Ø3. 43×67.06m回轉(zhuǎn)窯在國內(nèi)的應(yīng)用
1、煅燒及設(shè)備
石油焦煅燒是鋁用陽極生產(chǎn)的首道工序，煅燒焦質(zhì)量的好壞將直接影響陽極炭塊的質(zhì)量。目前，世界上約有85%的石油焦采用回轉(zhuǎn)窯煅燒。在國外，石油焦一般在煉油廠采用回轉(zhuǎn)窯或回轉(zhuǎn)床集中煅燒。陽極廠直接采用煅燒焦作為鋁用陽極的生產(chǎn)原料。在國內(nèi)，電解鋁廠的陽極為保證煅燒焦質(zhì)量的穩(wěn)定性，一般采用生石油焦在本廠煅燒，煅燒石油焦主要設(shè)備為回轉(zhuǎn)窯和罐式煅燒爐。
本世紀(jì)初，隨著電解鋁的建設(shè)向大規(guī)模、高效節(jié)能的方向發(fā)展，新建的電解鋁廠生產(chǎn)規(guī)模大部分都在10萬t／a以上。2005年我國電解鋁產(chǎn)量將達(dá)到650萬t（只有一小部分產(chǎn)能采用自焙槽生產(chǎn)）其中預(yù)焙陽極電解槽鋁產(chǎn)量將達(dá)到約540萬t，預(yù)計消耗陽極炭塊約300萬t。就單系列規(guī)模達(dá)到20～30萬t/a，相應(yīng)配套陽極廠規(guī)模為12—18萬t/a，年需煅燒焦量為9～13萬t。為適應(yīng)鋁用陽極炭素的大規(guī)模生產(chǎn)，提高自動化水平，降低能耗、環(huán)保，走可持續(xù)發(fā)展道路，需要引進(jìn)和開發(fā)一套適應(yīng)國際發(fā)展趨勢的煅燒設(shè)備和技術(shù)，因此，煅燒設(shè)備的選型尤為重要。
1.1煅燒設(shè)備的現(xiàn)狀
目前，國內(nèi)鋁用炭素廠中有一些廠家采用罐式煅燒爐進(jìn)行石油焦煅燒．如：荏平、永城、三門峽等都采用6組罐式煅燒爐，產(chǎn)能為2t/h；山西關(guān)鋁使用新型的8組罐式煅燒爐，產(chǎn)能為3 t/h；自動化程度低，工作環(huán)境差，炭質(zhì)燒損在5%左右。大多鋁用炭素廠采用回轉(zhuǎn)窯技術(shù)，如青海鋁廠采用Ø2. 2/2.4×45m回轉(zhuǎn)窯，設(shè)計產(chǎn)能為6t/h，炭質(zhì)燒損在9%以上。洛陽天松炭素廠采用沈陽鋁鎂設(shè)計院的開發(fā)的<P2. 84×55m回轉(zhuǎn)窯，產(chǎn)能為8～10t/h，炭質(zhì)燒損在8%左右。自動化控制和作業(yè)環(huán)境都優(yōu)于罐式爐。而山西華澤公司28萬t電解鋁項目在總結(jié)國內(nèi)石油焦煅燒工藝的基礎(chǔ)上，引進(jìn)國外的Ø3. 43×67.06m的大型回轉(zhuǎn)窯，設(shè)計生產(chǎn)能力24t/h，炭質(zhì)燒損設(shè)計在6%～7%左右。完全集控操作，與國內(nèi)同行業(yè)的回轉(zhuǎn)窯相比，不僅產(chǎn)量大，而且自動化水平也高。到目前為止，該回轉(zhuǎn)窯在國內(nèi)炭素行業(yè)屬于領(lǐng)先水平。
1.2 Ø3. 43×67.06m回轉(zhuǎn)窯的工藝簡介
Ø3.43×67.06m回轉(zhuǎn)窯工藝流程為：生石油焦原料經(jīng)過預(yù)碎后送入原料煅前倉，倉內(nèi)的物料經(jīng)過電子皮帶稱連續(xù)均勻地向窯尾端加料，加料管采用風(fēng)冷方式。進(jìn)入窯尾的物料隨窯體的轉(zhuǎn)動而緩慢的向窯頭移動，在移動過程中，首先受到高溫?zé)煔忸A(yù)熱，而后進(jìn)入了高溫煅燒帶，物料中的揮發(fā)分在這里燃燒，經(jīng)過1200℃～1400℃高溫煅燒，物料的理化性能指標(biāo)得到了很大改善，再經(jīng)過4～6m的冷卻帶物料進(jìn)入了冷卻機(jī)。在冷卻機(jī)中，物料受到直接冷卻水的噴淋而溫度迅速降低，再經(jīng)過輸送系統(tǒng)而排入煅燒貯料倉。
