11) 2.4.4管理可行性 (11) 2.4.5财务可行性 (11) 2.5煅烧石油焦项目发展概况 (12)
石油焦知识
一、石油焦 （一）石油焦 1、定义 石油焦（PETroleum coke）是原油经蒸馏将轻重质油分离后，重质油再经热裂的过程，转化而成的产品，从外观上看，焦炭为形状不规则，大小不一的黑色块状（或颗粒），有金属光泽，焦炭的颗粒具多孔隙结构，主要的元素组成为碳，占有80wt%以上，其余的为氢、氧、氮、硫和金属元素。石油焦具有其特有的物理、化学性质及机械性质，本身是发热部份的不挥发性碳，挥发物和矿物杂质（硫、金属化合物、水、灰等）这些指标决定焦炭的化学性质。 2、性质 石油焦是黑色或暗灰色坚硬固体石油产品，带有金属光泽，呈多孔性，是由微小石墨结晶形成粒状、柱状或针状构成的炭体物。石油焦的主要用途是电解铝所用的预焙阳极和阳极糊、碳素行业生产增炭剂、石墨电极、冶炼工业硅以及燃料等。石油焦组分是碳氢化合物，含碳90－97%，含氢1.5－8%，还含有氮、氯、硫及重金属化合物。 石油焦是延迟焦化装置的原料油在高温下裂解生产轻质油品时的副产物。石油焦的产量约为原料油的25-30%。其低位发热量约为煤的1.5-2倍，灰分含量不大于0.5%，挥发分约为11%左右，品质接近于无烟煤 3、性状 石油焦的形态随制程、操作条件及进料性质的不同而有所差异。从石油焦工场所生产的石油焦均称为生焦（green cokes），含一些未碳化的碳烃化合物的挥发份，生焦就可当做燃料级的石油焦，如果要做炼铝的阳极或炼钢用的电极，则需再经高温煅烧，使其完成碳化，降低挥发份至最少程度。大部份石油焦工场所生产的焦外观为黑褐色多孔固体不规则块状，此种焦又称为海绵焦（sponge coke）。第二种品质较佳的石油焦叫做针状焦（needle coke）与海绵焦比，由于其具较低的电阻及热膨胀系数，因此更适合做电极。有时另一种坚硬石油焦亦会产生，称之为球状焦（shot coke）。这种焦形如弹丸，表面积少，不易焦化，故用途不多。（二）石油焦加工工艺 石油焦与煅烧焦及石墨电极的价格每吨相差数百元甚至上千元。因此，国内许多企业都在进行石油焦增值加工的工作。 1、生产煅后石油焦 国外的石油焦煅烧过程全部在炼油厂完成,炼油厂生产出的石油焦直接进入煅烧装置进行煅烧。由于我国国内炼油厂没有煅烧装置，炼油厂生产的石油焦廉价出售。目前,我国的石油焦及煤炭的煅烧均在冶金行业进行,如碳素厂、铝厂等。 煅烧焦主要用于生产石墨电极、炭糊制品、金刚沙、食品级磷工业、冶金工业、制电石等。其中应用最广泛的是石墨电极。 煅烧石油焦在国内的销售市场比较看好，它的最大用户是炼铝工业，锻烧石油焦在国外市场销售的前景也很乐观，例如，镇江碳素厂，一次就出口美国20kt煅后焦。普通石油焦与煅后焦的价格每吨相差数百元，煅烧石油焦将是炼油厂提高焦化装置经济效益的一项重要举措，石油焦的后加工可以使石油焦得到极大增值。2、生产石墨电极 镇江焦化煤气公司煅后焦出口到日本，日本再石墨化后，则价格约3500元/t。因此，有必要采取增大石油焦附加值的方法来增效创收，采取对石油焦进行煅烧来提高石油焦的销售价格。吉林炭素厂用大庆和抚顺二厂的针状焦为原料，研制了达到国外同类产品水平的超高功率石墨电极。兰州炭素厂选择国内某种优质石油焦,采用大颗粒配方,加以其它工艺上的措施，研制了高功率石墨电极。如果工艺控制得当，用胜利焦也可以生产石墨电极。高硫石油焦会导致石墨电极龟裂，不适宜做石墨电极。 3、生产活性炭 活性炭是一种优良吸附剂，石油焦制备活性炭产率可达78%，石油焦按550元/t计，生产一吨活性炭仅需704元。以年生产规模1k计，粉末活性炭总产值394.6万元，税后利润92.7万元；以1kt计,颗粒活性炭总产值526.2万元，税后利润122.7万元。建1kt/a石油焦粉末或颗粒活性炭厂，一年可建成投产，其投资分别为172.5万元和230万元。 （三）石油焦生产工艺
32罐罐式煅烧炉烘炉操作规程讲解--实用.doc
