石油焦进入回转窑后,温度逐渐升高,达到最高温度后,又开始下降,整个升温过程可分为三个温度带,即预热带、煅烧带和冷却带。
物料在煅烧过程中产生的一系列物理化学变化主要都是在煅烧带上完成的。因此,煅烧带对石油焦煅烧的产量、质量、实收率和窑体内衬寿命都有着重要影响。
本文通过介绍回转窑煅烧石油焦生产中的不同工况,提出了回转窑煅烧带长度、温度、位置的判定方法并阐明了回转窑煅烧带的影响因素,供企业参考。
一、煅烧带的判定
煅烧带的“三要素”即温度、长度和位置直接影响煅烧效果,对煅烧过程产生重要影响。要控制好煅烧带,首先要对煅烧带做出准确判定。
煅烧带温度的判定
煅烧带温度通常指煅烧带内物料的最高温度,由于目前还无法直接测量回转窑内的物料温度,因而煅烧带温度只能以窑内烟气温度或内衬表面温度代替。
然而由于烟气温度、内村温度和物料温度间存在着温差,且不同位置温差不同。所以当前多使用光学高温测量仪测量窑内衬温度替代煅烧带温度,测量时以窑内无料侧温度最高处为测点。
煅烧带长度的判定
煅烧带长度通常为物料发生物理化学变化所处的带段。对石油焦而言,从 200~250℃开始,便有挥发份逸出,但此时物料并未发生明显的变化。
随着温度的升高挥发份逸出加剧,物料开始产生变化,此处为煅烧带的起点,其标志和参照为内衬亮度增强,挥发份逸出激烈并产生火焰,物料由黑变红,料层斜面与水平面的夹角由小变大,料层宽度由宽变窄处为煅烧带的起点。
内衬亮度减弱,挥发份排出基本结束,料层表面火焰很小或无火焰,温度开始下降,料层斜面宽度及其与水平面的夹角基本稳定之处为煅烧带的终点,起点到终点的距离即为煅烧带的长度,判定煅烧带起点到窑头的距离时,主要以二次风嘴为参照。
煅烧带位置的判定
在煅烧带长度判定之后,煅烧带的位置可以用煅烧带的终点到窑头的距离来表示,即为冷却带的长度。
二、煅烧带的影响因素
煅烧带温度的影响因素
煅烧带温度的影响因素有燃料热值及用量、助燃空气量、挥发份、窑内负压、煅烧带长度、煅烧带位置、内衬保温效果及环境温度。
不同的燃料热值不同,同种燃料,质量不同热值也不同。
在用量相同时,燃料热值高,完全燃烧时产生的热量多。而热值相同时,燃料用量大,完全燃烧时产生的热量多。
如果单位时间内燃料提供的热量多,煅烧带温度高,反之温度低。
回转窑内供给的助燃空气有外部燃料燃烧的一次风,供石油焦挥发份燃烧的二次风和三次风。供给的助燃空气量比燃料完全燃烧时空气理论量略大时,燃烧效果最好,产生的热量最大,此时煅烧带温度高,助燃空气量过小,燃料燃烧不完全,减少了发热量,使煅烧带温度降低。助燃空气量过大,剩余空气吸热同样使煅烧带温度降低。
石油焦中的挥发份含量一般为12%左右,挥发份的热值为3000000kal/m3以上。
因此,保持窑内热平衡的热量主要是挥发份的燃烧产生的,有时甚至完全来自挥发份的燃烧。挥发份含量高,助燃风量适当,燃烧效果好,提供的热量大,煅烧带温度高,反之温度低。
负压大小对窑内温度及其分布产生重要影响,负压增大时,窑内烟气的流速和流量增大,被烟气带走的热量增多,煅烧带温度降低,反之温度升高。
煅烧带短时,挥发份逸出激烈而集中,局部热力强度增大,煅烧带温度升高,反之,如果煅烧带被拉长,挥发份提供的热量被分散,煅烧带温度降低。
煅烧带位置合适,挥发份利用效果好,煅烧带温度高,如果煅烧带迫近窑头,则高温物料带走的热量大,有时挥发份排除尚未结束,物料带着火焰便排入冷却机,这将带走大量的热量,使煅烧温度降低。
内衬保温效果好或环境温度高,都将减小窑体外表面和环境的温差,从而减小窑体对外的散热损失,利于煅烧带温度的提高,反之将降低煅烧带的温度。
煅烧带长度的影响因素
原料水分、物料在窑内的移动速度、负压、加料量、物料粒度等都对煅烧带长度产生影响。
原料含水量大,排水消耗大量的热量,使窑尾温度降低。窑尾温度降低反过来延缓排水过程,排水结束及挥发份的排除时间被延迟,延长了预热带的长度,使煅烧带前移或变短。
物料移动速度快,在同样的热交换条件下,物料达到一定温度所移动的距离增大,使预热带延长,煅烧带迁移或变短。
窑内负压大,窑尾温度高,物料与窑衬及烟气的热交换强度大,物料升温快,挥发份逸出的时间提前,预热带变短,煅烧带拉长或后移。
加料量大,窑尾温度低,物料升温慢,挥发份逸出时间长,同时物料向前移动速度加快,这样预热带长度增加,煅烧带前移或变短。
物料粒度小,物料表面粗糙度小,随窑体转动而上升的高度降低,单位时间内升降次数增多,物料前移速度快,使煅烧带前移或变短,反之,煅烧带后移或拉长。
煅烧带位置的影响因素
煅烧带的位置和长度是相互联系的。一般来说,煅烧短时,冷却带短位置近,煅烧带长位置远。
当煅烧带前移时,位置由远变近,至其终点端接近窑头时,因受到窑头强冷却作用的阻碍,煅烧带前移的速度减缓或停止。煅烧带受到压缩而变短,并被限制在一定位置上,只有当煅烧带前移趋势大于窑头的阻碍作用时,煅烧带才压过窑头形成无冷却状态。
所以,使煅烧带位置前移或变短的因素,即使煅烧带位置变近。当煅烧带受到使其拉长或后移的因素作用时,煅烧带首先被拉长,达到一定程度后,煅烧带终点端才离开原来的位置向后移动,使煅烧带位置变远。
通过对回转窑煅烧带温度、长度、位置三要素的研究讨论,想必碳素企业对回转窑煅烧带有了更深刻的认识。至于煅烧带对煅后焦质量的影响及煅烧带工艺参数的选择,我们明天再行探讨,欢迎继续关注!