在窯內(nèi)沒有燃燒的揮發(fā)分在負(fù)壓作用下被抽至焚燒爐，而冷卻機(jī)內(nèi)的帶有炭粉的蒸汽經(jīng)多管旋風(fēng)除塵器后也被抽至焚燒爐，焚燒爐頭部供給一次風(fēng)和助燃風(fēng)，使抽至的大量揮發(fā)分及粉料在這里燃燒，產(chǎn)生的熱能用于焚燒爐尾部的余熱鍋爐，煙氣經(jīng)除硫塔后由煙囪排入大氣。
1.3 Ø.43×67.06m回轉(zhuǎn)窯的優(yōu)點(diǎn)
根據(jù)與國內(nèi)同行業(yè)回轉(zhuǎn)窯相比，有以下優(yōu)點(diǎn)供參考借鑒：
(1)占用工廠的場地面積小；因為美卓公司設(shè)計的回轉(zhuǎn)窯比國內(nèi)炭素煅燒回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)能要大得多，相對于24 t／h的產(chǎn)能，美卓公司設(shè)計的回轉(zhuǎn)窯占地面積很小，對于單臺設(shè)備來說且便于維護(hù)。
(2)煅燒窯尾進(jìn)料管冷卻國內(nèi)采用循環(huán)水冷卻，效果好，但容易破壞內(nèi)襯，維護(hù)和檢修較麻煩，而此窯采用冷卻風(fēng)機(jī)加大空氣對流進(jìn)行冷卻，效果一般，基本不用維護(hù)。
(3)冷卻機(jī)內(nèi)的高溫物料經(jīng)冷卻水直冷后，產(chǎn)生的帶有炭粉的水蒸氣，大部分炭粉經(jīng)多管旋風(fēng)除塵回收，只有少量炭粉和大量水蒸氣抽至焚燒爐燃燒利用經(jīng)凈化后再排空，減少了燒損。
(4)自動化程度高；完全采用微機(jī)屏幕的直觀模擬圖界面操作，微機(jī)根據(jù)PID設(shè)定范圍值自動調(diào)整各數(shù)據(jù)變化，以實(shí)現(xiàn)在線控制，并且隨時可以調(diào)取觀察各溫度、負(fù)壓、煙氣含氧量等的曲線變化情況，為調(diào)溫提供依據(jù)，而國內(nèi)回轉(zhuǎn)窯計算機(jī)只起檢測作用，相對操作較為滯后。
(5)炭質(zhì)燒損小；回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)密封采用彈簧葉片式密封，效果好；窯尾端變徑，由<p3. 43擴(kuò)徑為西3.735，降低了窯尾煙氣的流速，從而減少了煙氣帶走的粉料量。自控系統(tǒng)的煙氣含氧量控制回路可控制回轉(zhuǎn)窯窯系統(tǒng)的助燃風(fēng)量，防止助燃風(fēng)過多，造成燒損大。
2 、Ø3. 43×67. 06m回轉(zhuǎn)窯烘窯及運(yùn)行情況
2.1烘窯及運(yùn)行情況
山西華澤鋁電有限公司在2005年9月30日對國外Ø3.43×67.06m回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行烘窯使用，嚴(yán)格按照負(fù)壓遠(yuǎn)行制度和烘窯升溫曲線，在煅燒窯尾溫度達(dá)到600℃后，窯尾以2t／h料量投料，并以2t／h的速度增加料量至32t/h，于10月27日生產(chǎn)出合格煅燒焦，粉末電阻率在450μΩm左右，真密度在2.04g/m3以上，產(chǎn)量達(dá)到24t／h，經(jīng)過1個月運(yùn)行后，
出現(xiàn)以下問題：
(1)窯頭溫度過高，煅燒帶在窯頭，溫度高時可達(dá)1390℃，沒有冷卻帶。
(2)物料實(shí)收率低，燒損在9%左右；
(3)回轉(zhuǎn)窯托輪運(yùn)行時有異常聲音。
由于煅后倉滿，且回轉(zhuǎn)窯存在多方面的問題，公司決定12月3日停窯小修。
2.2問題原因分析
