1、罐式煅燒爐罐式煅燒爐 在固定的料罐中實現對炭素材料的間接加熱，使之完成煅燒過程的熱工設備。罐式煅燒爐是炭素工業中被廣泛采用的一種爐型。煅燒時原料由爐頂加料裝置加入 罐內，在由上而下的移動過程中，逐漸被位于料罐兩側的火道加熱。燃料在火道中 燃燒產生的熱量是通過火道壁間接傳給原料的。當原料的溫度達到350600C時，其中的揮發分大量釋放出來。通過揮發分道匯集并送入火道燃燒。揮發分的燃燒是 罐式煅燒爐的又一個熱量來源。原料經過 12001300C以上的高溫，完成一系列的 物理化學變化后，從料罐底部進入水套冷卻，最后由排料裝置排出爐外。完成了熱 交換的廢煙氣送入余熱鍋爐，利用其余熱生產蒸汽，或送人換熱

2、室預熱供燃料和揮 發分燃燒的空氣。基本構造罐式煅燒爐由爐體 （ 包括料罐、火道、四周大墻，有的還有換熱室）和金屬骨架以及附屬在爐體上的冷卻水套、 加排料裝置、 煤氣（或重油 ）管道等 幾部分組成。 （ 見圖）料罐和火道是爐體最重要的組成部分，料罐按縱橫方向成雙排列，連同它兩側 的四條火道構成一組， 一臺爐可有 3 7組。料罐的水平截面為兩端是弧形的扁長形， 罐壁垂直或略向外傾斜， 后者即所謂斜罐式煅燒爐。 對煅燒含揮發分較高的延遲焦， 斜罐可以使下降的料層松動，減小結焦造成堵爐的危險。火道在料罐高度上分 68 層，煙氣在火道內是一長“之”字形路線。料罐和火道都處于高溫，工作條件惡劣， 而且還要

3、求罐壁導熱性好，氣密性高，故采用壁厚為80mm勺硅質異型磚砌筑。爐體的中部是幾組料罐和火道，外部四周是大墻。在大墻中設有揮發分和預熱 空氣通道。煅燒過程中排出的揮發分從罐上部的逸出口流出，由位于爐頂部的集合 道把同組中的揮發分匯集，然后經大墻中的通道，才能送到燃燒口和需要補充熱量 的火道進行燃燒。經換熱室或爐底空氣預熱道預熱過的空氣，也要通過大墻中的通 道才能送到煤氣 （或重油 ）和揮發分的燃燒點供其燃燒。為了控制揮發分和預熱空氣 的量，專門設有拉板磚進行調節。另外在大墻上還設有很多火道觀察孔、測溫測壓 孔，便于爐子的操作和監控。大墻采用黏土質耐火磚、保溫磚和紅磚砌筑。在爐后不設余熱鍋爐的時候

4、，為了利用廢煙氣的余熱，可設換熱室。換熱室由 黏土質的格子磚砌筑， 廢煙氣和空氣按各自的通道交錯流動進行換熱， 通過格子磚， 廢煙氣溫度由1000C降為500600C，而空氣則被預熱到 400600C。開發預熱 空氣助燃，不但提高煅燒溫度，還節約燃料，當改用延遲焦作原料后，大量揮發分 的燃燒，不但滿足了煅燒溫度的要求，而且還大大富裕，采用換熱室的形式已不能 充分利用這部分熱量，所以被余熱鍋爐取代。整個爐體用金屬骨架支撐和緊固。冷卻水套懸掛在料罐的底部。煅燒好的料通 過冷卻水套即被冷卻到100C以下。加、排料裝置分別位于爐頂和冷卻水套下面。 加排料方式和設備結構形式雖然不同，但對其總的要求都一樣

