朱晓伟
青海桥头铝电股份有限公司 青海省 810000
摘要：煅烧石油焦是生产用于铝电解用炭素预焙阳极的必要原料，而煅烧石油焦主要通过电热煅烧炉、回转窑和罐式炉等设备生产的。目前，碳素回转窑已在我国许多大型预焙阳极工厂中得到广泛使用。回转窑设备的技术水平和结构性能直接影响企业的生产质量和成本控制效果。
关键词：回转窑；机理；结构优化
引言
在初始过程中，预焙阳极的质量直接由石油焦的煅烧决定，而煅烧的质量通过改进烧制过程而得到改善。因为使用的煅烧设备不同，所以过程也不同，并且煅烧过程直接决定了焦炭的质量。我国的铝工业经常使用的是回转窑煅烧和罐式炉煅烧，其中回转窑煅烧的应用更广泛，主要是因为该工艺具有自动化程度较高、生产率较高、设备寿命长、原材料适应性强等优点，并且可以为不断增加的预焙阳极提供高质量的原料，因此得到了广泛的应用，目前，世界上约有85%的石油焦煅烧都是采用回转窑煅烧。
1.回转窑设备和技术存在的问题
随着建筑业的快速发展，对各种建筑材料的需求也在增加。回转窑设备作为建材生产中常用的一种设备技术，其结构性能需要不断改进和创新，不断提高设备运行的稳定性，从而更好地满足各种建材需求。但是，从目前的一些碳素煅烧生产回转窑的运行来看，回转窑的设备技术仍然存在问题，影响回转窑设备的运行稳定性，影响了企业的生产质量和效率。在回转窑的实际操作中，会受许多因素的影响，包括可浇铸的脱落和结圈等现象，导致回转窑收到不同程度的损坏。在这种情况下，企业需要定期检查回转窑设备。通常，必须对回转窑设备进行约5天的检查，在这个过程中必须停止回转窑，因此会造成直接的经济损失。
2.回转窑煅烧机理
2.1回转窑中的物料运动
窑中的石油焦炭仅占窑炉容积的一小部分，且石油焦炭颗粒在窑内的运动过程也更加复杂。假定粗焦炭颗粒在窑炉壁及物料层内部无打滑现象，回转窑时，石油焦炭颗粒由窑炉通过摩擦力将其提升，并达到达到物料层的表面和水平。窑体是按3%到6%的倾斜角度安装的，以使石油焦炭颗粒不会掉回到其原始位置。向窑底移动一定距离，然后降落到新的位置。再提高到一定高度，然后再降到底部的另一个点，如此循环往复。因此，可以直观地想象每个粒子行进的距离。实际上，当原石油焦炭在回转窑中移动时，石油焦炭颗粒的运动定期变化，而石油焦炭颗粒物料层随窑炉向上移动或从物料层表面掉落，但当物料颗粒掉落时，只能沿着窑炉的长度移动。
2.2 回转窑内气体的流动情况
为了在回转窑中完全煅烧燃料，必须不断地从窑头引入大量的助燃空气，燃料燃烧后，烟气和产生的粗粉被分解，流出的气体在流向窑的冷端运动时，将热量传递相对物料后，将其从窑尾排出。窑中的气体沿其长度方向在流动过程中，气体的温度，流量和组成发生变化，因此流量的速度和阻力也有所不同。如果流量太大，传热系数会增加，但是气体和材料之间的接触时间减少了，总的热传递也会减少。具体表现为废气温度的升高，热量消耗的增加，粉煤灰增加，以及材料消耗的增加，这样会对经济性造成影响。
2.3回转窑中的传热
回转窑的传热源是燃料燃烧挥发后释放出的高温烟气，被加热物是气体原料和窑内壁，属于气固体传热。能够主要从热气体传递辐射热的是二氧化碳和水蒸气，但由于粉状物质夹带在烟气中而增加气体的辐射率。同时，由于来自窑炉的气体和湍流建立有效的对流换热。物料堆之间以及窑旋转过程中的物料循环辐射和传导传热与加热窑的内壁共存。
2.4石油焦燃烧过程控制
就目前的国内情况而言，大多数回转窑依靠在石油焦煅烧过程中释放的挥发性物质来完成相关的燃烧操作并达到石油焦煅烧所需的温度。因此，在这种情况下，窑的温度可以分为预热区，煅烧区和冷却区。
