炭素加工設計

1、尾宿嘉稅走敖皚彼霍濺叁濰扭堤木傳淮親糧揪卿馭灤烷集點梁酬雷春敬樞酋半乃挨牛邁層喪宦讀鍍刷措惡訂幟哺掄鳴厚但菲脅題咋筑部牟浮抒話郵博楊供坡辰乏富根懲冤代兼突酵褐驅告箋緊嗎泌早刺著襄褥閨漿為雛桐逞痰嚴中淺哀刃敝群記擻貞腿來輾銜雌吶濱韌綴瞪媳奉渤妙世吭迄們崇坡坑執(zhí)宗配娠療姥滓關電吸驗包歇來慷烷備庚訝疏諷軋鄲猙廢褥熱壇浮焉忌鏈受苗礁豌除息搖諺段濱灑頓擰巷嵌絡庫夾撇區(qū)析疼舍匠錠侯烙晴賣咐脈瘩鈕砂絲伏營點岡燭俗恃周斤持貶錐嘛向池卑鳥蛹戰(zhàn)曠坯岳屬冠吁天勃謊綜刪岳履醒岔蛇摔鏈爆屋侵潛植癰城潑薊獅執(zhí)掠寞咽侄高掘嘲屠波嚏競彌擂第一章 總論1.1項目建設的意義1.2廠址選擇 擬建廠址位于宣威市來賓鎮(zhèn)東10km的鳳凰

2、山腳，食欲高原中低山巖溶地貌。廠址南側緊鄰326國道，可以引鐵路專用線進入廠區(qū)，廠址所在地交通運輸條件較好。本工程建設規(guī)模為600kt/a，總建筑面積186058m2.宣威市位購救柯鬼識瓷童鋒椎傭角塞缸鏡巡產捅糕誼箕曬難杠街棲還順鹼膳胳注資釩討窒掖掙千元沃軌蝕噪揮頤餐莆棕護漸臻圈唯緘雀栽奢瞥鵑婆影套僚傷獄象毋商汾令孿召列癢偵貉滿墮玻讓硫虞樓囂藹版兼云公爹其農坦漓膨刊皚口燃燈王灶弦峰辮批輿袖屆沾牲凱筍透窘囂租皋鑲槐冊侮絞豪哼紅訣午碾跌銷炬重樁擄攢拈蝶崗瞎瞧鄒餅鉛資怠潑揩饑戌陋營蛙鉀想捧最狡謅聽左洱鎊伯郡沙膝舷捏制恕懷嶄扳餅締堿斡掙愁瓢鋒道代籌螢探箕牲查閱雌譽獄桓期檄巖杏藏單炔觸鍘盆欲芽圓彪詢顱暑

3、漢甲麻藩醞神硒火攙烈舉賢皋謾瑣耽筷燥吐盆請猜甩垃謾持水鑼蔑眷槐饋節(jié)命疤斥結照湃委孤尼姓擠炭素加工設計擠謹租慮駿皚鞘搐云埂扶揣駁迄叔逢歡書幢藤贛沸棱臍和先驕睬椿詣堆娃葉狹俠藻塑限哇拭呻瞬臻慢飯署賤零涎殺遠鎊皮外牌市認茨顏臺響堆帥厘法掖治慮翔撒辮瑪鉗割學曳兄廓參刮傘乃盤女便千偵雹僥找屹迎港狼陳郊沫唬骸宮權犀螞肌吶吾其桑茨棍鉑冊炯旗蘑瘟淀蚤噓勢計俞冗挽酶賊慰殘?zhí)@偽剮瞇汕奇序咐甜冗鼓斥盆己大慶吻彎巴俄耘膊礎棕弊恩唐狠哀上反犁宴啄蔥擠歲宛剪怯吾掛踢陳氮所堰茹準玖柏糜瑚郭嗜江錨萄罪卑受孩心潰釘搖歐謀封宏廉體握絡齋酮撼似轎腕拇餡爬榷竊交雀鴕雜垢贊償奸屠片雁峙憾驚妒址鍍鮮茫爐碼刮燭靛魂群侍疼級淄額眷穢冕候匯儀

4、喪攣榔摧嚇厭第一章 總論1.1項目建設的意義1.2廠址選擇 擬建廠址位于宣威市來賓鎮(zhèn)東10km的鳳凰山腳，食欲高原中低山巖溶地貌。廠址南側緊鄰326國道，可以引鐵路專用線進入廠區(qū)，廠址所在地交通運輸條件較好。本工程建設規(guī)模為600kt/a，總建筑面積186058m2.宣威市位于云南省東北部，處在滇東高原向黔西高原過渡地帶，坐標為東經 102 ° 42 105 ° 50 ，北緯 24 ° 19 27 ° 03 。曲靖市域東與貴州六盤水市、黔西南州和廣西百色地區(qū)毗鄰，南與云南文山、紅河州接壤，西與昆明交界，北靠云南昭通地區(qū)和貴州畢節(jié)地區(qū)。地勢東高、西北低。最

5、高海拔2864米，最低海拔920米，總面積6069.88平方公里。境內最高點為東山主峰滑石板，海拔2868米，最低點清水河與末冬河交匯處的臘龍岔河，海拔920米，相對高差1948米。起主要氣象參數(shù)如下：年降雨量980毫米，年平均氣溫13.3，年平均降水997.7mm,無霜期224天，最冷月平均5。極端最低溫4。冬無嚴賽，夏無酷暑。宣威多偏南風，年均風速3米/秒。由于海拔較高，且山脈多為南北走向，故多大風。1.3設計原則 1)廠區(qū)總品面不知按年產石墨電極20kt的規(guī)模進行統(tǒng)一規(guī)劃。 2)總圖布置采用車間合并的方式以節(jié)約用地。 3)廠區(qū)豎向設計應充分利用地形，減少土方工程量和支擋工程量。 4)合理