5、，即連續均勻地加、 排料，且在較大范圍內能調節加、排料量；密閉性能良好，不允許漏進空氣造成料 的氧化，牢固可靠，便于維護。加、排料裝置的結構見煅燒爐用機械設備。分類罐式煅燒爐按其結構特點分類如下：1784)1-40.005屯1JJL0.00圉T3嚴*90ri-iia r,rFrx24SH f ,mu m n iL嵋 JftMiZtJM15!,；g-店才揮掘煩送道；IE孝二次矗杜蟲氣通追；10-蝌先霊IS(1) 按料罐數量分，有6罐爐、12罐爐、16罐爐、20罐爐、24罐爐、28罐爐 等。因為爐子以組為單元，而一組有 4個料罐，所以爐子的料罐數是 4的倍數。(2) 按料罐的形狀分，有直罐爐和斜罐

6、爐。(3) 按火道層數分，有45層火道爐、6層火道爐和8層火道爐。(4) 按煙氣與物料流動的方向分，有順流式爐和逆流式爐。(5) 按燃料的種類分，有燃氣爐、燃油爐和燃煤爐。(6) 按結構的復雜程度分，有標準式爐和簡易式爐。 罐式煅燒爐都是在爐頂加料，在爐底排料。物料是靠自重從上向下移動的。順 流式爐煙氣的流動方向與物料一致，是從上面的火道往下面的火道流動。燃料從最 上層火道送人，這里溫度最高，而處于相應部位的物料，因為剛加入料罐時溫度還 很低，在向下移動過程中溫度要逐漸升高，但這時火道溫度卻下降了，這對物料后 期的升溫特別不利。只有降低產能，減慢物料的下移速度，才能提高物料的溫度。 中國早期建

7、設的罐式煅燒爐都是順流式的。到了 20 世紀 70 年代才又發展了逆流式 爐。逆流式爐的燃料從最下層火道送入，煙氣與物料是逆向運動，即從下面的火道 往上面的火道流動，這樣，火道的高溫區域也正是物料處于加熱后期最需要提高溫 度的部位， 因此，對物料的煅燒是有利的， 這就使逆流罐式煅燒爐無論在產品質量、 爐子產能，熱效率方面都優于順流式爐。這種爐子按結構分應為標準爐。簡易式爐是在前面著重介紹的標準爐的基礎上，既保持爐子功能、熱工制度不 變，又對爐體結構進行簡化，并立足于當地條件的一種爐型。其特點為：(1) 爐體幾何尺寸小。一臺爐一般只有46個料罐，料罐與火道的高度也較矮。 所以從占地面積和廠房高度

8、均小于標準爐，當然產能也小一些。(2) 罐體與火道采用容易獲得的標準型黏土質耐火磚砌筑， 結構強度與嚴密性均 較差。(3) 以煙煤為燃料， 并用人工操作方式為爐子供煤。 溫度波動較大， 勞動條件不 好。(4) 不設余熱利用裝置， 熱效率低。 簡易式爐雖然產量小， 煤耗大， 勞動條件差， 爐子壽命短，但因為投資少，建設投產快，在一些地方小廠仍有使用。熱工特點罐式煅燒的熱工特點如下：(1) 間接加熱。熱量的載體與被加熱的物料不直接接觸，火道中的高溫是通過 8 Omm厚的硅磚罐壁把熱量傳給料罐中的物料的。(2) 按煙氣與物料運動的相對關系， 有順流和逆流兩種加熱方式， 后者具有較高 的傳熱效率。(3

9、) 能夠做到對揮發分充分合理的利用。對同一組料罐中逸出的揮發分先匯集， 然后按升溫需要送到相應的火道層燃燒，并用揮發分拉板進行控制，達到延長煅燒 帶，調整熱工制度的目的。(4) 物料的揮發分含量對熱工過程有重要影響。 揮發分含量大， 可以減少燃料的 供給，甚至實現無外加燃料煅燒。但同時也帶來罐內結焦、排料困難，揮發分道容 易堵塞，火道溫度過高甚至被燒塌等不正常情況。為此，生產上常用煅燒混合焦的 辦法來解決，中國研制的斜罐式煅燒爐煅燒含揮發分高的延遲焦是完全成功的。(5) 炭質燒損較小，一般可以達到 3%4%。因為是間接加熱，煙氣中的過剩 空氣不會造成料的氧化。料罐內，由于揮發分靜壓力的作用，在