目录 1 烘炉的目的 (1) 2 烘炉曲线及烘炉方法 (2) 3 烘炉前的准备 (6) 4 烘炉技术操作 (8) 5 烘炉温度控制 (9) 6 弹簧调整 (10) 7 安全注意事项 (10) 8 烘炉组织机构 ........................................................................................................................................ 错误！未定义书签。
32 罐罐式煅烧炉烘炉操作规程 1 烘炉的目的 1.1 罐式炉简介 32 罐煅烧炉为顺流式八层火道罐式煅烧炉，它是对预焙阳极的 生产原料石油焦进行煅烧的主体设备，炉子的结构特点是： 1.1.1 主体由粘土耐火砖砌筑，罐式炉的心脏罐体、火道部分使用硅 砖砌筑，上下部分和四周使用粘土砖砌筑。 1.1.2 炉子每四罐为一组，共八组；八层火道、火道和挥发份道自成一个体系，炉子设置两条预热空气道， 一条由炉底通过沿前墙到喷火嘴处，一条由炉底通过折回到炉底四层， 利用四层剩余的挥发份提高温 度，即可降低炉底温度，又可预热空气。 1.2 烘炉目的 罐式煅烧炉的寿命长短主要与耐火材料质量、 砌筑质量及使用维护等三个方面有关， 其中罐式煅烧炉的烘炉质量的好坏直接影响到罐 式炉的使用寿命和安全生产。 烘炉就是对新砌炉子进行加热， 把炉内的水分逐渐烘干， 消除内应力，增加泥浆的粘结力， 提高炉体的强度，同时对砌体进行高温烧 结，使其达到正常生产时的热状态。 随着温度的变化，组成硅砖的主要成分 因而造成了砖的体积发生急剧的膨胀和收缩。 一般 SiO 2 以三种结晶形态存在，即石英有： α—石英、 β—石英， 33 iO 将发生晶体的转化，
石油焦回转窑各个煅烧带介绍
石油焦的主要用途是电解铝所用的预焙阳极和阳极糊、碳素行业生产增炭剂、石墨电极、冶炼工业硅以及燃料等。 石油焦回转窑煅烧特点 石油焦回转窑在处理石油焦中，为了降低灰尘污染，其窑头采用壳罩式密封，窑尾装有轴向接触式密封装置，保证了密封的可靠性。煅烧中，当对石油焦进行运转的过程，然后根据石油焦物料的多少调节温度的高低，最终达到自己想要的目标，这种煅烧技术经实践证明，具有能耗低，产品经脱水、脱碳增白，性能稳定性好。此外，煅烧石油焦物料，有利于环保，利用石油焦焚烧危险废物、垃圾，这不仅使废物减量化、无害化，而且将废物作为燃料利用，节省煤粉，做到废物的资源化。
原料石油焦（俗称生焦）经窑尾流入石油焦回转窑，在窑内与逆流的热空气接触加热，由于窑体是倾斜转动，物料随窑体转动的同时向窑头移动，并依次经过窑内的预热带、煅烧带、冷却带，最后从窑头流出进入冷却机。 ①、预热带：最高温度：800-1100℃，进料口温度：500-600℃。 热源：从煅烧带流过的热烟气。 物料变化：脱水并排出挥发分及硫分。 ②、煅烧带：最高温度：1250-1350℃，物料可加热到1200℃以上。 热源：重油或煤气燃烧，二次风助燃。 物料变化：生焦焦化，石油焦形成碳原子的平面网格，呈两维空间的有序结构排列，达到增加石油焦的物化性能（如电阻率、真密度、机械强度等）的目的。
③、冷却带：窑头温度：小于1000℃。物料在此段自然冷却。 冷却机：采用喷水方式对物料进行强制冷却。冷却机出口煅后焦温度小于60℃。 河南豫晖机械是专业矿山设备生产厂家，我公司生产各种型号、产量回转窑设备。用户选择豫晖，就是相信我们公司的信赖，我们会一直保证设备质量，并努力创新提高设备的生产能力，为用户提供更优质效设备。 买石油焦回转窑选择豫晖公司，我们技术会为您详细介绍推荐适用的方案，给您优惠价格，想了解石油焦回转窑的价格和技术参数情况，欢迎咨询我们。
煅烧石油焦生产工艺技术操作规程
