炭素制品二次焙燒爐及其焙燒方法

專利名稱：炭素制品二次焙燒爐及其焙燒方法
技術領域：
本發明涉及一種焙燒爐，尤其涉及炭素和石墨生產領域的炭素制品二次焙燒爐及其焙燒方法。
背景技術：
二次焙燒是生產高等級炭素制品和石墨制品的核心工序，其作用是將經過浙青浸漬的炭素焙燒品裝入二次焙燒裝置內，在隔絕空氣的條件下，按照一定的溫度曲線加熱，使浸入炭素制品表層一定深度空隙內的浙青排出揮發份、實現浙青炭化，從而提高炭素制品的密度及其它物理性能，生產出高等級的炭素制品、高功率和超高功率石墨電極原坯或其它浙青浸漬制品。現有的炭素制品二次焙燒過程，主要是采用二次焙燒隧道窯來完成。在二次焙燒過程中，為了防止炭素制品氧化，需要把經過浸漬的炭素制品預先裝入專用的金屬匣缽內， 在密封狀態下由臺車送入二次焙燒隧道窯，按照既定的加熱曲線進行焙燒。待加熱和均熱過程完成以后，再按照既定的冷卻曲線降溫。完成上述過程后即可出窯并進入下一工序。采用上述的二次焙燒隧道窯具有以下幾方面的缺點1、在焙燒過程中從匣缽中排出的揮發份得不到充分燃燒，特別是在低溫帶大量排出的揮發份燃燒率更低，其中未燃燒的一部分將隨隧道窯尾氣排入大氣，對環境造成嚴重污染；2、未能燃燒的另一部分揮發份，在排放過程中凝結沉積在煙道和風機上，將對設備造成嚴重腐蝕。對其進行的定期清理將會影響正常生產；3、當隧道窯的排煙溫度發生波動時，上述設備內的可燃沉積物將會是極其敏感的危險源，存在著極大的爆炸隱患；4、由于臺車和匣缽在空間上的影響，二次焙燒隧道窯存在著同一截面上溫度不均勻、溫差大等缺點。特別是在高溫帶，這種溫差更為明顯，這對于二次焙燒產品的產量、質量、成品率及能耗都有不利影響；5、二次焙燒隧道窯對窯體強度和材質要求高、所需要的配套機械設備復雜，并且數量較多，因而投資大；6、二次焙燒隧道窯生產運行中伴隨著大量的金屬匣缽消耗，而這些金屬匣缽的材質是昂貴的耐熱合金鋼，因此其生產運行費用高。

發明內容
本發明就是為了解決上述技術問題，而提供一種炭素制品二次焙燒爐及其焙燒方法，目的是解決現有的二次焙燒裝置揮發份利用率低、污染環境、節能效果差、嚴重腐蝕配套設備、存在危險隱患、窯內溫度不均勻、產品質量不穩定、投資大、生產運行成本高的問題。為了解決上述技術問題，本發明是通過下述技術方案實現的。炭素制品二次焙燒爐，其結構如下在爐體內爐子中心線兩側對稱設置的兩排爐室，每排爐室由多個室單體組成，每個爐室單體由η個火道分割為n-1個料箱，料箱由兩側的火道墻和兩端部的橫墻及料箱底組成，每個料箱頂部設有密封用的輕型保溫爐蓋；火道墻上部設有揮發份平衡通道，在橫墻上部設有揮發份流通道，兩排爐室的端頭采用連通火
4道連接，揮發份流通控制間板從橫墻頂部插入到揮發份流通道內，在橫墻上表面設有排煙口，排煙口與排煙裝置相通，排煙裝置與總煙道相通；相鄰爐室單體的火道墻之間設有火道閘板。所述的η為一個爐室的火道數量，每個爐室中的火道數量是3 21個。所述的每個料箱口設有放置輕型保溫爐蓋的密封槽。所述的密封槽的材質是耐熱金屬或耐火材料；密封槽密封結構為凹槽型、密封刀型或迷宮型。所述的輕型保溫爐蓋上設有安全防爆裝置。所述的防爆裝置數量范圍為1 16個。所述的輕型保溫爐蓋上設有料箱測溫孔。所述的料箱測溫孔數量為1 8個。所述的連通火道采用耐火材料砌筑或金屬殼體內襯為耐火材料。所述的連通火道是單道式或多通道式。所述的多通道式的通道數量范圍為2 η個，其中η為一個爐室的火道數量，每個爐室中的火道數量是3 21個。所述的總煙道為四面環繞爐體呈閉環型、三面環繞爐體呈U型或設在爐子中心線