10、上部形成約 10Pa 的正壓。空氣不會滲入，在下部形成負壓，如果罐體不嚴密就會漏進空氣，造成料 的氧化。冷卻水套和排料裝置漏氣對炭質燒損也有重要影響。(6) 不直接測量料溫， 而是以火道溫度作為控制基準。 調溫的手段靈活， 既可以 控制燃料、揮發分的量，也可以通過負壓進行控制，還可以改變加、排料量進行調節。(7) 余熱利用充分。 不但設有余熱鍋爐或換熱室， 在爐底還設有空氣預熱道。 既 冷卻了爐底改善了操作環境，又預熱了空氣。(8) 均勻地加、排料，保持罐內一定的料面，對煅燒過程的穩定有其重要意義。 這一方面是因為料在罐內應有一定的停留時間，才能保證料的煅燒質量；另外逸出 揮發分的量要均衡，才

11、能保證熱工制度的穩定。筑爐材料及爐子壽命罐體和火道是用異型硅磚砌筑。硅磚具有導熱性好、荷重軟化溫度高、高溫機械強度大等特點，適合于間接加熱、火道溫度高、有 物料摩擦和撞擊的工作條件。其缺點是抗熱震性差，故操作中應注意盡量減少溫度 的波動。一般把硅磚作成帶凸棱和溝槽的異型磚。并且尺寸要求準確，砌筑磚縫要 求嚴格。這不但增加了砌體的氣密性，還加強了整體的機械強度。除此之外，燃燒 口溫度高，用高鋁磚砌筑，換熱室和四周外墻則用熱穩定性較好的黏土質耐火磚以 及保溫磚和紅磚砌筑。罐體和火道是爐子工作條件最惡劣的部分，也是爐體損壞最嚴重的部分。硅磚 在升溫過程中，因為體積變化大，所以對烘爐的要求特別嚴格。操

12、作不當，常常造 成爐子早期破損。所以烘爐質量是影響爐子壽命的重要原因。運行中的爐子，如果 溫度控制不好，溫度太高或波動太大，磚就會被燒壞或造成嚴重裂紋，物料中的堿 性灰渣生成的低熔點鹽對硅磚會造成侵蝕。固定碳與SiO2在長期高溫作用下發生的還原反應，使硅磚的結構疏松，移動的物料對罐壁的磨損使磚的破壞逐漸擴展到內 部，就是上述各種因素的綜合作用造成了硅磚的損壞。燃燒口因為高溫，溫度波動 大，也是爐子最容易損壞的部分，此外，鑄鐵支承板，冷卻水套，加、排料裝置也 有被燒壞的情況。爐子的工作壽命主要決定于硅磚砌體的損壞情況，其影響因素有：(1) 磚的質量。 (2) 砌筑質量。 (3) 烘爐質量。 (4

13、) 煅燒物料的種類。 (5) 操作情況。(6) 爐子維修情況。在正常情況下爐子可以運行 810a。烘爐爐子投產前必不可少的由常溫轉入正常工作溫度的工藝操作。包括干燥和烘烤兩個階段，前者是將爐體內部水分盡可能排除，后者是使爐溫逐漸達到 正常加、排料的溫度，為爐子投入正常運行做好準備。作為爐子主要耐火材料的硅磚，在加熱和冷卻過程中不僅會發生熱脹冷縮，還伴隨SiO2結晶形態的轉化產生較大的體積變化。 因此，烘爐需要的時間長（5060d）， 而且要嚴格控制升溫速度和溫度的均勻性。烘爐是遵照預先制定的烘爐規程進行操作的，烘爐規程的核心是烘爐曲線。烘爐曲線規定了升溫速度、保溫時間、烘爐期限和烘爐終了溫度。