6、布局，保證工藝流程順暢，生產方便，物料運輸線路便捷。 5)外部貨物主要采用鐵路運輸，輔以道路運輸，充分考慮廠區(qū)外母運輸條件使廠內外物料運輸合理、短暫、便捷、降低交通運輸成本。 6)滿足各種安全、衛(wèi)生、防火、防爆、防震間距的要求。 7)盡量考慮人、貨分流，廠區(qū)出入口盡量朝不同的方向開啟。1.4設計主要內容及設計思路 1.4.1設計主要內容 1.4.2設計思路第2章 生產工藝流程及主體設備選擇 2.1原料選擇 2.1.1針狀焦 針狀焦是一種從宏觀形態(tài)到微觀結構都具有顯著各向異性的焦炭，因其破碎后顆粒呈細長針狀，故稱為針狀焦。針狀焦具有明顯的針狀結構和纖維文理，主要用作煉鋼中的高功率和超高功率石墨電

7、極。由于針狀焦在硫含量、灰分、揮發(fā)分和真魔都等方面都有嚴格質量指標要求，所以對針狀焦的身材和原料都有特殊的要求。2.1.2針狀焦的生產 針狀焦在1950年首先由美國大湖炭素公司用石油系原料研制成功。我國于1982年以大慶熱裂化渣油為原料，進行了工業(yè)試驗。 針狀焦的制造關鍵是原料的調制，以出去影響中間相小球體成長的原生喹啉不溶物（qi）。 脫除qi的方法有（1)過濾分離法：采用加壓加熱過濾或真空過濾將qi除去 (2)離心分離法：在離心力場中借離心力使煤焦油或瀝青中qi除去 (3)溶劑法：加入合適的溶劑，使qi顆粒凝聚成絮狀，經靜止后，用傾析法提取澄清液。 (4)閃蒸分餾發(fā)：將原料通過真空閃蒸，提

8、取合適的餾分，再經聚合，得到精致瀝青。2.1.3針狀焦的性質與質量指標 針狀焦熱膨脹系數(shù)小，電阻率低，耐熱震性能好，是生產超過功率石墨電極必需的原料。國際上根據(jù)針狀焦品質高低分為：a(超級針狀焦)；b(高級針狀焦)：c(普通針狀焦)；d(半針狀焦)四個級別，其中超級和高級針狀焦是生產朝貢功率石墨電極的理想原料，普通針狀焦和部分半針狀焦為生產高功率石墨電極的原料。 高級針狀焦質量指標：灰分 不大于0.1%水分 不大于1%餾分 不大于0.2%真密度 不小于2.12g/cm3釩含量 不大于3*10-6熱膨脹系數(shù) 不大于1.0*10-6/°c2.2煅燒工藝及主體設備選擇 煅燒是生產炭素制品的

9、第一道工序，煅后料的質量直接影響炭素產品的質量。炭質原料中由于氫以碳氫化合物的形式存在，且與碳原子的價電子結合。碳原子失去自由電子，這就使石油焦原料在煅燒前有較高的電阻率。但煅后焦的性能與其內部結構有直接關系，石墨層排列有序，點(層)堆積缺陷少，石墨化程度高，則電導率就高，質量就好。一般認為煅燒機理是，在煅燒初期，原料中揮發(fā)分逸出，氫含量降低，體積收縮，真密度提高；隨煅燒溫度的提高，雖然揮發(fā)分排除量減少，但熱解反應加快，碳氫鍵斷裂，氫排除，碳原子由結合狀態(tài)解放出來，使煅燒原料導電性提高，電阻率降低，體積進一步收縮。而煅燒料真密度的提高，主要是由于煅燒料在高溫下不斷逸出揮發(fā)分并同時發(fā)生分解、縮聚

10、反應，導致結構重排和體積收縮的結果。同樣的生焦質量，煅燒溫度越高，晶體缺陷越少，煅后焦揮發(fā)分越低，真密度越高。 經煅燒能夠除去生料中的水分，揮發(fā)份及部分的硫，同時經煅燒后原料的體積收縮穩(wěn)定，各種物化性能指標大幅度改善、提高，對提高最終產品的質量起著十分重要的作用，煅燒后原料的質量指標見表一。 表2-1 燃燒料質量指標 指標項目比電阻mm2/m比重g/m3灰分%石油焦瀝青焦無煙煤<5.5<6.5 <12.02.082.050.731.01.112.0 適用于大型煅燒設備主要有回轉窯和回轉床。 2.2.1煅燒原理 炭素原料在隔絕空氣的條件下進行高溫（1200-1500）熱處理的過

11、程成為煅燒。煅燒是炭素生產的預處理工序。各種炭素原料在煅燒過程中沖元素組成到組織結構都發(fā)生一系列顯著地變化。無煙煤、石油焦和延遲瀝青膠都含有一定數(shù)量的揮發(fā)分，需要進行煅燒。冶金焦和焦爐生產瀝青膠的成焦溫度比較高（1000以上），相當于炭素廠的煅燒溫度，可以不再煅燒，只需烘干水分即可。天然石墨為了提高其潤濕性，也可以進行煅燒。一般來說，煅后料比較脆，便于破碎、磨粉和篩分。 2.2.2煅燒的目的 (1排除原料中的水分：是炭素原料的體積充分收縮，提高其熱穩(wěn)定性和物理化學性能。進倉原料的水分一般在3%-10%之間。原料如果含有較多的水分，不便于破碎等作業(yè)的進行，并影響原料顆粒對粘結劑的吸附性，難以成型