煅烧石油焦生产工艺技术操作规程 1 目的范围：利用罐式煅烧炉加热处理即煅烧石油焦，达到质量要求。主要包括煅烧给料、罐式炉煅烧系统，煅后焦运送设备。 2 技术条件 2.1 首层火道温度1150～1300℃，负压10～30Pa。12pa 2.2 三层或四层火道温度1150～1300℃，负压20～80Pa。60pa 2.3 烟道平均温度不大于800℃，个别测点不大于1000℃，带余热锅炉的烟道温度不大于300℃。 2.4 燃料：罐式煅烧炉使用煤气加热时，煤气温度5～25℃，煤气总管压力不低于2000Pa，集合管压力为1400～2000pa，管道内任何情况下不得造成负压。应主要使用挥发份做为燃料进行加热。 2.5 排料罐冷却水出口温度低于60℃，锻后焦排出料的温度要低于250℃。 2.6 煅后焦的真密度不小于 2.04g/cm3，粉末电阻率不
大于650Ω.mm /m，挥发分小于0.5%，灰分小于0.6％，水分小于0.5％。 3生产操作 3.1 正常生产情况下，每班定时加料，保持炉头上有料封严，不允许出现空炉头现象。 3.2 根据煅后焦质量情况调整排料量，要勤排少排，使炉内料处于经常移动状态，两次排料的间隔时间不大于10分钟。 3.3 经常清理挥发分总道、竖道，保持其畅通。充分利用挥发分，尽量使其在首层和二层火道燃烧。设有余热锅炉的才允许多余的挥发分在末层火道燃烧。 3.4 在停电、停水、停排烟机或无原料时，应停止排料，料面高度要在炉脖之上。短时间停产（1～2天）时，火道温度保持在1000℃以上，停产三天以上，火道温度保持在900±20℃间保温。 3.5 调温过程中要定时检查火道内燃烧情况，根据温度变化及时调整燃料和空气配比，及时处理火道堵塞及漏风。
罐式煅烧炉汇总
罐式煅烧炉 罐式煅烧炉 在固定的料罐中实现对炭素材料的间接加热，使之完成煅烧过程的热工设备。 罐式煅烧炉是炭素工业中被广泛采用的一种炉型。煅烧时原料由炉顶加料装置加入 罐内，在由上而下的移动过程中，逐渐被位于料罐两侧的火道加热。燃料在火道中 燃烧产生的热量是通过火道壁间接传给原料的。当原料的温度达到350～600℃时，其中的挥发分大量释放出来。通过挥发分道汇集并送入火道燃烧。挥发分的燃烧是 罐式煅烧炉的又一个热量来源。原料经过1200～1300℃以上的高温，完成一系列的物理化学变化后，从料罐底部进入水套冷却，最后由排料装置排出炉外。完成了热 交换的废烟气送入余热锅炉，利用其余热生产蒸汽，或送人换热室预热供燃料和挥 发分燃烧的空气。 基本构造罐式煅烧炉由炉体(包括料罐、火道、四周大墙，有的还有换 热室)和金属骨架以及附属在炉体上的冷却水套、加排料装置、煤气(或重油)管道等几部分组成。(见图) 料罐和火道是炉体最重要的组成部分，料罐按纵横方向成双排列，连同它两侧 的四条火道构成一组，一台炉可有3～7组。料罐的水平截面为两端是弧形的扁长形，罐壁垂直或略向外倾斜，后者即所谓斜罐式煅烧炉。对煅烧含挥发分较高的延迟焦，斜罐可以使下降的料层松动，减小结焦造成堵炉的危险。火道在料罐高度上分6～8层，烟气在火道内是一长“之”字形路线。料罐和火道都处于高温，工作条件恶劣， 而且还要求罐壁导热性好，气密性高，故采用壁厚为80mm的硅质异型砖砌筑。 炉体的中部是几组料罐和火道，外部四周是大墙。在大墙中设有挥发分和预热 空气通道。煅烧过程中排出的挥发分从罐上部的逸出口流出，由位于炉顶部的集合 道把同组中的挥发分汇集，然后经大墙中的通道，才能送到燃烧口和需要补充热量 的火道进行燃烧。经换热室或炉底空气预热道预热过的空气，也要通过大墙中的通 道才能送到煤气(或重油)和挥发分的燃烧点供其燃烧。为了控制挥发分和预热空气 的量，专门设有拉板砖进行调节。另外在大墙上还设有很多火道观察孔、测温测压 孔，便于炉子的操作和监控。大墙采用黏土质耐火砖、保温砖和红砖砌筑。 在炉后不设余热锅炉的时候，为了利用废烟气的余热，可设换热室。换热室由 黏土质的格子砖砌筑，废烟气和空气按各自的通道交错流动进行换热，通过格子砖，废烟气温度由1000℃降为500～600℃，而空气则被预热到400～600℃。开发预热空气助燃，不但提高煅烧温度，还节约燃料，当改用延迟焦作原料后，大量挥发分 的燃烧，不但满足了煅烧温度的要求，而且还大大富裕，采用换热室的形式已不能 充分利用这部分热量，所以被余热锅炉取代。