14、制定烘爐曲線先要 采集有代表性的磚樣，進行線膨脹率的測定，然后根據經驗，取每晝夜的線膨脹率 為0.03 %0.04 %以確保砌體的安全。這樣就可以通過計算得到理論上的烘爐曲 線，再把實際情況（砌筑質量、施工季節、自然干燥時間等）考慮進去，并參考以往 烘爐的實際經驗，進行調整和修正，才是指導烘爐的實際烘爐曲線。烘爐用的燃料可以根據實際情況定。中國一般采用發生爐煤氣當燃料。在低溫 階段煤氣是先在爐外的金屬小灶中燃燒，然后再引入火道。此法的優點是溫度容易 控制，不易滅火。500C以后拆除金屬小灶，利用爐上原有的燒嘴直接對火道加熱。 在烘爐中為保證嚴格按烘爐曲線升溫，維持爐體完好，需加強以下3方面的操

15、作和管理：（1）負壓的調整，特別是首層（對順流式爐而言，下同）負壓的調整至關重要。首 層負壓應隨控制溫度的上升而遞增。為保持爐體縱長方向溫度的均勻性，邊火道除適當多供煤氣外，負壓應比中間火道提3Pa左右。（2）溫度控制。以首層末端（習慣稱二層）溫度作為烘爐的控制溫度。要做到經常 檢測，及時調整，按時記錄。（3）膨脹控制。隨時準確監測爐體各個方向的膨脹， 按測得的數據對烘爐曲線進 行必要的校正，并利用對螺旋彈簧的調整來控制爐骨架拉桿的受力。產能計算每個料罐的產能按下式計算：F-H-r式中g為一個料罐一小時的煅后焦產量，kg/h ; F為料罐的斷面積，mi; H為料 罐的裝料高度，m; r為炭素材

16、料的堆積密度，kg/m3; t為物料在料罐內的停留時間， ho爐子的實際產能也可按下式對照核算：式中G7為一臺爐一天的實際煅后焦產量，kg/d ; g為加料機每小時平均加料 量，kg/h ； t 為加料機一天實際工作小時數，h/d ； a為揮發分、水分及炭質燒損 的百分數。熱平衡及熱效率以某廠順流式罐式煅燒爐的熱平衡測試為例，該爐以低發熱量為5700kJ/N3的煤氣為燃料，生焦含揮發分 7.68 %，含水分4%。以1kg 煅后焦為基準，環境溫度為 20C的熱平衡（見表）。曜式鍛燒爐熱平衡表熱收入熱支岀項甘數童/ w-kg；1所占比例/%項H數量/khkg 1所占比 例/%煤氣 燃燒熱6140.

17、445.32鍛后焦 帶走熱292.92揮發分 燃燒熱6137.54530冷卻水 帶走熱3256.124.03炭質 燒損熱1270.19.38煤氣帶走熱8199.560.52揮發分 分解熱220.16:爐體 散熱669.94.94水分蒸發熱1238 JL26其他869.56.42合計13548100舍計13548100煅燒溫度下含熱量，加上水分蒸發熱和揮發分分解熱為煅后焦的有效熱，計算得到的爐子本體熱效率為19%，余熱回收率為36.8 %，全爐系統的熱效率為41.3 % 料的實收率為86.3 %，炭質燒損為3.74 %。從上例可以看出，揮發分燃燒熱在熱收人中占有很大比重，這與被煅燒物料的 種類有關，當煅燒含揮發分低的冶金焦和瀝青焦時，燃料燃燒的熱量要占總熱量的 75%左右，而煅燒普通石油焦只占 40%50%,當煅燒含揮發分量大的延遲焦甚至 可以不供燃料，實現無燃料煅燒。展望盡管