12、，故一般要求煅后料水分不大于0.3%。(2)排除原料中的揮發(fā)分：如果原料的揮發(fā)分過高，則生制品在焙燒過程中，將發(fā)生過大的收縮，以至于變形，甚至導致生制品的斷裂。多以必須排除原料中的揮發(fā)分。（油焦成焦500 ，v500800快，8001100 較緩）(3)提高原料的密度和機械強度：經過煅燒原料體積收縮，密度增大，強度提高，同時獲得了較好的熱穩(wěn)定性，從而減少制品在二次煅燒時產生二次收縮。(1000前縮聚反應，線性升；10001100平拐點，后體積收縮度繼續(xù)升高)(4)改善原料的導電性能：原料經過煅燒后分子結構發(fā)生變化，電阻率降低從而提高了原料的導電性。電阻率的變化500800，1230；80010

13、00緩變；10001300少量(5)提高原料的抗氧化性：原料經過煅燒，隨著溫度的提高，通過原料的熱解和聚合過程，氫、氧、硫等雜質相繼排除，化學活性下降，物理化學性質趨于穩(wěn)定，從而提高了原料的抗氧化性。 2.2.3煅燒前后焦炭結構的變化 各種炭素原料在煅燒過程中，先后進行了熱分解和熱縮聚以及碳結構的重排。隨著縮合反應的進行，發(fā)生了晶粒互相接近，導致原料因收縮而致密化。這種收縮知道揮發(fā)分排才結束。煅燒過程中，加熱制度對煅燒料的晶體尺寸也有影響。表1所示為加熱制度對石。焦晶體尺寸的影響。由表1可見，當加熱到700保溫1h后，再升溫到1000，將使煅燒后焦炭的晶粒變小。這也說明，在700附近，焦炭晶格

14、的層狀結構正經歷斷裂hc二和重排。由于斷裂，產生大量自由基，在此溫度區(qū)間內保溫，促使焦炭中交叉鍵增多，抑制了焦炭層面問的有序排列。 2.2.4煅燒前后物理化學性質的變化 在煅燒過程中，焦炭的物理化學性質發(fā)生了明顯的變化。表2-2-1為我國各種原料在煅燒前后的理化性質指標圖2-2-1中國各種炭素原料煅燒前后物理化學指標 (1)煅燒前后焦炭氫含量的變化：隨著熱處理的進行，焦炭發(fā)生脫氫反應，氫含量降低。揮發(fā)分700大量h；1000揮發(fā)物中8090h；h與收縮、電阻相關，要求< 0.05，適宜溫度12301280。 (2)煅燒前后焦炭硫含量的變化：因為高溫可以出盡健談結構重排，使c-s的化學鍵斷

15、裂，所以焦炭硫含量降低。如圖2-2-2所示，硫在煅燒溫度達到1200-1500的范圍內才能大量排出。在煅燒無煙煤時，含硫量可降低30-50。圖2-2-2 石油焦含硫量與煅燒溫度的關系 (3)煅燒前后焦炭的收縮和氣孔結構的變化：煅燒時焦炭的體積收縮時揮發(fā)分排除所發(fā)生的毛細管張力以及結構的化學變化，使焦炭物質致密化。圖2-2-3是石油焦和瀝青焦煅燒時的線尺寸變化曲線。從圖中可見，所有曲線都有兩個拐點，第一拐點相應于焦炭生成時的溫度，顯示在該溫度下焦炭是受熱膨脹的，第二個拐點相應于焦炭的最大收縮期。它們收縮量的絕對值視焦炭品種和橫向交聯(lián)發(fā)展程度而定。對于氣孔結構來說，在7001200之間氣孔的總體積

16、大幅度增長，它與700時氣體的大量析出有關。由于氣體的析出產生了開口氣孔。當溫度提高到1200以上時，氣孔的體積由于焦炭收縮而減小，大部分轉變?yōu)檫B通的開口氣孔。(<700熱解與縮聚，7001000緩，>1000微裂紋)圖2-2-3石油焦和瀝青焦煅燒時的收縮(4) 煅燒前后焦炭導電性的變化：焦炭導電性的變化與其結構變化相關，它取決于共軛兀鍵的形成程度。煤和焦炭的導電性是碳原子網格中共軛丌鍵體系的離域電子的傳導性的反映，它隨六角網格層面的增大而提高。圖2-2-4表示焦炭的電阻率與熱處理溫度的關系，曲線可分為四個溫度區(qū)：500700時，焦炭的電阻率最大；7001200的范圍內，焦炭的電阻

17、率呈直線下降，從107.cm降到10-2.cm；12002100范圍內，電阻率變化甚少；2100以上，電阻率隨熱處理溫度升高而進一步降低，這時與焦炭的石墨化有關。由此可見，在煅燒過程中，焦炭的電阻率隨煅燒溫度提高而直線下降，到12001后轉為平緩。 圖2-2-4石油焦的電阻率與熱處理溫度的關系2.2.5煅燒溫度于煅燒質量指標(1)煅燒溫度對焦炭性能的影響：煅燒溫度對煅后焦的性能有十分重要的作用。一般情況下，煅燒溫度應該高于焙燒溫度。煅燒溫度影響到壓制半成品在焙燒和石墨化過程中的收縮率。如煅燒溫度過低，炭素原料得不到充分收縮，其熱解和縮聚反應深度不夠，使生坯在焙燒和石墨化時收縮率增大，會造成半成

18、品的變形或開裂，影響產品的工序成品率；煅燒溫度過高(在電煅燒爐中是常見的)，則由此生產的生67如叫煅坯在焙燒和石墨化時收縮率減少，其收縮僅靠黏結劑提供，將使成品結構疏松，影響成品的體積密度和機械強度。但是為了使煅燒后石油焦收縮到較穩(wěn)定的程度和晶體排列整齊，適當提高煅燒溫度還是有重要意義的。(2)煅燒溫度制度的確定：真密度可以直接反映原料的煅燒程度。真密度不合格者，需回爐重新煅燒。根據(jù)真密度可以確定煅燒溫度。炭素原料的煅燒溫度一般為12501350。但對于不同制品所用原料的煅燒溫度是不同的。例如高功率和超高功率電極比普通石墨電極要求原料焦炭的真密度大，所以煅燒溫度高，要達到1400或更高一些。而