石油焦煅烧
石油焦煅烧 Hessen was revised in January 2021
3 原料的煅烧 煅烧原理 炭素煅烧在隔绝空气的条件下进行高温（1200℃-1500℃）热处理的过程称为煅烧。煅烧是炭素生产的预处理工序。各种炭素原材料在煅烧过程中从元素组成到组织结构都发生一系列显着的变化。 无烟煤、石油焦和延迟沥青焦都含有一定数量的挥发分，需要进行煅烧。冶金焦和焦炉生产沥青焦的成焦温度比较高（1000℃以上），相当于炭素厂的煅烧温度，可以不再煅烧，只需烘干水分即可。天然石墨为了提高其润滑性，也可以进行煅烧。一般来说，煅后料比较硬、脆、便于破碎、磨粉和筛分。 煅烧的目的 煅烧的目的是为了排除原料中的水分和挥发分，使炭素原料的体积充分收缩，提高其热稳定性和物理化学性能。 进厂原料的水分一般在3％-10％之间，原料如含有较多的水分，不便于破碎、磨粉和筛分等作业的进行，并影响原料颗粒对粘结剂的吸附性，难以成型，故一般要求煅后水分不大于％。 如果原料的挥发分过高，则生制品在焙烧过程中，将会发生过大的收缩，以至变形，甚至导致生制品的断裂，所以必须排除原料中的挥发分。 在煅烧，伴随挥发分的排出，高分子芳香族碳氢化合物发生复杂的分解与缩聚反应，分子结构不断变化，原料本身体积逐渐收缩，从而提高了原料的密度和机械强度。一般来说，在同样温度下，煅后料的真密度愈高，则愈容易石墨化。 炭素原料煅烧过程中导电性能的提高也是挥发分逸出和分子结构重排的综合结果。经过同样温度煅烧后，石油焦的电阻率最低，沥青焦的电阻率略高于石油焦，冶金焦的电阻率又高于沥青焦，无烟煤的电阻率最高。无烟煤的电阻率不仅与煅烧程度有关，而且与其灰分大小有关。同一种无烟煤，灰分愈大，煅后电阻率愈高。 随着煅烧温度的提高，炭素原料所含杂质逐渐排除，降低了原料的化学活性。同时，在煅烧过程中，原料热解逸出的碳氢化合物在原料粒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。 煅烧前后焦炭结构及物理化学能力的变化 煅烧前后焦炭结构的变化 未煅烧石油焦微晶的层面堆积厚度只L c 和层面直径L a 有几个纳米，，它 们随煅烧温度的升高不断变化，其变化趋势如图3-1所示。在700℃以前，L c 和L a 有所缩小。700℃以上则不断增大。这种变化趋势与侧链的断裂和结构重 排有关，在接近700℃时，L c 和L a 的缩小说明焦炭内微晶层面结构在这一温度 区间内移动和断裂，变得更杂乱和细化，此时挥发分的排出最为剧烈。图3-2表示了煅烧无烟煤时排出气体总量及其组成。由此可见，在700℃-750℃间气体的排出量最大。
石油焦及煅烧石油焦性质及用途
石油焦及煅烧石油焦性质及用途 一、石油焦的性质 石油焦是黑色或暗灰色坚硬固体石油产品，带有金属光泽，呈多孔性，是由微 小石墨结晶形成粒状、柱状或针状构成的炭体物。石油焦组分是碳氢化合物，含碳90－97%，含氢1.5－8%，还含有氮、氯、硫及重金属化合物。 石油焦是延迟焦化装置的原料油在高温下裂解生产轻质油品时的副产物。石油 焦的产量约为原料油的25-30%。其低位发热量约为煤的1.5-2倍，灰分含量不大于 0.5%，挥发分约为11%左右，品质接近于无烟煤。 二、石油焦的质量标准 延迟石油焦是指延迟焦化装置生产的生焦，也称普通焦，目前还没有相应的国 家标准。现国内生产企业主要依据原中国石化总公司制定的行业标准SH0527－92 生产（详见附表）。该标准主要根据石油焦硫含量分类，其中一级品、1 号焦适用 于炼钢工业中制作普通功率石墨电极，也适用于炼铝业作铝用碳素；2 号焦用作炼 铝工业中电解槽(炉)所用的电极糊和生产电极，3 号焦用作生产碳化硅(研磨材料)及碳化钙(电石)，以及其它碳素制品，亦用于制造炼铝电解槽的阳极底块及 用于高炉碳素衬砖或炉底构筑。 三、石油焦的主要用途 石油焦的主要用途是电解铝所用的预焙阳极和阳极糊、碳素行业生产增炭剂、 石墨电极、冶炼工业硅以及燃料等。 