上呈一字型。所述的揮發份流通控制間板材料是耐熱金屬或是耐火材料。所述的揮發份流通道控制間板工作方式是插入式或旋轉式。所述的揮發份流通道閘板頂部的閘板柄露出爐面部分為折疊結構。所述的揮發份流通道上設在密封堵。所述的料箱是整體鑲嵌在橫墻內，料箱是由帶有雙子母口的“Ζ”型異型耐火磚組合砌筑。所述的火道墻內設有折流墻。所述的揮發份平衡通道中間設有金屬膨脹節。所述的測溫裝置設在動轉爐室的爐面上，其測溫元件分別插入火道墻上的操作孔內或料箱內；冷卻裝置設在加熱完畢、已離開加熱系統的爐室橫墻上；所述火焰監測裝置設在運轉爐室中的加熱爐室爐面上。所述的每排爐室由2 100爐室單體組成。所述的炭素制品二次焙燒爐的焙燒方法，爐子運轉時，首先將經過浸漬的炭素制品采用筐具吊入料箱內，按照焙燒曲線設定的周期依次進入系統；系統內的加熱爐室上安裝的燃燒裝置，將火焰噴入火道，加熱高溫爐室并對非加熱爐室進行預熱；燃燒廢氣在負壓作用下進入系統末尾排煙口，通過排煙裝置排入總煙道；從預熱爐室和加熱爐室料箱物料中溢出的浙青揮發份，通過料箱橫墻上留設的揮發份流通道，在負壓作用下被導入高溫爐室的火道燃燒；在整個焙燒周期中，冷卻裝置、測溫裝置、火焰監測裝置同時運行；每經過 12 M小時，就有一個爐室完成了產品的二次焙燒，屆時將煙道閘板、排煙裝置、測溫裝置、火焰監測裝置同時前移一個爐室，將最高溫爐室上的燃燒裝置吊起前移兩到三個爐室， 其余的冷卻裝置也依次前移一個爐室，開始下一輪加熱、預熱；系統運轉至爐子端頭時，依次將對稱于爐子中心線的另一排爐室納入系統內，依靠設在爐子兩端的連通火道，引導各
5火道的高溫煙氣跨過爐子中心線，進入另一排爐室的相應火道，實現焙燒工藝的環形運轉、 連續操作。本發明的優點和效果如下1、可將焙燒過程產生的浙青揮發份引至高溫火道完全燃燒，徹底消除了浙青煙排入大氣造成的環境污染。2、由于浙青揮發份具有很高的熱值，在火道內充分燃燒后產生大量熱量，有效減少了二次焙燒的燃料消耗。3、由于料箱具有良好的密封結構，加上浙青揮發份對產品具有保護作用，所以焙燒過程不再使用金屬匣缽和填充料，極大降低了焙燒生產的運行費用。4、料箱內對產品的加熱過程以對流傳熱和輻射傳熱為主，其傳熱效果大大優于過去單純的傳導傳熱，增加了料箱內的溫度均勻性，有利于縮短加熱時間、提高焙燒質量。5、與傳統二次焙燒隧道窯相比，本發明二次焙燒爐的造價低、投資省。6、二次焙燒爐的產能規模可大可小，靈活性大，可滿足不同生產規模的用戶需求。7、本發明一種炭素制品二次焙燒爐，同時也適用于炭素制品的一次焙燒，還可用于其它浙青浸漬制品的焙燒。


圖1是本發明平面示意圖。圖2是本發明的A-A剖面示意圖。圖3是本發明的B-B剖面示意圖。圖4是本發明的C-C剖面示意圖。圖中1、爐室單體；2、料箱；3、爐子中心線；4、火道墻；5、火道閘板；6、連通火道； 7、總煙道；8、經過浸漬的炭素制品；9、筐具；10、燃燒裝置；11、排煙裝置；12、橫墻；13、揮發份流通道；14、揮發份平衡通道；15、冷卻裝置；16、測溫裝置；17、火焰監測裝置；18、密封槽；19、輕型保溫爐蓋；20、揮發份導入孔；21、操作孔；22、揮發份調節操作孔；23、折流
掉丄回ο