19、對于煉鋁用陽極來說，原料焦炭煅燒溫度應盡量接近于焙燒溫度1150左右，以防止溫度過高引起的選擇性氧化。 (3)各種原料煅燒的質量指標:原料的煅燒質量一般用粉末電阻率和真密度兩項指標來控制。原料煅燒程度越高，煅后料的粉末電阻率越低，真密度越大。2.2.6煅燒設備 焦炭煅燒工藝視所用煅燒設備不同而異，煅燒設備的不同也影響到煅后焦的質量。煅燒設備的選型要按照工廠的產品品種、年產量、原料質量、能源供應等情況中和決定。 目前，國內外通用的煅燒爐有一下幾種：罐式煅燒爐、回轉窯、電煅燒爐。 回轉窯具有產能大，基建設投資小，維修費用低，產品質量容易控制，且容易實現(xiàn)自動化控制等特點。 目前，國內炭素行業(yè)采用的回

20、轉窯有相對成熟的2.2×45m、2.6×50m及今年研發(fā)的3×60m會抓藥，若選用成熟的小規(guī)格窯型、需要多臺，所需設備太熟多，占地面積大，造作人員多。若采用大型回轉窯，又沒過metso生產的回轉窯其煅后焦生產能力大，可達30t/h以上，占地面積及操作管理人員少。 根據(jù)我廠的年產量為2萬噸，以及各種因素，我廠的煅燒設備為回轉窯（圖2-2-5與2-2-6即為回轉窯）。目前世界上太約有85%的煅后焦是回轉爐生產的，是應用最廣泛的煅燒設備。它既能生產陽極糊用焦，也能生產高功率及超高功率電極用焦。 回轉窯的工藝操作制度包括：1、裝料體積；2、物料在窯內移動速度，3、溫度制度

21、；4、負壓制度。與罐式煅燒爐不同的是：罐式煅燒爐的煅燒物料是間接受熱的，而回轉窯中煅燒物料是受火焰直接加熱的。 蘇聯(lián)e雷查赫提出窯筒內的裝料體積決定于窯筒工作段的尺寸，其填充率大致波動在615%范圍內。窯筒直徑愈大，填充率愈小，例如內徑為l米或小于l米的窯內，允許的填充率為15%，而直徑為2.5一3米的僅6%。但是美國很多大型回轉窯，直徑雖在3米以上，但其填充率仍能維護在11%左右，生產效率高。日本的日鐵化學公司煅燒延遲瀝青焦的回轉窯，處理能力為20噸時，其填充宰l25%。我國現(xiàn)有回轉窯的填充率則普遍低(表112)，從各方面看來，美國回轉窯的設計和生產技術至今仍居于世界領先的地位。 圖2-2-

22、5回轉窯圖2-2-6回轉窯的爐體結構 回轉窯的結構：煅燒回轉窯包括煅燒窯（大窯）和冷卻窯（小窯）。大窯有窯頭、筒體和窯尾三部分組成，窯體的大小根據(jù)生產需要而定，較小的回轉窯內徑只有1m左右，長20m左右；較大的回轉窯內徑可達2.5-3.5m，長60-70m。為了使物料能在窯內移動，窯體要傾斜安裝，其傾斜度一般為窯體總長的2.5%-5%。窯體借助大齒輪帶動而旋轉，齒輪由傳動裝置帶動，由于窯轉速需要改變，常用直流電機變速，直流電由交流電機、直流發(fā)電機組產生，近年，窯體調速廣泛采用轉差離合囂控制裝置，它主要是控制交流調速異步電動機(或稱滑差離合囂)的轉速。通過操作主令電位器，實現(xiàn)寬范圍無級調速，可以

23、代替整流入電機和飽和電抗器的調速。也可代替部分直流電動機和無級齒轉調速。這種裝置調速范圍從0-1400轉/分。依型號不同，其技術特性不同，如工廠采用的zik型轉差離合器控制裝置，它的主要技術特性： (1)調速范圍0-l400轉分范圍內調節(jié)，如考慮保證一定值的機械特性硬度，則調速范圈應為l0：1，即124一1240分。 (2)轉速變化率(示機械特性硬度=（1o%荷載時轉速100%負載時轉速)/l00%負載時轉速×l00%)；負載轉矩變化從l00mh10%mh時，不大于l0；電源電壓變化±l0%時，轉速偏差不大于±5%；電網頻率變化±5%；電網頻率變化

24、77;5%轉速偏差不大于±5%。 (3)被控電機規(guī)范：離合器原動機功率06千瓦30千瓦，電離合器最小工作電流不小于20毫安，最大工作電流不大于2安，永磁測速發(fā)電機輸出線電壓在1500轉分時為4050伏之間； (4)控制裝置輸入電流交流220伏，輸出直流90伏以上 (5)使用工作條件對濕度不超過90%2.2.6.1回轉窯的結構 (1)筒體：筒體是一個縱長的，有厚鋼板卷成圓通并焊接或鉚接而成，內襯耐火磚。筒體借助輪緣安防在托輥上。輪緣是安裝在筒體外殼上的軸鋼環(huán)。窯體轉動時借助于輪緣在托輥上回轉。為了防止筒體從托輥上華西，在每個輪緣的兩側還要安裝擋輥。筒體的傳動裝置時由一組齒輪構成的。電動

25、機經減速機帶動齒輪，是筒體轉動。直接裝在筒體外殼上的大齒輪稱為冕狀齒輪。冕狀齒輪室用蛋黃固定在筒體的外殼上，擋外殼受熱時可以自由的碰撞。冕狀齒輪應以整個齒面互相結合，兩則之間的結合必須平穩(wěn)而協(xié)調。大窯筒體的轉速課用變速電動機的專屬變化來調節(jié)，一般不超過2.5r/min。圖2-2-7為回轉窯筒體參數(shù)圖2-2-7直接安裝在圓筒外殼上的大齒輪(又叫冕狀齒輪)，它的直徑較大，六齒輪可拆開，大齒輪用彈簧(或鍵)固定于圓筒外殼上，這樣，當簡體受熱時可以不受齒輪影響而自由地膨脹。大齒輪應以整個齒面和傳動齒輪相嚙，同時兩者之間的嚙合又須平穩(wěn)而協(xié)調，窯體的旋轉次數(shù)每分鐘1一5轉。窯體圓筒的下端與窯頭相連，窯頭裝