但是，在实际生产过程中，为了适当调节石油焦燃烧中这三个区域的分布，有必要控制回转窑炉体的三级风机以达到其目的。回转窑窑头中的主风机用于为窑中的燃料提供空气以支持燃烧，但是在煅烧过程中，粗焦的挥发需要保持在较高水平上，为了正常生产，有必要停止使用主风扇。这表明在正常生产过程中，挥发分的燃烧是石油焦炭燃烧的主要内容，在此过程中，即使不添加燃料，也可以保证正常生产。
3.炭素煅烧生产回转窑结构优化
3.1下料溜管
下料溜管主要安装在窑尾的过渡段，并通过一定角度插入窑壳。烧制后的原料不应直接进入回转窑，而应定量供应并逐渐进入回转窑。粗焦炭从带电荷的料仓通过计量给料器输送到出料槽，然后通过出料槽到达回转窑的内筒，以完成高温煅烧。因此，进料溜槽会影响回转窑能否正常运行，以及系统的整体运行是否安全。保证进料斜槽安全可靠，可以确保回转窑正常工作。烧制过程本身是在高温下处理原油焦炭，以获得预烧阳极所需的材料，因此，回转窑的气缸必须承受回转窑内部的高温，但是普通钢无法长时间在1000℃的高温环境中使用。在回转窑中，将特殊钢用于耐高温材料会增加设备的制造成本，同时也会降低设备的可靠性，回转窑的体积也将减少。目前在我国使用最广泛的是水冷套方法，主要利用水冷套的冷却效果。
3.2窑头盖检修门
窑头盖是回转窑底部的设备，通常用于安装燃烧器、火焰扫描仪、温度和压力感应设备等。此外，窑头盖还用于连接回转窑炉壳和冷却器出料槽。因此，高温材料在此传递和散发大量的热量。检修门通常安装在窑头盖的中下部，以方便在回转窑炉衬的建造和维护过程中材料的进出。在正常操作期间，检修门始终处于关闭状态。窑头盖在生产和运行过程中处于高温状态，因此即使窑头盖内部充满耐热浇铸材料，窑头盖仍会变形。优化后，将窑头盖的材料更改为耐热不锈钢，但效果尚不明确。
3.3将窑头筒体护口和窑尾筒体护口取消
由于需要煅烧，回转窑的内部要保持在较高的温度下，因此必须提供相应的保护措施，例如将耐火材料倒入回转窑机筒内或使用耐火砖对其进行保护。当前，在回转窑的结构中，缸体的入口通常设置在缸体进入和流出的窑体的入口处，并且该结构通常由昂贵的合金制成，其目的是固定内部结构。该合金具有很高的耐热性，但是在回转窑的高温环境中不能长期存在。在回转窑的生产和运行过程中，结构的外壳对窑体温度过高时燃烧产生的损坏非常敏感，这严重影响生产和运行。因此，应进一步改进具有这种窑球结构的回转窑，以防止由于筒体护口的损坏而损害整体生产效率。
3.4大齿圈弹簧板的安装
拉伸弹簧板的原始方案分为拉板和板基两个部分，板基和回转窑外壳焊接，拉板和板基通过焊接4个螺柱和3个塞子进行连接。拉伸弹簧板和大齿圈的销轴是用螺栓固定，这会使销轴过长。在上下移动过程中，会碰到齿轮盖的侧壁。原来的拉力弹簧板结构由于其复杂性，普通的大型环形齿轮装置在未来的回转窑机壳中将不会过多使用。通过改进方案，弹簧板的端部由弧形和回转窑制成。阀体接头，三面焊接和弹簧板上的开孔进行插塞焊接。大齿圈弹簧板上的销钉可以使用轴端挡板螺栓固定，从而有效缩短销轴的长度。
结语
本文主要讨论了碳素煅烧回转窑的应用和实际面临的问题，并详细分析了优化和改进措施。根据实际操作证明，在运行优化和改进的回转窑之后，稳定性得到改善，可以大大加快生产速度，降低日常维护和修理的成本。这不仅是技术的进步，也是我国回转窑技术发展的经验积累。
参考文献
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