具體實施例方式下面對本發明的實施例結合附圖加以詳細描述，但本發明的保護范圍不受實施例所限。如圖1-4所示，本發明炭素制品二次焙燒爐，其特征在于其結構如下在爐體內爐子中心線3兩側對稱設置的兩排爐室，每排爐室由2 100爐室單體1組成，每個爐室單體 1由Π個火道墻4分割為η — 1個料箱2，其中η為一個爐室的火道數量，每個爐室中的火道數量是3 21個，料箱呈矩形空腔，本實施例每個爐室單體的火道墻4為5個，料箱2為 4個，料箱2由兩側的火道墻2和兩端部的橫墻12及料箱底組成，每個料箱頂部設有密封用的輕型保溫爐蓋19 ；火道墻4上部料箱工作面上設有揮發份平衡通道14和揮發份導入孔20，揮發份平衡通道14將同一爐室單體1的所有料箱2連通，設在每個火道墻上的揮發份導入孔20則只與所在的火道內部連通，火道墻4頂部上表面設有供入熱量的操作孔21 和揮發份調節操作孔22，設在火道墻上表面供入熱量的操作孔與設在爐室上方的燃燒裝置10相連，在橫墻12上部設有揮發份流通道13，兩排爐室的端頭采用連通火道6連接，揮發份流通控制間板從橫墻12頂部插入到揮發份流通道13內，在橫墻12上表面設有排煙口， 排煙口與排煙裝置11相通，排煙裝置11與總煙道7相通，排煙裝置作用是將系統與總煙道相連接，使系統內的火道接受排煙機提供的負壓，保證燃燒氣體在火道內的正常流動；相鄰爐室單體1的火道墻4之間設有火道閘板5，每個爐室單體1中的料箱2數量是2 20個， 每個料箱2 口設有放置輕型保溫爐蓋19的密封槽18，密封槽18的材質是耐熱金屬或耐火材料；密封槽18密封結構為凹槽型、密封刀型或迷宮型，輕型保溫爐蓋19上設有安全防爆裝置，防爆裝置數量范圍為1 16，輕型保溫爐蓋19上設有料箱測溫孔，料箱測溫孔數量范圍為1 8，輕型保溫爐蓋19保證揮發份不溢出、外界空氣不進入料箱，同時也保證料箱內的熱量不外泄。連通火道6采用耐火材料砌筑或金屬殼體內襯為耐火材料，連通火道6是單道式或多通道式，多通道式的通道數量范圍為2 η個，其中η為一個爐室的火道數量， 每個爐室中的火道數量是3 21個，總煙道7為四面環繞爐體呈閉環型、三面環繞爐體呈 U型或設在爐子中心線上呈一字型，揮發份流通控制間板材料是耐熱金屬或是耐火材料，揮發份流通道控制間板工作方式是插入式或旋轉式，揮發份流通道間板頂部的間板柄露出爐面部分為折疊結構，揮發份流通道閘板保證高溫爐室火道提供的負壓，能夠有效作用到有揮發份溢出的預熱爐室，并在無揮發份流動時與系統外料箱切斷；揮發份流通道13上設在密封堵，料箱2是整體鑲嵌在橫墻12內，料箱2是由帶有雙子母口的“Ζ”型異型耐火磚組合砌筑，火道墻4內設有折流墻23 ；端部爐室間的揮發份平衡通道14中間設有金屬膨脹節； 測溫裝置16設在動轉爐室的爐面上，測溫元件分別插入火道墻上的操作孔內或料箱內；冷卻裝置15設在加熱完畢、已離開加熱系統的爐室橫墻上；火焰監測裝置17設在運轉爐室中的加熱爐室爐面上；揮發份通過高溫爐室揮發份導入孔進入火道燃燒，其動力也是由火道內的負壓提供。燃燒氣體是通過火道墻內的折流墻23形成“W”形流動軌跡實現的。冷卻裝置是對冷卻爐室進行強制冷卻，這樣做的目的一是提高加熱完了爐室的冷卻速度，從而提高爐子的利用率；二是鼓入的冷空氣經與火道換熱后產生高溫空氣，并進入高溫爐室的火道參加燃燒，有效減少燃燒料消耗量。測溫裝置作用是取出不同爐室的溫度信號，用以控制燃燒裝置的供熱強度。火焰監測裝置是監測各加熱爐室上燃燒器的工作情況，并在某個燃燒器熄火時發出報警信號，并及時切斷燃燒供給，保證二次焙燒爐安全運行。