根据石油焦结构和外观，石油焦产品可分为针状焦、海绵焦、弹丸焦和粉焦4 种： （1）针状焦，具有明显的针状结构和纤维纹理，主要用作炼钢中的高功率和 超高功率石墨电极。由于针状焦在硫含量、灰分、挥发分和真密度等方面有严格质 量指标要求，所以对针状焦的生产工艺和原料都有特殊的要求。 （2）海绵焦，化学反应性高，杂质含量低，主要用于炼铝工业及炭素行业。 （3）弹丸焦或球状焦：形状呈圆球形，直径0.6-30mm，一般是由高硫、高沥 青质渣油生产，只能用作发电、水泥等工业燃料。 （4）粉焦：经流态化焦化工艺生产，其颗粒细（直径0.1-0.4mm），挥发分高，热胀系数高，不能直接用于电极制备和炭素行业。 根据硫含量的不同，可分为高硫焦（硫含量3%以上）和低硫焦（硫含量3%以下）。低硫焦可作为供铝厂使用的阳极糊和预焙阳极以及供钢铁厂使用的石墨电极。 其中高品质的低硫焦（硫含量小于0.5%）可用于生产石墨电极和增炭剂。一般品质的低硫焦（硫含量小于1.5%）常用于生产预焙阳极。而低品质石油焦主要用于冶炼工业硅和生产阳极糊。高硫焦则一般用作水泥厂和发电厂的燃料。 煅烧石油焦： 在炼钢用的石墨电极或制铝、制镁用的阳极糊（融熔电极）时，为使石油焦（ 生焦）适应要求，必须对生焦进行煅烧。煅烧温度一般在1300℃左右，目的是将石油焦挥发分尽量除掉。这样可减少石油焦再制品的氢含量，使油焦的石墨化程度提
石油焦标准
石油焦标准 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
石油产品试验方法 中华人民共和国石油化工行业标准（SH/T0010~0037-90） 附录A 石油焦试样制备法 A1．从作业线、车箱、堆放场地或其它运输工具上采样，一次样经13mm筛，筛后不应小于4000g。 A2．将4000g样品分成四份，每份1000g，一份弃之不要，第二份作为检查分析用，第三份再分为四份，每份250g，其中二份弃之不用，二份留实验室供作测定水分用。 A3．研磨质量不小于1000g的第四份试样，直至微粒尺寸小于3mm，并缩分至250g，在180～190℃烘箱的烤盘上烘烤15min，再研磨到微粒尺寸小于0.25mm，这时留在0.25mm筛上的试样应不超过3%。 A4．将通过0.25mm筛的试样分为四份，每份质量约60g，作为分析试样。第一份供实验室技术分析用，第二份按用户要求作分析用试样；第三份作留样；第四份弃之不要。 A5．试验和检查用的分析试样，置于用防蚀材料制成的有密封盖的瓶里，瓶里放入和瓶外贴上填有产品类别、试样名称、批号、采样时间和地点的标签。 A6．试样保管期：供测水分的试样为3d；供作技术分析的试样为20d；分析试样邮寄时，用瓶装外加木箱包装。 附录B 石油焦水分的测定方法
B1．用本标准附录A制备的试样进行试验。 B2．烘箱加热温度稳定在130～140℃。 B3．称量瓶有密合的盖，其大小应使称取2g试样时，每1cm2的试样质量不大于0.15g。 B4．从试样中不同的深度的两、三处取出约2g试样（天平称量误差不大于 0.0001g），置于预先烘干并称量过的称量瓶里称量，并使符合B3的要求。 B5．将装有试样的称量瓶放到预先加热到135～140℃的烘箱里，保持45min，然后取出在空气中冷却5min，放入干燥器中冷却至室温，称量后放回到干燥器中，20min后再从干燥器中取出称量，如果两次称量差数不超过0.001g，则认为已恒重。 B6．所有称量误差不得大于0.0002g。 B7．计算 试样中水分W[%（m/m）]按下式计算： W=(m 5－m 6 )/(m 5 －m 4 )×100 式中：m 4 －带盖称量瓶的质量，g； m 5 －带盖称量瓶和试样干燥前的质量，g； m 6 －带盖称量瓶和试样干燥后的质量，g； 8．精密度 重复性：重复测定两个结果之差不应大于0.2%。 石油焦灰分测定法1．主题内容与适用范围 本标准规定了用高温煅烧方法测定石油焦的灰分。
石油焦煅烧设备
