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)方案實現(xiàn)的提供一種碳素焙燒爐替代燃料，其特點是 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，其特點是這種設(shè)備有空氣壓縮機， 空氣壓縮機通過管道連接儲氣罐，儲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。所說的空氣壓縮機與儲氣罐之間設(shè)有冷干機，冷干機通過管道分別與儲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噴料口，箱體的底部設(shè)有多個燃料輸出口，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，使碳素焙燒工藝發(fā)生了革命性的變化。


圖1是實施例的工藝流程及結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是實施例的部件燃料箱主視圖；圖3是實施例的部件燃料箱左視圖；圖4是實施例的部件燃料混合器的放大主視圖；圖5是實施例的部件燃料噴射器的放大主視圖；圖6是實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，其流動性和擴散性遠(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道。實驗發(fā)現(xiàn)，用石油焦替代油氣燃料必須解決兩個問題一是粉碎，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。第一個問題容易解決，采用現(xiàn)有的球磨機即可達(dá)到粉碎的目的。第二個問題難度較大，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制取高壓氣體，再經(jīng)冷干機，去除氣體中的水分，再輸入儲氣罐儲藏，儲氣罐分別與燃料倉、倉泵、以及混合器、噴射器相連，使用時以一定的壓力放出。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。實驗證明在上述條件下，石油焦粉的各項燃燒指標(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，每段開有兩個噴料口 G)。在箱體O)的底部設(shè)有多個燃料輸出口(5)。圖中例舉的是16個燃料輸出口 (5)。每個燃料輸出口(5)均與一個燃料混合器(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。振蕩器可以是電機帶動的偏振器，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，促使石油焦粉分散流動。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) 的一個端段上側(cè)開口并裝有一個燃料斗(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氣罐。工作時，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)前段開有多個噴射槽，后段盤繞有螺旋片。工作時，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)前面的多個噴射槽(6)強力拋出。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，空氣壓縮機通過管道連接儲氣罐，儲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與儲氣罐之間設(shè)有冷干機，冷干機通過管道分別與儲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)上開有多個噴料口 ，箱體O)的底部設(shè)有多個燃料輸出口(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，空氣壓縮機通過管道連接儲氣罐，儲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，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