專利名稱：碳素焙燒爐替代燃料及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冶金工藝及設(shè)備，即一種碳素焙燒爐替代燃料及設(shè)備。
背景技術(shù)：
電解鋁生產(chǎn)用陽極等碳素制品都是碳素材料經(jīng)過碳素焙燒爐高溫煅燒而成的。過去，碳素焙燒爐都以重油、煤氣、天然氣等為燃料，能耗和成本都比較高，嚴(yán)重制約了碳素制品的生產(chǎn)和應(yīng)用。尋找替代燃料，降低焙燒成本，是開發(fā)碳素制品及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠替代重油、煤氣、天然氣等優(yōu)質(zhì)燃料，并能夠滿足碳素焙燒工藝要求的低成本燃料。本發(fā)明的另一目的是提供一種可利用低成本燃料的碳素焙燒設(shè)備。上述目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的提供一種碳素焙燒爐替代燃料，其特點(diǎn)是 所說的替代燃料是石油焦粉。所說的石油焦粉的粒度為過200目篩的顆粒彡80%。提供一套以石油焦粉為燃料的碳素焙燒設(shè)備，其特點(diǎn)是這種設(shè)備有空氣壓縮機(jī)， 空氣壓縮機(jī)通過管道連接儲(chǔ)氣罐，儲(chǔ)氣罐通過管道接燃料倉，燃料倉通過管道連接燃料箱， 燃料箱的燃料輸出口連通燃料混合器，燃料混合器連接燃料噴射管，燃料噴射管與碳素焙燒爐的入火口相對。所說的空氣壓縮機(jī)與儲(chǔ)氣罐之間設(shè)有冷干機(jī)，冷干機(jī)通過管道分別與儲(chǔ)氣罐和碳素焙燒爐前的燃料輸送設(shè)備相連。所說的燃料倉上方有進(jìn)料口，下面有倉泵，倉泵通過管道連接燃料箱。所說的燃料箱的主體是一種長槽斗狀的箱體，箱體的上部接入燃料輸入管，燃料輸入管上開有多個(gè)噴料口，箱體的底部設(shè)有多個(gè)燃料輸出口，燃料輸出口與燃料混合器的燃料斗相連通，燃料混合器與燃料噴射器相連接。所說的燃料箱上裝有振蕩器。所說的燃料混合器的主體是一種細(xì)長的混合管，混合管的一端上側(cè)開口并裝有燃料斗，端部設(shè)有密封蓋，密封蓋中間開孔插入一支調(diào)節(jié)管，調(diào)節(jié)管的外端接氣流閥，氣流閥的另一端接供氣管，供氣管通過增壓閥接儲(chǔ)氣罐。所說的燃料噴射器的主體是一種細(xì)長的噴射管，噴射管的一側(cè)開口并裝有助燃風(fēng)管接頭，一端接燃料混合器，噴射管內(nèi)裝送料管，送料管的外徑與噴射管內(nèi)徑之間留有間隙，噴射管一端接通燃料混合器，另一端接有噴頭罩，噴頭罩里面裝有噴頭，噴頭前段開有多個(gè)噴射槽，后段盤繞有螺旋片。本發(fā)明的有益效果是節(jié)約重油、燃?xì)獾葍?yōu)質(zhì)能源，在保證質(zhì)量的前提下，大幅度降低碳素制品及電解鋁等后續(xù)產(chǎn)品的成本。并可充分利用細(xì)碎石油焦，提高低質(zhì)石油焦的附加值。且具有工藝合理，設(shè)備簡單，成本低廉，安全可靠等特點(diǎn)，使碳素焙燒工藝發(fā)生了革命性的變化。


圖1是實(shí)施例的工藝流程及結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是實(shí)施例的部件燃料箱主視圖；圖3是實(shí)施例的部件燃料箱左視圖；圖4是實(shí)施例的部件燃料混合器的放大主視圖；圖5是實(shí)施例的部件燃料噴射器的放大主視圖；圖6是實(shí)施例的部件燃料混合器及燃料噴射器的裝配圖。 圖中可見燃料箱1，箱體2，燃料輸入管3，噴料口 4，燃料輸出口 5，燃料混合器6， 燃料噴射器7，混合管8，燃料斗9，調(diào)節(jié)管10，氣流閥11，噴射管12，助燃風(fēng)接頭13，送料管 14，噴頭罩15，噴頭16。