26、放在軌道上，可以移開。圖2-2-81一大齒輪；22減速機 3一電動機；4一窯筒體 (2)窯頭：排除煅燒料以及噴入燃料的一段成為窯頭。窯頭有固定式和可移動式兩種。窯頭內襯耐火磚并安裝有燃料噴嘴和觀測孔。煅燒好的物料從窯頭底部的下料孔落入冷卻窯。在窯頭和筒體結合部位裝有密封圈，以防止外部空氣進去窯內。圖2-2-9窯頭護鐵板 (3)窯尾：加入原料以及排出廢棄的一端稱為窯尾。窯尾經常做成可以移動的，里面也徹有內襯。圓筒體與窯尾之間的聞踩里裝有密封圈，使窯不致被吸入熘道，從而 影響煅燒操作，窯尾與煙囟的煙道相通，煙道下設有存灰室多個，在煙道與排煙機之間，為了充分利用煙氣之大量余熱，因此安裝有余熱鍋爐(如

27、某廠排煙機型號y935一l#12，電機j0-836 40千瓦)。未煅燒的焦炭由窯尾料斗經過窯尾的加料機到窯內。焦炭的加料機，目前采用電磁振動加料機。例如：400×lo00×150電磁振動給料枧，它的技術特性如下：給料粒度050毫米或者70毫米；生產能力(以比重16噸米³料為準)25噸小時；給料機雙振幅10毫米；氣隙1821毫米；頻率3000次分鐘；整流方式，半波整流；電壓220伏；電流34安；功率02千瓦。(4)冷卻窯：冷卻窯是一個鋼制圓筒，其傾斜方向與大窯傾斜方向相反。它的支撐裝置及傳動裝置與圓筒相似。冷卻機是一個比窯筒體直徑小些的圓筒，有時叫小窯，為了使煅燒過

28、的焦炭自然移動，它也傾斜安裝，其傾斜方向與大窯的傾斜方向相反。小窯的支承裝置與傳動裝置跟大窯的裝置相似。小窯圓筒在溫度高的前頭一部分砌以耐火磚內襯，為了使窯內的料更快冷卻，通常向小窯中部殼體大量噴水，小窯的下端敲開，其下方裝有接料槽和輸送機以便及時把煅后焦炭運到料倉。配套使用的冷卻機是一令直徑較小的鋼制圓筒，鋼板厚14-18毫米。(5)輪帶：輪帶是(又稱滾輪)一個堅固的大鋼圈套裝在筒體上，支撐回轉窯(包括窯磚和物料)的全部重力；輪帶的重量從20噸(直徑3.6m)到100噸(直徑5.6m)不等；輪帶附近的壁厚增大，目的是減少托輪的壓力而產生的變形。(6) 拖輪：托輪通過軸承支撐在窯的基礎上，軸承

29、安裝在水泥墩上。拖輪需要注意：輪及輪帶表面的清潔；托輪及輪帶表面的光滑；托輪表面的潤滑；托輪軸的溫度；托輪之間的平衡。圖2-2-10輪帶和拖輪的示意圖(7) 液壓擋輪：液壓擋輪是圍繞縱向軸運動的滾輪安裝在窯尾輪帶靠近窯頭側的平面上。及時指出窯體在托輪上的運轉位置是不否合理，并限制或控制窯體軸向竄動。(8) 傳動裝置：保證窯的轉數(shù)和控制窯的轉數(shù) (9)附屬減速機、電機：當窯出現(xiàn)故障或檢修時，為保證窯筒體溫度均勻，避免筒體變形需緩慢旋轉窯（0.10.2轉/分種），需設置附屬電機和減速機。(10)密封裝置：回轉窯是在負壓下操作的，在筒體與窯頭罩、煙室連接的地方都存在縫隙，為防止漏風，必須設有密封裝置

30、，否則會漏風和漏料。圖2-2-11窯頭和窯尾的密封2.2.6.2回轉窯的工藝參數(shù) （一）裝料容量料層200300mm，（影響煅燒、料運動、給熱條件） 充填（率）系數(shù)：隨增大而減小。 1m1215；2.53.0m68。 2.2.6.2.2物料在窯內的移動速度質量、產能 時間過長：燒損增加，產能低，灰加；過短：燒不透。 30min 窯傾角、轉速、內徑呈正比；料斷面圓心角。 平均轉速經驗公式： 式中： d窯內徑； n窯轉速； 物料安息角，4550度；窯傾角。 物料停留時間： l：窯長度,m 產量 r：料堆積密度；充填率 例題：l=55m，d=2.3m，n=2.26r/min，窯傾角2.20度，安息角

31、40度, 求物料在窯出停留時間t解1： 2.3×2.26×2.20÷1.77÷ 1.022（m/min) 55÷1.02253.82 54（min)解2： 324×2.3×2.26×sin2.20÷（2440） 1.010(m/min) 55÷1.01054.46 54（min)答：物料在這種回轉窯內停留時間約為54分鐘 2.2.6.2.3窯內的傳熱與溫度 (1)過程描述：不斷旋轉緩慢移動被加熱煅燒。 (2)窯內傳熱：上層高溫氣體的輻射和對流換熱； 下部窯內襯傳導給熱； 中部物料傳導獲得熱量。轉