石油焦煅烧设备 河南众联盛重工机械有限公司 什么是石油焦？ 石油焦（PETroleum coke）是原油经蒸馏将轻重质油分离后，重质油再经热裂的过程，转化而成的产品，从外观上看，焦炭为形状不规则，大小不一的黑色块状（或颗粒），有金属光泽，焦炭的颗粒具多孔隙结构，主要的元素组成为碳，占有80wt%(WT是Weight的英文缩写就是重量百分含量的意思。5WT%相当于50000PPM((PPM是以百万计含量。)))以上，其余的为氢、氧、氮、硫和金属元素。石油焦具有其特有的物理、化学性质及机械性质，本身是发热部份的不挥发性碳，挥发物和矿物杂质（硫、金属化合物、水、灰等）这些指标决定焦炭的化学性质。
石油焦分类： 石油焦通常有下列四种分类方法： 一、按加工方法 生焦和熟焦。煅烧后石油焦(熟焦又称煅后焦)前者由延迟焦化装置的焦炭塔得到，又称原焦，含较多的挥发分，强度差；后者是生焦经煅烧（1300℃）处理得到，又称煅烧焦。 二、按硫含量的高低 可分为高硫焦（硫的质量含量高于4%）、中硫焦（硫含量2%～4%）和低硫焦（硫含量低于 2%）。 焦炭的硫含量主要取决于原料油的含硫量。硫含量增高，焦炭质量降低，其用途亦随之而改变。 三、按显微结构形态的不同 可分为海绵焦和针状焦。前者多孔如海绵状，又称普通焦。后者致密如纤维状，又称优质焦，在性质上与海绵焦有显著的差别，具有高密度、高纯度、高强度、低硫量、低烧蚀量、低热膨胀系数及良好的抗热震性能等特点；在导热、导电、导磁和光学上都有明显的各向异性；孔大而少，略呈椭圆形，破裂面有清晰的纹理结构，触摸有润滑感。针状焦主要是以芳烃含量高、非烃杂质含量较少的渣油制得。 四、按照不同的形态 可分为针状焦、弹丸焦或球状焦、海绵焦、粉焦四种。 ⑴针状焦：具有明显的针状结构和纤维纹理，主要作用炼钢中的高功率和超高功率石墨电极。
煅烧石油焦产品指标
煅烧石油焦产品指标 名称理化指标国内标准国际标准备注灰分 ?0.5% GB 1429-1985 ISO8005 水分 ?0.3% YB/T1428-1997 ISO11412 挥发分 ?0.5% YB/T5189-2000 ISO 3振实密度 ?0.87g/cm YS/T587.10-2006 ISO10236 3真密度 ?2.04g/cm YB/T4091-1992 ISO21687 粉末电阻率?530uΩm YS/T587.6-2006 ISO10143 固定碳颗粒稳定性 ?60% YS/T587.11-2006 ISo10142 微晶尺寸 YS/T587.13-2007 CO2反应性 ?15% YS/T587.7-2006 ISO12981-1 AIR反应性 ?11% YS/T587.8-2006 ISO12981-2 燃点 638.7? 硫 ?2.0% YB/T1430-1997 铁 ?400ppm 硅 ?500ppm SH/T0058-91 钒 ?300ppm 镍 ?200ppm 钠 ?100ppm ISO12980 钙 ?100ppm 锌 ? 镁 ? 磷 ?30ppm 钛 ?30ppm 粒度 YS/T587.12-2006 ISO12984 防尘油 预焙阳极产品指标 名称理化指标国内标准国际标准备注灰分 ?0.5% GB 1429-1985 ISO8005 电阻率?60uΩm YS/T63.2-2006 ISO11713 CO2反应性 YS/T63.12-2006 ISO12988-1 反应残余 ?85% 反应脱落 ?6% 损失率 ?8% AIR反应性 YS/T63.12-
罐式煅烧炉[整理版]