炭素制品二次焙燒爐的焙燒方法，包括下述步驟爐子運轉時，首先將經過浸漬的炭素制品8采用筐具9吊入料箱內，按照焙燒曲線設定的周期依次進入系統；系統內的加熱爐室上安裝的燃燒裝置，將火焰噴入火道，加熱高溫爐室并對非加熱爐室進行預熱；燃燒廢氣在負壓作用下進入系統末尾排煙口，通過排煙裝置排入總煙道；從預熱爐室和加熱爐室料箱物料中溢出的浙青揮發份，通過料箱橫墻上留設的揮發份流通道，在負壓作用下被導入高溫爐室的火道燃燒；在整個焙燒周期中，冷卻裝置、測溫裝置、火焰監測裝置同時運行； 每經過12 M小時，就有一個爐室完成了產品的二次焙燒，屆時將煙道閘板、排煙裝置、測溫裝置、火焰監測裝置同時前移一個爐室，將最高溫爐室上的燃燒裝置吊起前移兩到三個爐室，其余的冷卻裝置也依次前移一個爐室，開始下一輪加熱、預熱；系統運轉至爐子端頭時，依次將對稱于爐子中心線的另一排爐室納入系統內，依靠設在爐子兩端的連通火道，引導各火道的高溫煙氣跨過爐子中心線，進入另一排爐室的相應火道，實現焙燒工藝的環形運轉、連續操作。 本發明由5 7個爐室單體組成一個火焰系統，其中2 3個爐室作為加熱爐室，3 4個爐室作為預熱爐室，在最高溫爐室之外是脫離系統進行冷卻的爐室；末尾預熱爐室之外是待進入系統的帶料爐室；火焰系統內的燃燒廢氣，是通過與末尾預熱爐室橫墻上煙氣出口相連接的排煙裝置抽出、并排入總煙道的。為了防止排煙裝置將系統外待預熱爐室火道中的冷空氣同時抽入總煙道，在待預熱爐室橫墻的煙氣出口內插入可移動的煙氣閘板，實現了火焰系統內外爐室的隔絕。火焰系統內各爐室所有相對應的火道都是相通的， 燃燒氣體的流動軌跡在每個火道墻內呈“W”形。采用燃燒裝置從火道墻頂部供熱孔供入的燃料，燃燒后產生的高溫燃燒氣體，經過多個“W”形流動，與火道墻經過熱交換變成較低溫度的燃燒廢氣，從末尾預熱爐室橫墻上的排煙口經排煙裝置抽出而進入總煙道。這是二次焙燒爐的主供熱渠道。爐內物料從第二個預熱爐室開始排出的揮發份，通過各料箱橫墻上留設的揮發份流通道在負壓作用下流向高溫爐室，并經過高溫爐室揮發份導入孔進入火道燃燒。這是二次焙燒爐的第二供熱渠道。
權利要求
1.炭素制品二次焙燒爐，其特征在于結構如下在爐體內爐子中心線兩側對稱設置的兩排爐室，每排爐室由多個爐室單體組成，每個爐室單體由η個火道分割為η-1個料箱，料箱由兩側的火道墻和兩端部的橫墻及料箱底組成，每個料箱頂部設有密封用的輕型保溫爐蓋；火道墻上部設有揮發份平衡通道，在橫墻上部設有揮發份流通道，兩排爐室的端頭采用連通火道連接，揮發份流通控制間板從橫墻頂部插入到揮發份流通道內，在橫墻上表面設有排煙口，排煙口與排煙裝置相通，排煙裝置與總煙道相通；相鄰爐室單體的火道墻之間設有火道閘板。
2.根據權利要求1所述的炭素制品二次焙燒爐，其特征在于所述的η為一個爐室的火道數量，每個爐室中的火道數量是3 21個。
3.根據權利要求1所述的炭素制品二次焙燒爐，其特征在于所述的每個料箱口設有放置輕型保溫爐蓋的密封槽。
4.根據權利要求3所述的炭素制品二次焙燒爐，其特征在于所述的密封槽的材質是耐熱金屬或耐火材料；密封槽密封結構為凹槽型、密封刀型或迷宮型。
5.根據權利要求3所述的炭素制品二次焙燒爐，其特征在于所述的輕型保溫爐蓋上設有安全防爆裝置。
6.根據權利要求5所述的炭素制品二次焙燒爐，其特征在于所述的防爆裝置數量范圍為1 16個。
7.根據權利要求3或5所述的炭素制品二次焙燒爐，其特征在于所述的輕型保溫爐蓋上設有料箱測溫孔。
8.根據權利要求7所述的炭素制品二次焙燒爐，其特征在于所述的料箱測溫孔數量為 1 8個。
9.根據權利要求1所述的炭素制品二次焙燒爐，其特征在于所述的連通火道采用耐火材料砌筑或金屬殼體內襯為耐火材料。
10.根據權利要求9所述的炭素制品二次焙燒爐，其特征在于所述的連通火道是單道式或多通道式。
11.根據權利要求10所述的炭素制品二次焙燒爐，其特征在于所述的多通道式的通道數量范圍為2 η個，其中η為一個爐室的火道數量，每個爐室中的火道數量是3 21個。