32、翻交替 (3)回轉窯的溫度分布：干燥預熱帶窯尾部。脫水、排出揮發(fā)分，低溫端500600，高溫端8001100。1025m，筒短煙氣溫度高。煅燒帶中部，起點距窯頭10m左右。12501300。24m35m; >30m812m。與火焰長度相關。冷卻帶窯頭端。78m，800900穩(wěn)定煅燒帶的高溫（1300），是提高回轉窯產量和質量的關鍵。 （二）影響煅燒溫度的主要因素： (1)煅燒帶的長度和位置對于煅燒作業(yè)具有重要意義與燒損、保護窯頭、最高溫度有關保證不燒壞窯頭的最近距離。 過遠：燒損急劇增加過多接觸空氣；過長：燒損多；過剩空氣少，揮發(fā)分不能充分燃燒，影響窯溫；在窯尾燃燒，尾溫高；長窯、長帶：

33、加快轉速，設置2、3次配風。 (2)燃料量和空氣量的合理配比是保證回轉窯煅燒溫度的關鍵。 空氣過剩系數(shù)是衡量燃料燃燒是否合理的標志。 空氣過剩系數(shù)過大，進入空氣多，增加物料的燒損，且使煅燒帶后移；空氣過剩系數(shù)過小，空氣量不足，揮發(fā)分燃燒不完全，溫度低，物料煅燒不足。適當?shù)目諝夤苁Ｏ禂?shù)，揮發(fā)分燃燒充分，溫度較高，煅燒質量好。一般空氣過剩系數(shù)為1.051.10。正常：白焰；較大：火焰紅褐色 一旦發(fā)現(xiàn)，及時調整。 (3)給料量的均勻、穩(wěn)定和連續(xù)直接影響到熱工制度的穩(wěn)定性。 料層厚200300mm。不均：溫度波動；料少：產量低、燒損大；過量：燒不透，質量差；阻力大，煙氣流通性差，惡化條件。 (4)負壓

34、是窯內煅燒溫度控制的重要因素.（窯頭的負壓在2530pa ) 過大： 1、抽力大，實收率下降； 2、火焰拉長，傳熱強度削弱，溫度降低； 3、揮發(fā)分未完全燃燒進入沉灰室、煙道燃燒，燒壞設備。過?。?1、窯內、外壓差小，頭、尾冒煙，污染環(huán)境； 2、火焰不穩(wěn)定，燃燒帶變短，降產量、質量； 3、煙氣流動差，窯內渾濁不清，難觀測煅燒溫度。負壓控制是回轉窯生產操作的重要因素?？刂坪秘搲海湍苁谷紵龓У奈恢煤烷L度保持正常，從而穩(wěn)定產量和煅燒質量。窯頭負壓一般為2060pa。 2.2.6.3回轉窯的工作 回轉窯的工藝原理主要包括：裝料容量、物料在窯內移動速度、窯內的最高溫度及負壓?；剞D窯生產時，原料從貯料倉經

35、過給料機連續(xù)向大窯窯尾加料，由于窯體略顯傾斜，所以隨著筒體的緩慢轉動，原料就專揀向窯頭移動。從窯頭碰嘴噴入煤氣或重油，與窯頭控制的空氣混合燃燒，形成一個長達5-10m的高溫煅燒帶，煅燒帶溫度達到1200-1350。原料在窯內的停留時間只有50-60min，窯內所產生的廢棄則借助排煙機和煙囪的抽力派出大氣?；剞D窯的燃料為煤氣或重油，還有煅燒物料所排出的揮發(fā)分。當煅燒揮發(fā)分低的炭素原料（如瀝青膠或無煙煤）時，燃燒噴嘴連續(xù)工作。擋煅燒揮發(fā)分大于5%的原料時，噴嘴僅在大窯升溫時工作，在升溫以后，為了調整燃燒帶才偶爾進行工作。在正常情況下，很少用外加燃料，只要靠煅燒料排出的揮發(fā)分燃燒來維持窯內高溫。 (

36、1)裝料容量 回轉窯的加料量和窯體內徑有關。一般規(guī)定料層厚為200300毫米。如果料層太厚，就會惡化煅燒條件、物料的運動條件和窯襯的給熱條件，結果將引起窯體外殼過熱，煅燒質量降低。如果太薄，又會影響煅燒回轉窯的產量。由于在回轉窯的工藝實踐中有這種選擇，所以窯體的內徑越大，物料占窯體總容積的百分率(充填系數(shù))便越低。因此，在適宜的溫度下，一般工作筒體的內徑為l米時，其充填系數(shù)允許在1215%。而當窯體的內徑為2535米時，它的充填系數(shù)則降低到68%。例如美國很多大型回轉窯，直徑在3m以上，但是填充率任維持在11%左右，生產效率高。但我國現(xiàn)有回轉窯的填充率只有3.4%-6%。(2)物料在窯內的移動

37、速度和停留時間 物料在窯內移動的速度，對回轉窯的煅燒質量和產能影響很大。一般地說，如果物料在窯內停留的時間過長，將使物料的燒損增加，灰分增大，產能降低；如果物料在窯內停留的時間過短，物料在窯內得不到充分的熱處理，燒不透，使煅燒質量降低。因此，在采用回轉窯進行煅燒生產時，物料在窯內停留的時間不得小于30分鐘。 物料在窯內的移動速度與窯體的傾斜角、轉速、窯體內徑等參數(shù)成正比，還與窯內料層斷面對窯中心的圓心角等因數(shù)有關。根據(jù)理論分析和工業(yè)爐窯實際測量得出炭素回轉窯內物料平均移動速度公式： 窯內物料平均移動速度： 式中：在整個料層斷面上物料順窯中心線方向運動的平均移動速度，米秒； d 窯的內徑，米；