罐式煅烧炉[整理版] 罐式煅烧炉(retortc alciner) 在固定的料罐中实现对炭素材料的间接加热，使之完成煅烧过程的热工设备。罐式煅烧炉是炭素工业中被广泛采用的一种炉型。煅烧时原料由炉顶加料装置加入罐内，在由上而下的移动过程中，逐渐被位于料罐两侧的火道加热。燃料在火道中燃烧产生的热量是通过火道壁间接传给原料的。当原料的温度达到350,600?时，其中的挥发分大量释放出来。通过挥发分道汇集并送入火道燃烧。挥发分的燃烧是罐式煅烧炉的又一个热量来源。原料经过1200,1300?以上的高温，完成一系列的物理化学变化后，从料罐底部进入水套冷却，最后由排料装置排出炉外。完成了热交换的废烟气送入余热锅炉，利用其余热生产蒸汽，或送人换热室预热供燃料和挥发分燃烧的空气。 罐式煅烧炉由炉体(包括料罐、火道、四周大墙，有的还有换热室)和金基本构造 属骨架以及附属在炉体上的冷却水套、加排料装置、煤气(或重油)管道等几部分组成。(见图) 料罐和火道是炉体最重要的组成部分，料罐按纵横方向成双排列，连同它两侧的四条火道构成一组，一台炉可有3,7组。料罐的水平截面为两端是弧形的扁长形，罐壁垂直或略向外倾斜，后者即所谓斜罐式煅烧炉。对煅烧含挥发分较高的延迟焦，斜罐可以使下降的料层松动，减小结焦造成堵炉的危险。火道在料罐高度上分6,8层，烟气在火道内是一长“之”字形路线。料罐和火道都处于高温，工作条件恶劣，而且还要求罐壁导热性好，气密性高，故采用壁厚为80mm的硅质异型砖砌筑。
炉体的中部是几组料罐和火道，外部四周是大墙。在大墙中设有挥发分和预热空气通道。煅烧过程中排出的挥发分从罐上部的逸出口流出，由位于炉顶部的集合道把同组中的挥发分汇集，然后经大墙中的通道，才能送到燃烧口和需要补充热量的火道进行燃烧。经换热室或炉底空气预热道预热过的空气，也要通过大墙中的通道才能送到煤气(或重油)和挥发分的燃烧点供其燃烧。为了控制挥发分和预热空气的量，专门设有拉板砖进行调节。另外在大墙上还设有很多火道观察孔、测温测压孔，便于炉子的操作和监控。大墙采用黏土质耐火砖、保温砖和红砖砌筑。 在炉后不设余热锅炉的时候，为了利用废烟气的余热，可设换热室。换热室由黏土质的格子砖砌筑，废烟气和空气按各自的通道交错流动进行换热，通过格子砖，废烟气温度由1000?降为500,600?，而空气则被预热到400,600?。开发预热空气助燃，不但提高煅烧温度，还节约燃料，当改用延迟焦作原料后，大量挥发分的燃烧，不但满足了煅烧温度的要求，而且还大大富裕，采用换热室的形式已不能充分利用这部分热量，所以被余热锅炉取代。 整个炉体用金属骨架支撑和紧固。冷却水套悬挂在料罐的底部。煅烧好的料通过冷却水套即被冷却到100?以下。加、排料装置分别位于炉顶和冷却水套下面。加排料方式和设备结构形式虽然不同，但对其总的要求都一样，即连续均匀地加、排料，且在较大范围内能调节加、排料量;密闭性能良好，不允许漏进空气造成料的氧化，牢固可靠，便于维护。加、排料装置的结构见煅烧炉用机械设备。 分类罐式煅烧炉按其结构特点分类如下: (1)按料罐数量分，有6罐炉、12罐炉、16罐炉、20罐炉、24罐炉、28罐炉等。因为 炉子以组为单元，而一组有4个料罐，所以炉子的料罐数是4的倍数。 (2)按料罐的形状分，有直罐炉和斜罐炉。 (3)按火道层数分，有4,5层火道炉、6层火道炉和8层火道炉。
石油焦物理性质
物理化学性质 表征石油焦物理化学性质的指标有灰分、硫分、挥发分、真密度、孔隙率、电阻率、热膨胀系数和机械性能等。 灰分石油焦灰分中主要元素为铁、硅、钙、铝、钠、镁，还有少量的钒、钛、铬等。生产电解铝用的阳极材料和电解氯化钠溶液的石墨阳极时应限制石油焦中钒的含量。影响石油焦灰分大小的因素首先是原油的含盐量和脱盐程度，原油中的盐分经过蒸馏或裂解加工后大部分富集在渣油里，一小部分沉积在炉管、容器、设备里，而渣油中的盐分大部分残留在焦炭中。石油焦的灰分还受冷却水及卸焦用高压水含盐量的影响，特别是多次重复利用的冷却水和卸焦用高压水一般含盐分比较高。生产出来的石油焦如堆放在露天，地面上的泥沙或刮风带来的泥沙也会增加石油焦的灰分，生产石墨制品的石油焦灰分一般应小于0.5％，生产高纯石墨所用的石油焦灰分不应大于0.15％。 硫分硫是影响石油焦质量的杂质之一，石油焦的含硫量取决于渣油的含硫量，渣油中的硫分有30％～40％残留在石油焦中，如果含硫量较高的渣油事先加氢脱硫，减少渣油中的含硫量，由此得到的石油焦含硫量相应降低。