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的總的構(gòu)思是以石油焦作為碳素焙燒爐的燃料，制造鋁電解陽極等碳素制品。同時(shí)提供石油焦粉燃料的輸送設(shè)備。下面結(jié)合附圖介紹一種實(shí)施例石油焦是延遲焦化裝置的原料油在高溫下裂解生產(chǎn)輕質(zhì)油品時(shí)的副產(chǎn)物。石油焦的產(chǎn)量約為原料油的25-30%。其低位發(fā)熱量約為煤的1.5-2倍，灰分含量不大于0.5%， 揮發(fā)分約為11%左右。根據(jù)石油焦結(jié)構(gòu)和外觀，石油焦產(chǎn)品可分為針狀焦、海綿焦、彈丸焦和粉焦4種。其中，針狀焦，具有明顯的針狀結(jié)構(gòu)和纖維紋理，主要用作煉鋼中的高功率和超高功率石墨電極。海綿焦化學(xué)反應(yīng)性高，雜質(zhì)含量低，主要用于煉鋁工業(yè)及炭素行業(yè)。彈丸焦或球狀焦形狀呈圓球形，直徑0. 6-30mm，一般是由高硫、高浙青質(zhì)渣油生產(chǎn)，用作發(fā)電、 水泥等工業(yè)燃料。粉焦經(jīng)流態(tài)化焦化工藝生產(chǎn)，其顆粒細(xì)(直徑0.1-0. 4mm)，揮發(fā)分高，熱脹系數(shù)高，不能直接用于電極制備和炭素行業(yè)。近年來，粉焦產(chǎn)量呈上升趨勢，特別是在針狀焦、海綿焦、彈丸焦中，粉焦的比例也明顯增加，造成碳素制品質(zhì)量下降。開發(fā)利用粉焦， 提高其附加值，對于提高現(xiàn)有石油焦的質(zhì)量，特別是提高碳素制品的質(zhì)量具有重要的意義。 由于石油焦粉為固體顆粒物，其流動(dòng)性和擴(kuò)散性遠(yuǎn)不及油氣燃料，火焰外圍溫度落差很大， 難以保證爐溫的均衡性，因而此前只能用作鍋爐燃料，還沒有用于冶金窯爐的報(bào)道。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用石油焦替代油氣燃料必須解決兩個(gè)問題一是粉碎，將粉焦及其他石油焦中的細(xì)碎顆粒粉碎成粒徑0. 075mm以下的微粒，至少有80%以上顆粒過200目以上篩。 二是輸送，將石油焦均勻的分散到窯爐里面，在懸浮狀態(tài)下燃燒。第一個(gè)問題容易解決，采用現(xiàn)有的球磨機(jī)即可達(dá)到粉碎的目的。第二個(gè)問題難度較大，由于石油焦粉具有一定的粘性，容易阻滯，難以均勻擴(kuò)散。為此，本例推薦采用定壓風(fēng)送，多級分散，紊流入爐的技術(shù)路線。如圖1所示，所說的定壓風(fēng)送就是采用空氣壓縮機(jī)制取高壓氣體，再經(jīng)冷干機(jī)，去除氣體中的水分，再輸入儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)藏，儲(chǔ)氣罐分別與燃料倉、倉泵、以及混合器、噴射器相連，使用時(shí)以一定的壓力放出。多級分散是指將燃料倉內(nèi)的石油焦粉通過倉泵送入燃料箱，再從燃料箱送到混合器，由混合器送入噴射器，進(jìn)行三級分散。所說的紊流入爐就是石油焦粉由噴射器以旋轉(zhuǎn)氣流打入碳素焙燒爐。實(shí)驗(yàn)證明在上述條件下，石油焦粉的各項(xiàng)燃燒指標(biāo)均能達(dá)到重油、煤氣和天然氣的水平，所生產(chǎn)的碳素制品的質(zhì)量也能達(dá)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，而生產(chǎn)成本卻大幅度降低。