焙烧烘炉炭块氧化原因研究

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时间:2017-12-06

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1、焙烧烘炉炭块氧化原因研究  【摘要】焙烧烘炉期间出炉炭块氧化较为严重,通过对出炉阳极炭块质量的跟踪,找出导致炭块氧化的原因,避免阳极炭块在生产过程中的不利因素,提高炭块质量。【关键词】炭块氧化;炉墙缝隙;冷却风;填充料烧损;填充料理化指标;填充料粒级1.概述(1)我公司的碳素焙烧工序有1台36炉室、2台54炉室三个生产系统,8个火焰系统,每个火焰系统18个炉室。焙烧炉是敞开式,W型环式炉,采用天然气作为燃料加热升温。焙烧炉结构为9火道8料箱,料箱尺寸为:5438×780×5790mm,每炉室装生块168块,每料箱装3层,每层7块,装填充料约54t。三个生产系统年产预焙阳极达到3

2、5万吨。(2)我公司现处于焙烧炉烘炉阶段,出炉炭块的氧化情况比较严重。就此问题,我们进行了炭块氧化抽样分析。2.氧化分析过程2.1炭块氧化主要表现在炭块表面酥化,掉渣,表面机械强度降低。造成炭块氧化的主要原因有以下几点[1]:(1)装炉时填充料没有装实或焙烧过程中填充料发生局部下陷,致使炭块局部暴露,导致氧化。6(2)装炉时炭块靠近火道墙,焙烧后造成氧化。(3)出炉时温度过高(出红块),导致氧化。(4)出炉时间未到就吸出料箱内填充料,也会造成炭块表面氧化。(5)火道墙有裂纹,燃料进入料箱与炭块接触,将炭块烧损。2.2根据我公司的实际情况,以上原因均不是造成造成炭块氧化的主要原因

3、。王树权[2]等人进而提出了炉室墙缝、炉面预制块(浇铸料)、填充料和冷却对炭块氧化的影响。2.3根据实察出炉炭块的际观氧化情况(氧化面积大于该面的20%,就判为氧化块),做出分析:2.3.1焙烧过程中填充料的填充高度均高于炉面50~100mm(标准:高于150mm)之间,进而观察出炉炭块的氧化情况,发现料箱内上层炭块氧化现象较中、下层更为严重(见表1、2)。上层炭块氧化的位置主要集中在炭块顶面和底面的上半部分,上端面的氧化现象却不是很严重。由此推出,料箱内填充料下陷不是导致炭块氧化的主要原因。但是为什么上层的炭块氧化情况比较严重呢?是否是因为炉面预制块变形扭曲,导致出现裂缝,空

4、气通过裂缝进入料箱导致上层炭块氧化严重。炭块出炉后,观察炉面预制块损伤情况,发现并没有大的裂缝出现,故可排除预制块导致炭块氧化原因。62.3.2炭块氧化的位置集中在炭块的顶面和底面的上半部分,而边上的两炭块的两侧面的上半部分无明显氧化现象,且有些炭块被氧化的部分形成了一些小的坑洞。分析得出:该现象与两火道墙有关,在冷却过程中,鼓风架、冷却架鼓入的冷空气通过炉墙竖缝进入料箱,造成炭块氧化。而氧化部分出现的一些小坑洞,则是由于炭块距离炉墙太近,且填充料颗粒间隙又较大,通过墙缝的细微冷空气近乎于直接吹在炭块上,导致炭块被吹部分与氧气充分接触,发生烧损,同时与空气接触的填充料也发生烧损

5、,直至冷却完成。2.3.3进一步观察在料箱内即将出炉的炭块,发现:距离墙体稍近的炭块,在炉墙竖缝对应的位置附近有明显的氧化迹象。分析得出原因有三:(1)料箱墙缝过宽。(2)冷却风鼓入量过大。(3)填充料颗粒间隙较大。2.3.4在整个料箱内的炭块,居于料箱横墙两端的炭块都有明显的氧化现象。经观察后得出,靠近横墙的火道墙上的竖缝要比火道墙中间位置的竖缝更宽,尤其横墙与火道墙之间的缝隙尤为变宽(宽度在5~9mm之间)。分析得出:在烘炉过程中,拉大了火道墙与横墙之间的缝隙,故料箱两端的炭块氧化较为严重。而上层中间炭块氧化现象无法解释,经测量,烘炉后的火道墙竖缝宽度仍在要求范围(1~4m

6、m)之内。故排除炉墙缝隙过宽的因素。62.3.5冷却风量与日后正常生产所用风量一致,正常生产预焙阳极炭块无明显氧化现象,故可排除冷却风量影响。2.3.6观察整个烘炉过程中,处于焙烧区的2P、3P位置的填充料有较为严重的“红料”现象,且焙烧区和冷却区的填充料表面有白烟冒出(冷却区的冒烟现象尤为明显),甚至在填充料表面有黄色的硫结晶。至冷却结束后,尤其在冷却阶段,料箱内填充料下陷较为严重,低于炉面50~80mm。针对这一现象结合以上分析得出:(1)新购入的填充料内含有少量的水分、硫分、挥发分等物质,即由于煅烧不足,在焙烧过程中发生二次燃烧。在冷却阶段,冷却风通过炉墙竖缝进入料箱,形

7、成大量冒烟状,同时内部填充料发生严重烧损。(2)填充料颗粒间的间隙尺寸较大(炉面出现的“红料”现象,也因颗粒间隙过大导致空气进入所致)。取500g新填充料进行筛分析实验,填充料粒度情况如表3、4所示。在烘炉完毕后,填充料的粒度较烘炉时的新料明显减小,且在装炉布料时,用铁棍插入料箱进行振实、夯实作业。在后期的焙烧过程中,发现红料现象减少,出炉炭块的氧化情况也有明显的改善。同样取500g填充料进行筛分析实验,其粒度情况如表5、6所示。3.结论综上分析,本次出炉炭块氧化的主要原因:6(1)在焙烧过

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