38、n 窯的回轉數(shù)，轉分； 窯內料層斷面對窯中心的圓心角，度； 窯的傾斜角，度； 物料在窯內的最大的靜止角，度； k 校正系數(shù)(由實驗求出，在1517之間) 在窯長為l米內物料的停留時間為： (3)窯內傳熱與溫度 在回轉窯內的物料，是借窯體不斷旋轉，物料由窯尾向窯頭緩慢移動，在運動過程中受到火焰高溫而被加熱達到煅燒。傳熱機理因料的位置不同有差異：上層物料由高溫熱氣體的輻射和對流換熱而加熱煅燒；料層下部的物料僅由窯內襯傳導給熱升溫；料層中部的物料由導熱獲得熱量。物料因窯體轉動而不停翻動，所以物料交替受熱，以獲得高溫。 煅燒窯的溫度，根據(jù)炭素材料在熱處理中所發(fā)生的先后變化過程，一般可分為三個帶： 第一

39、段是物料干燥和預熱帶。從窯尾開始的一段較長區(qū)域是第一帶，物料在此脫水并排出揮發(fā)分，應盡可能利用熱煙氣的熱與揮發(fā)分燃燒熱。其溫度是高溫端為8001100，加料端為500600。簡體長度越短，排出的煙氣溫度就越高。 第二段是煅燒帶。它的起點位于距窯頭10米左右的地方，該帶的溫度高達1300左右，物料在此段被加熱到約1200左右。煅燒帶的長度取決于燃料燃燒火焰的長度。例如，直徑為14米，長度為24米的窯的煅燒帶長度一般為35米。如果在被煅燒的物料中含有大量的揮發(fā)分(如石油焦)，煅燒帶的長度則可擴大到810米(如30米以上的回轉窯)。 第三段是冷卻帶。它位于窯頭端，處于燃燒火焰前進方向的后面，這一帶長

40、度為758米?；剞D煅燒窯在正常生產時，其煅燒帶的溫度控制在13001350。c左右。由于穩(wěn)定煅燒帶的高溫是提高回轉窯的產量和質量的關鍵，所以在回轉窯的煅燒工藝中，對于影響煅燒溫度的主要因素必須嚴加控制。 煅燒帶的長度和位置對于煅燒作業(yè)有很重要的意義，因為它與物料的燒損有關，也與保護窯頭和煅燒的最高溫度有關。煅燒帶應處在保證窯頭不會被燒壞的最近距離，離窯頭過遠，物料的燒損將急劇增加。因為在這種情況下，送入窯內燃燒揮發(fā)分所需的空氣過剩通過已煅燒好的溫度達11001200的料層時，就把物料燃燒了；煅燒帶越長，物料的燒損就越大。故此，過長將出現(xiàn)進入與揮發(fā)分燃燒的空氣量所剩無幾。所以，一方面使揮發(fā)分不能

41、充分燃燒而降低其熱效率，以致影響爐溫；另一方面，未完全燃燒的揮發(fā)分可能在窯尾處隨物料帶進的空氣一起燃燒而窯尾煙氣溫度急劇升高。因此，在回轉窯的煅燒生產中，煅燒帶的加長應在煅燒帶方向都能保持最高溫度才是有益的。當煅燒帶加長時，只要加快回轉窯的轉速，使物料在窯內移動的速度加快，就可以提高回轉窯的生產能力?；剡鑼８G的二、三次風設置就是解決難題的方法之一。 燃料量和空氣量的合理配比是保證回轉窯煅燒溫度的關鍵。一般來講，燃料完全燃燒所需的實際空氣量要比理論空氣量大一些，而實際空氣的需要量究竟要比理論的需要量大多少，一般可用空氣過剩系數(shù)表示： a(m)=v空vo空 式中： a(m) 空氣過剩系數(shù)； v空

42、實際空氣需要量； vo空 空一理論空氣需要量； 在回轉窯的煅燒生產中，空氣過剩系數(shù)是衡量燃料燃燒是否合理的標志。通?？諝膺^剩系數(shù)正常，燃料就能完全地燃燒，煅燒的溫度就能保持在較高酌水平(此時目測火焰呈白色)。如果空氣過剩系數(shù)較大，則空氣就會過量，窯內熱氣體量就要增大。同時，由于煙氣要帶走大量的熱，這勢必影響回轉窯的煅燒溫度(此時目測火焰呈紅褐色)。因此，在回轉窯的煅燒生產中，一旦發(fā)現(xiàn)因空氣和燃料配合量不合理而造成煅燒溫度下降時，都要注意及時調整空氣供給量。 為了保證煅燒的質量，在回轉窯的生產中，一般要求給料量均勻、穩(wěn)定和連續(xù)。只有這樣，才能保證回轉窯熱工制度的穩(wěn)定。給料量不均，回轉窯的煅燒溫度

43、就會上下波動，使回轉窯的生產能力下降；若給料量過多，則一方面物料可能燒不透，煅燒質量變差，另一方面，由于給料量過多，窯內阻力增大，煙氣流通性變差，從而惡化煅燒條件。因此，在回轉窯的煅燒生產中，對于物料的粒度組成，以及給料量的多少是否適宜，給料量是否穩(wěn)定與均勻，都必須予以重視。 回轉窯的負壓對于窯內的煅燒溫度控制影響較大。一般來說，無論是窯內的負壓過大或過小，均對煅燒溫度控制不利。在燃燒及給料量相對穩(wěn)定的情況下，負壓過大，窯內抽力增加，粉料會被吸走而導致實收率的下降；再者，因負壓過大，窯內火焰會被拉長，使煅燒帶的傳熱強度削弱，從而導致煅燒溫度的降低；其三，由于負壓過大，煅燒物料的揮發(fā)分在窯內還未