下面結(jié)合附圖對燃料箱、燃料混合器和燃料噴射器進(jìn)行舉例說明圖2、3介紹一種石油焦粉燃料箱(1)，其主體是一種長槽斗狀的箱體O)，箱體(2) 的上部通入燃料輸入管(3)，燃料輸入管C3)前端接燃料倉的倉泵，燃料輸入管C3)進(jìn)入箱體(2)后其管徑依次縮小，呈錐形，下側(cè)均布多個(gè)噴料口 G)。為了便于制造，燃料輸送管 (3)也可以采用分段變徑結(jié)構(gòu)。假定燃料輸送管C3)箱內(nèi)長度為4000mm，可分成三段，每段長度依次為1500mm、1500mm、1000mm，每段的管徑依次為200mm、150mm、80mm，每段開有兩個(gè)噴料口 G)。在箱體O)的底部設(shè)有多個(gè)燃料輸出口(5)。圖中例舉的是16個(gè)燃料輸出口 (5)。每個(gè)燃料輸出口(5)均與一個(gè)燃料混合器(6)的進(jìn)料斗相對，燃料混合器(6)的出口接燃料噴射器(7)。為了防止石油焦粉阻塞，在燃料箱(1)上可安裝振蕩器。振蕩器可以是電機(jī)帶動(dòng)的偏振器，也可以是超聲波振蕩器。超聲波振蕩器可通過水或空氣為傳導(dǎo)介質(zhì)，向燃料箱傳遞振波。都可以使箱體( 發(fā)生振動(dòng)，促使石油焦粉分散流動(dòng)。結(jié)合圖4可見，這種燃料混合器(6)的主體是一種細(xì)長的混合管(8)，混合管(8) 的一個(gè)端段上側(cè)開口并裝有一個(gè)燃料斗(9)，一端設(shè)有密封蓋，密封蓋內(nèi)設(shè)有彈性密封圈。 密封蓋中間開孔，有一支調(diào)節(jié)管(10)插入混合管(8)，插入的長度可調(diào)，調(diào)節(jié)管(10)與混合管⑶之間留有間隙。調(diào)節(jié)管(10)的外端與一個(gè)氣流閥(11)的輸出端口相連接，氣流閥(11)的另一端口接供氣管，供氣管通過增壓閥接儲(chǔ)氣罐。工作時(shí)，燃料從燃料斗(9)下落進(jìn)入混合管(8)，與調(diào)節(jié)管(10)進(jìn)入的氣流相遇，且在行進(jìn)過程中充分混合。當(dāng)然，調(diào)節(jié)管(10)里面也可以加設(shè)螺旋板，使氣流旋轉(zhuǎn)行進(jìn)，以強(qiáng)化與燃料的混合。結(jié)合圖5可見，燃料噴射器(7)的主體是一種細(xì)長的噴射管(12)，噴射管(12)的上側(cè)開口并裝有助燃風(fēng)管接頭(13)，管端接燃料混合器(6)，管內(nèi)裝有送料管(14)，送料管(14)外徑與噴射管(12)內(nèi)徑之間留有間隙，噴射管(12)前端接有噴頭罩(15)，噴頭罩 (15)里面裝有噴頭(16)，噴頭(16)前段開有多個(gè)噴射槽，后段盤繞有螺旋片。工作時(shí)，通過送料管(14)送來的燃料粉，與通過助燃風(fēng)管接頭( 進(jìn)入助燃風(fēng)在送料管的一端匯合后進(jìn)入噴頭(16)的螺旋片形成旋轉(zhuǎn)氣流，隨后經(jīng)前面的多個(gè)噴射槽(6)強(qiáng)力拋出。這里的噴射槽可以制成斜向槽，噴頭(16)最好能在風(fēng)壓下旋轉(zhuǎn)，以增強(qiáng)氣流的旋轉(zhuǎn)能量。旋轉(zhuǎn)氣流攜帶燃料粉迅速進(jìn)入窯爐，均勻而迅速的展開并猛烈燃燒，爐內(nèi)溫度迅速提高，達(dá)到燃油或燃?xì)馊紵男Ч?br> 權(quán)利要求
1.一種碳素焙燒爐替代燃料，其特征在于所說的替代燃料是石油焦粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳素焙燒爐替代燃料，其特征在于所說的石油焦粉的粒度為過200目篩的顆粒> 80%。