石油焦中的硫可分为硫的有机化合物(硫醚、硫醇、磺酸等)和硫的无机化合物(硫化铁、硫酸盐)两类。一般煅烧到1300℃左右脱硫效果不大，只有将煅烧温度提高到1450℃左右才能有较明显的脱硫效果，一部分硫化物需在石墨化的高温下才能排出。对生产铝电解用阳极材料及生产石墨制品而言，硫是一种有害元素，含硫量较大的石油焦生产的石墨电极在石墨化过程中产生“气胀”现象，容易导致产品裂纹。含硫较高的石墨电极炼钢时，吨钢电极消耗量有所增加，中国多数产地的石油焦硫分较低，只有使用国内高硫原油或进口高硫原油的炼油厂生产的石油焦硫分较高。 挥发分石油焦挥发分的大小表明其焦化温度的高低，釜式焦的焦化温度较高、可达700℃左右，因此釜式焦的挥发分较低(3％～7％)，而延迟焦化石油焦的焦化温度只有500℃左右，所以挥发分高达8％～15％，延迟焦化生产的石油焦其挥发分不仅取决于焦化温度，还和渣油通人焦化塔的装填时间及向焦炭层吹入蒸汽的条件有关，同一塔卸出的焦炭挥发分也差别很大，如位于塔底的焦炭
年产86万吨煅烧石油焦项目可行性研究报告
年产86万吨煅烧石油焦项目可行性研究报告（此文档为word格式，下载后你可任意修改编辑） 第一章总论 1.1概述 1.1.1 项目名称:主办单位名称及法人
1.1.1.1项目名称：年产86万吨煅烧石油焦项目 1.1.1.2主办单位： 1.1.1.3企业性质： 1.1.1.4企业法人： 1.1.2可行性研究编制的依据和原则 1.1. 2.1编制依据 (1)原料及产品价格依据现行市场价格及XX油田XX石油技术开发有限公司提供的数据，并结合其它企业的同类装臵； (2)根据各相关工艺技术持有单位提供的专利技术资料，及XX油田XX石油技术开发有限公司提供的基础数据和厂址资料； (3)“化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定”（修订）； （4）《产业结构调整指导目录（2011年本）》； （5）国家现行有关技术设计规范和标准。 1.1. 2.2编制原则 (1)项目技术和设备立足国内，减少投资； (2)选用成熟可靠的煅烧工艺和节能技术，以降低能耗，减少污染为目的，保证装臵运行和产品质量的稳定性； (3)主体工程与环境保护，劳动安全与工业卫生同时考虑，“三废”治理贯彻以新带老的原则，搞好综合利用，减少“三废”排放，确保达标排放，排放总量符合当地环保要求; (4)优化设计，充分考虑能源的综合利用，保证装臵“安全、稳定、长周期、满负荷、优质”运行，提高企业经济效益和社会效益;
(5)设计中遵守国家法令、法规及有关标准、规范。 1.1.3项目提出的背景、投资必要性和经济意义 1.1.3.1企业概况 XX油田XX石油技术开发有限公司成立于2006年3月，注册资金2380万元，原公司名称为“东营海阔油区石化运输有限公司”，于2007年11月更改为本公司名称，我公司主要经营范围为：石油技术开发、服务；石油设备及配件销售；钻井设备安装；侧钻井施工；油水井大修、小修；电子产品，化工产品（不含危险品）销售；钻采工程技术服务、泥浆技术服务；仓储；普通货运、危险货物运输（3类）等业务。2009年主营业务收入1861万元，实现利润253万元，企业发展前景广阔。 公司人力资源储备丰富。有固定员工七十多人，其中油田协议解除劳动合同的职工43人，钻井专业工程师25名，地质工程师7名，工艺科研人员5名，钻井作业工6名。具有井控证、硫化氢证、HSE 证、上岗证等，证件齐全。 公司拥有先进的机械设备。公司拥有普通运输车辆10台、石油助剂配送车辆10台等设备，服务于油田钻、采各生产单位。由通化石油化工机械厂购臵造价190万元的双发50吨修井机——THS5315TXJ及造价270万元的斯太尔60吨修井机——SX1314BM406XJ 各一套；由南阳第二机械厂石油装备公司购臵车装式钻机——ZJ20型，该套设备造价750万元，其配套设备430万元；由江汉第四石油机械厂购臵车载式钻机——ZJ20/1470型，该套设备造价870万元，