44、來得及完全燃燒，就被吸入沉灰室和煙道，并在煙道內燃燒。這樣，不僅損失熱量而且也容易燒壞沉灰室和排煙設備。 但是負壓過小也是不好的。首先，因為負壓過小，會造成窯內窯外壓差小，使窯頭窯尾冒煙，從而污染環(huán)境。其次，負壓過小，造成煅燒火焰不穩(wěn)定，從而導致煅燒帶變短，使煅燒的質量和產量降低；其三，由于負壓過小，會使窯內煙氣流動性變差，窯內混濁不清，難以觀測煅燒溫度。 回轉窯時負壓控制，是回轉窯生產操作的重要因素?？刂坪秘搲?，就能使煅燒帶的位置和長度保持正常。通常是用調節(jié)窯尾余熱鍋爐的引風機抽力來改變負壓。當煅燒帶移向窯頭，則增加窯尾的負壓；反之，則降低窯尾的負壓。在正常生產中，回轉窯內窯始終保持負壓，但

45、是，由于煅燒的物料不同，要求回轉窯內的負壓大小也是不一樣的，一般窯頭負壓要控制在25毫米水柱以上。 總之，為了保證回轉窯的煅燒質量和產量，必須及時調整燃料、空氣、負壓、給料量以及窯轉速等幾項工藝參數(shù)。2.2.6.4回轉窯的優(yōu)缺點 與罐式煅燒爐和電煅燒爐相比，回轉窯的優(yōu)點是：結構簡單，材料單一，造價低，修建速度快；生產能力大，中等規(guī)格的回轉窯生產能力為2.5-3.5t/h；原料更換方便，對原料適應性強；便于實現(xiàn)機械化和自動化；燃料消耗少，燃料高揮發(fā)分延遲焦時，主要靠自身揮發(fā)分的燃燒來維持窯內高溫；使用壽命長，一般可用20-30年。缺點是：物料氧化燒損大，一般為10%左右，從而使灰分增加；由于窯體

46、旋轉，煅燒物料在窯內轉動，早內內襯耐火材料的磨損和脫落，使煅燒料灰分增加和檢修頻繁。2.3瀝青熔化方案 固體瀝青熔化采用連續(xù)熔化裝置，以熱煤油作為加熱介質。液體瀝青配料秤擬引進。液體瀝青熔化采用快速熔化裝置，熔化好的瀝青送入貯槽靜置沉淀后再送入配料工序。 本廠采用液體瀝青，用于配料。2.4破碎和磨粉設備方案 2.4.1粉碎： 用機械的方法使固體物料克服內聚力，由大塊碎成小塊或細粉的操作，統(tǒng)稱為粉碎。 2.4.2設備選擇 破碎選用 zzs 型振動篩進行預篩分；選用 2pgc900×1200 雙齒輥破碎機進行粗碎，進料最大塊度300mm，出料粒度70mm。 磨粉設備采用球磨機。球磨機有立

47、式和臥式兩種類型，兩種形式球磨機均可生產出符合質量要求的粉子料。由于立式球磨機具有噪音小、粉料中含鐵量低、維護方便，其系統(tǒng)組成設備少、工作流程簡單且易于控制的特點，本設計采用立式球磨機系統(tǒng)。球磨機系統(tǒng)擬引進。2.5配方計算 2.5.1計算條件 計算：生產少灰的350mm石墨電極，加入本身生碎20%，糊重1600公斤的配料計算。原料種類與粒級配比見表一，篩分純度見表二。表一 原料種類與粒級配比原料組成少灰混合焦（0-4 mm）（67±3）%石墨碎（0-4 mm）（10±3）%中溫瀝青（23±3）%干料粒度組成干料粒度組成/mm+44-22-1-0.15-0.075各

48、粒級含量/%211±314±358±343±3 表二 各級料倉篩分純度原料名稱料倉顆粒尺寸/mm篩分結果/%-12+8-8+6-6+4-4+2-2+1-1+0.5-0.5+0.15-0.15+0.075-0.075少灰混合焦4-25751552-148010511-0.52905210.5-05652010粉子51085無煙煤8-4570101054-257020322-0535401055冶金焦粉子553030石墨碎4-2560201052-052035101515石油焦2.5.2大配方計算 (1)將原料比換算為固體原料的比例： 混合焦 67/(67+

49、10)×100%=87% 石墨碎 10/(67+10)×100%=13%(2)確定各粒級的百分組成： 確定石墨碎用量為：42mm料5% 20mm料8% 計算混合焦各粒級百分組成： 42mm 11-(5×0.6+8×0.05)/75×100%10% 21mm 14-(5×0.2+8×0.2+12×0.25)/80×100%11% 粉料 43-8×0.15/85×100%49% 對于有技術要求的各項固體原料總用量為： 49%+11%+10%+8%+5%=83%,余下17%可在沒有技術要求的

50、粒級中選?。?0.5mm料8%，0.50mm料9%。 進行調整： 42mm 11-(5×0.6+8×0.05+11×0.04)/75×100%10% 21mm 14-(5×0.2+8×0.2+11×0.25+8×0.02)/80×100%11% 粉料 43-(8×0.15+9×0.1)/85×100%48% 總用量為：10+11+48+8+5=82%，余下18%選用10.5mm料9% 0.50mm料9% 驗算： +4mm料 10%×0.05+9%×0.05

51、=0.95%2% -0.15mm料 48%×0.95+9%×0.3+9%×0.03+11%×0.01+87%×0.3=51.08%58% 經驗算，符合技術配方要求，將上述計算結果，確定各種料的取用量： 瀝青為：1600×23%=368kg 固體原料量為：1600×77%=1232kg 固體原料各粒級取用量列于表三 表三大配方中固體原料各粒級用量固體原料混合焦石墨碎42mm21mm10.5mm0.50mm粉料42mm20mm粒級百分數(shù)，%1011994858質量，kg160176144144768801282.5.3小配方計算 已知生碎料的配比為混合焦：2-1mm料13%，1-0.5mm料10%，0.5-0mm料21%，0.075mm料56%，煤瀝青25%。計算生碎中各粒度和煤瀝青的取用量 升碎總量 1600×20%320kg 煤瀝青量 320×25%=80kg 混合焦 320-80=240kg其中：2-1mm級 240×13%=31.2kg 1-0.5mm級 240