3.一種以石油焦粉為燃料的碳素焙燒設(shè)備，其特征在于這種設(shè)備有空氣壓縮機(jī)，空氣壓縮機(jī)通過管道連接儲(chǔ)氣罐，儲(chǔ)氣罐通過管道接燃料倉，燃料倉通過管道連接燃料箱，燃料箱的燃料輸出口連通燃料混合器，燃料混合器連接燃料噴射器，燃料噴射器與碳素焙燒爐的入火口相對。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳素焙燒設(shè)備，其特征在于所說的空氣壓縮機(jī)與儲(chǔ)氣罐之間設(shè)有冷干機(jī)，冷干機(jī)通過管道分別與儲(chǔ)氣罐和碳素焙燒爐前的燃料輸送設(shè)備相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳素焙燒設(shè)備，其特征在于所說的燃料倉上方有進(jìn)料口，下面有倉泵，倉泵通過管道連接燃料箱(1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳素焙燒設(shè)備，其特征在于所說的燃料箱(1)的主體是一種長槽斗狀的箱體O)，箱體O)的上部接入燃料輸入管(3)，燃料輸入管C3)上開有多個(gè)噴料口 ，箱體O)的底部設(shè)有多個(gè)燃料輸出口(5)，燃料輸出口( 與燃料混合器(6) 的燃料斗相連通，燃料混合器(6)與燃料噴射器(7)相接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的碳素焙燒設(shè)備，其特征在于所說的燃料箱(1)上裝有振蕩器ο
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的碳素焙燒設(shè)備，其特征在于所說的燃料混合器(6)的主體是一種細(xì)長的混合管(8)，混合管(8)上側(cè)開口并裝有燃料斗(9)，端部設(shè)有密封蓋，密封蓋中間開孔插入一支調(diào)節(jié)管(10)，調(diào)節(jié)管(10)的外端接氣流閥(11)，氣流閥(11)的另一端接供氣管，供氣管通過增壓閥接儲(chǔ)氣罐。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的碳素焙燒設(shè)備，其特征在于所說的燃料噴射器(7)的主體是一種細(xì)長的噴射管(12)，噴射管(12)的一側(cè)開口并裝有助燃風(fēng)管接頭(13)，噴射管 (12)內(nèi)裝送料管(14)，送料管(14)的外徑與噴射管(12)內(nèi)徑之間留有間隙，并連通噴射管(1 一端連接的燃料混合器(6)，噴射管(1 另一端接有噴頭罩(15)，噴頭罩(15)里面裝有噴頭(16)，噴頭(16)前段開有多個(gè)噴射槽，后段盤繞有螺旋片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種冶金工藝及設(shè)備，一種碳素焙燒爐替代燃料及設(shè)備。所說的替代燃料是石油焦粉。所說的設(shè)備有空氣壓縮機(jī)，空氣壓縮機(jī)通過管道連接儲(chǔ)氣罐，儲(chǔ)氣罐通過管道接燃料倉，燃料倉通過管道連接燃料箱，燃料箱的燃料輸出口連通燃料混合器，燃料混合器連接燃料噴射器，燃料噴射器與碳素焙燒爐的入火口相對。其有益效果是節(jié)約重油、燃?xì)獾葍?yōu)質(zhì)能源，在保證質(zhì)量的前提下，大幅度降低碳素制品及電解鋁等后續(xù)產(chǎn)品的成本。并可充分利用細(xì)碎石油焦，提高低質(zhì)石油焦的附加值。且具有工藝合理，設(shè)備簡單，安全可靠等特點(diǎn)，使碳素焙燒工藝發(fā)生了革命性的變化。
文檔編號F23K3/02GK102311826SQ20111023693
公開日2012年1月11日 申請日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者呂福泉, 李國峰, 王力 申請人:內(nèi)蒙古霍煤通順碳素有限責(zé)任公司