12.根據權利要求1所述的炭素制品二次焙燒爐，其特征在于所述的總煙道為四面環繞爐體呈閉環型、三面環繞爐體呈U型或設在爐子中心線上呈一字型。
13.根據權利要求1所述的炭素制品二次焙燒爐，其特征在于所述的揮發份流通控制閘板材料是耐熱金屬或是耐火材料。
14.根據權利要求13所述的炭素制品二次焙燒爐，其特征在于所述的揮發份流通道控制閘板工作方式是插入式或旋轉式。
15.根據權利要求14所述的炭素制品二次焙燒爐，其特征在于所述的揮發份流通道閘板頂部的閘板柄露出爐面部分為折疊結構。
16.根據權利要求1所述的炭素制品二次焙燒爐，其特征在于所述的揮發份流通道上設在密封堵。
17.根據權利要求1所述的炭素制品二次焙燒爐，其特征在于所述的料箱是整體鑲嵌在橫墻內，料箱是由帶有雙子母口的“Ζ”型異型耐火磚組合砌筑。
18.根據權利要求1所述的炭素制品二次焙燒爐，其特征在于所述的火道墻內設有折流墻。
19.根據權利要求1所述的炭素制品二次焙燒爐，其特征在于所述的揮發份平衡通道中間設有金屬膨脹節。
20.根據權利要求1所述的炭素制品二次焙燒爐，其特征在于還包括測溫裝置、冷卻裝置和火焰監測裝置；測溫裝置設在動轉爐室的爐面上，其測溫元件分別插入火道墻上的操作孔內或料箱內；冷卻裝置設在加熱完畢、已離開加熱系統的爐室橫墻上；火焰監測裝置設在運轉爐室中的加熱爐室爐面上。
21.根據權利要求1所述的炭素制品二次焙燒爐，其特征在于所述的每排爐室由2 100爐室單體組成。
22.根據權利要求1所述的炭素制品二次焙燒爐的焙燒方法，其特征在于爐子運轉時， 首先將經過浸漬的炭素制品采用筐具吊入料箱內，按照焙燒曲線設定的周期依次進入系統；系統內的加熱爐室上安裝的燃燒裝置，將火焰噴入火道，加熱高溫爐室并對非加熱爐室進行預熱；燃燒廢氣在負壓作用下進入系統末尾排煙口，通過排煙裝置排入總煙道；從預熱爐室和加熱爐室料箱物料中溢出的浙青揮發份，通過料箱橫墻上留設的揮發份流通道， 在負壓作用下被導入高溫爐室的火道燃燒；在整個焙燒周期中，冷卻裝置、測溫裝置、火焰監測裝置同時運行；每經過12 M小時，就有一個爐室完成了產品的二次焙燒，屆時將煙道閘板、排煙裝置、測溫裝置、火焰監測裝置同時前移一個爐室，將最高溫爐室上的燃燒裝置吊起前移兩到三個爐室，其余的冷卻裝置也依次前移一個爐室，開始下一輪加熱、預熱； 系統運轉至爐子端頭時，依次將對稱于爐子中心線的另一排爐室納入系統內，依靠設在爐子兩端的連通火道，引導各火道的高溫煙氣跨過爐子中心線，進入另一排爐室的相應火道， 實現焙燒工藝的環形運轉、連續操作。
全文摘要
本發明公開了一種焙燒爐，特別是炭素制品二次焙燒爐。其結構如下在爐體內爐子中心線兩側對稱設置的兩排爐室，每排爐室由多個室單體組成，每個爐室單體由n個火道分割為n-1個料箱，料箱由兩側的火道墻和兩端部的橫墻及料箱底組成，每個料箱頂部設有密封用的輕型保溫爐蓋；火道墻上部設有揮發份平衡通道，在橫墻上部設有揮發份流通道，兩排爐室的端頭采用連通火道連接，揮發份流通控制閘板從橫墻頂部插入到揮發份流通道內，在橫墻上表面設有排煙口，排煙口與排煙裝置相通，排煙裝置與總煙道相通；相鄰爐室單體的火道墻之間設有火道閘板。可將焙燒過程產生的瀝青揮發份引至高溫火道完全燃燒，徹底消除了瀝青煙排入大氣造成的環境污染。
文檔編號C01B31/02GK102381696SQ20101027011
公開日2012年3月21日 申請日期2010年9月2日 優先權日2010年9月2日
發明者于國友, 呂博, 崔銀河, 張曉新, 王忠心 申請人:沈陽鋁鎂設計研究院有限公司