(1)影響窯頭溫度的因素主要是窯頭負(fù)壓，加料量及窯的轉(zhuǎn)速，天然氣供給量和窯頭一次風(fēng)及形狀風(fēng)的配比以及原料中的粉料量。在給料量和窯速恒定的前提下，增大窯頭負(fù)壓，減少窯頭天然氣供給量及配風(fēng)量，加大三次風(fēng)量，可以使煅燒帶方向向窯尾方向移動；相應(yīng)要注意冷卻機(jī)的負(fù)壓，同時要注意煅燒窯頭負(fù)壓的增加會把冷卻機(jī)中的水蒸氣和炭粉吸回窯頭，并在吸入的多余空氣的配合下燃燒。從而使窯頭溫度大幅度提高，高時溫度可達(dá)1390℃，不僅使炭質(zhì)燒損增加，同時使窯頭的結(jié)構(gòu)因高溫發(fā)生變形，為了保證煅燒窯頭溫度不超過合理數(shù)值，窯頭負(fù)壓的控制應(yīng)遵循的原則是保證窯頭的負(fù)壓，不能讓窯頭出現(xiàn)返火現(xiàn)象，正確控制好煅燒窯頭與冷卻機(jī)頭的零壓差位置。
(2)物料實(shí)收率低，燒損大的主要原因是大部分延遲石油焦含揮發(fā)分10%—14%，水分含量8%～10%，粉料量40%～50%。石油焦的質(zhì)量普遍偏低，對石油焦煅燒的燒損有很大的影響。
a．隨著揮發(fā)分增加，燒損也不斷增加，有資料‘3]介紹當(dāng)生焦中揮發(fā)分含量從10.7%增加到13.0%．相對燒損從2.41%增加到2.77%，這就表明揮發(fā)分每增加1個百分點(diǎn)，炭質(zhì)燒損增加15個百分點(diǎn)。
b．石油焦中水分過高，對燒損也有影響，有資料介紹當(dāng)石油焦中的水分被蒸發(fā)掉0. 05g/cm3原料時，石油焦真密度下降0.003g/cm3。石油焦的燒損增加1. 38%（絕對值），物料的灰分與燒損成比例地增加0.1%。
c．該窯填充率在9.5%，料層厚度在200mm～300mm，為使物料煅燒充分，窯內(nèi)裝有揚(yáng)料塊，高溫物料在與揚(yáng)料塊的碰撞中粉料增多，在窯的運(yùn)動中產(chǎn)生的粉塵濃度越高，被負(fù)壓抽走的粉料就越多，最后在焚燒爐內(nèi)燃燒掉，同時，石油焦粉料量越大，石油焦與空氣接觸的表面積越大，石油焦被氧化的傾向增加。
(3)回轉(zhuǎn)窯托輪運(yùn)行時異常聲響，原因是潤滑不到位，自動潤滑系統(tǒng)的加油部位設(shè)計不正確，致使?jié)櫥筒荒芡耆倪M(jìn)入托輪軸承。
3、結(jié)語
通過Ø3.43×67.06m回轉(zhuǎn)窯在山西華澤鋁電有限公司的應(yīng)用，我們對國外煅燒回轉(zhuǎn)窯設(shè)計理念有了進(jìn)一步理解，對回轉(zhuǎn)窯今后在國內(nèi)的生產(chǎn)使用和開發(fā)應(yīng)用將起到一定的指導(dǎo)作用。對于在生產(chǎn)使用過程中出現(xiàn)的問題采取以下措施：
(1)窯頭溫度高的原因復(fù)雜，影響因素眾多，并且相互關(guān)聯(lián)緊密，需在今后運(yùn)行過程中不斷調(diào)整。
(2)石油焦原料含水量高，原料進(jìn)廠后，在原料庫內(nèi)的貯存周期適當(dāng)延長，通過靜置脫水和自然干燥；條件允許可利用干燥設(shè)備對石油焦進(jìn)行干燥，使石油焦含水率在3%以下，可以降低石油焦在回轉(zhuǎn)窯煅燒過程中，因水分過高時對炭質(zhì)燒損的影響。
(3)石油焦原料的揮發(fā)分較高，原料進(jìn)廠時，各焦化廠的原料要分庫存放，化驗每批石油焦的揮發(fā)分含量，根據(jù)石油焦揮發(fā)分含量的不同進(jìn)行配料，減少煅前焦的揮發(fā)分含量，有利于減少石油焦在回轉(zhuǎn)窯煅燒過程中的炭質(zhì)燒損。
(4)石油焦原料中粉料較多，在原料初碎時，可先讓石油焦進(jìn)行振動篩分，大于50mm原料進(jìn)行破碎，篩下料不經(jīng)過破碎直接入窯，可以有效地減少粉料量以及超細(xì)粉塵的含量，降低焦炭在回轉(zhuǎn)窯煅燒過程中的炭質(zhì)燒損。
(5)回轉(zhuǎn)窯托輪運(yùn)行時潤滑存在一定問題。應(yīng)重新定置托輪潤滑點(diǎn)，調(diào)整潤滑部位，使?jié)櫥瑒┠艿玫郊皶r的補(bǔ)充。
三門峽富通新能源銷售回轉(zhuǎn)窯、烘干機(jī)、干燥機(jī)、氣流式烘干機(jī)等設(shè)備。
