专利名称：炭素制品二次焙烧炉及其焙烧方法
技术领域：
本发明涉及一种焙烧炉，尤其涉及炭素和石墨生产领域的炭素制品二次焙烧炉及其焙烧方法。
背景技术：
二次焙烧是生产高等级炭素制品和石墨制品的核心工序，其作用是将经过浙青浸渍的炭素焙烧品装入二次焙烧装置内，在隔绝空气的条件下，按照一定的温度曲线加热，使浸入炭素制品表层一定深度空隙内的浙青排出挥发份、实现浙青炭化，从而提高炭素制品的密度及其它物理性能，生产出高等级的炭素制品、高功率和超高功率石墨电极原坯或其它浙青浸渍制品。现有的炭素制品二次焙烧过程，主要是采用二次焙烧隧道窑来完成。在二次焙烧过程中，为了防止炭素制品氧化，需要把经过浸渍的炭素制品预先装入专用的金属匣钵内， 在密封状态下由台车送入二次焙烧隧道窑，按照既定的加热曲线进行焙烧。待加热和均热过程完成以后，再按照既定的冷却曲线降温。完成上述过程后即可出窑并进入下一工序。采用上述的二次焙烧隧道窑具有以下几方面的缺点1、在焙烧过程中从匣钵中排出的挥发份得不到充分燃烧，特别是在低温带大量排出的挥发份燃烧率更低，其中未燃烧的一部分将随隧道窑尾气排入大气，对环境造成严重污染；2、未能燃烧的另一部分挥发份，在排放过程中凝结沉积在烟道和风机上，将对设备造成严重腐蚀。对其进行的定期清理将会影响正常生产；3、当隧道窑的排烟温度发生波动时，上述设备内的可燃沉积物将会是极其敏感的危险源，存在着极大的爆炸隐患；4、由于台车和匣钵在空间上的影响，二次焙烧隧道窑存在着同一截面上温度不均勻、温差大等缺点。特别是在高温带，这种温差更为明显，这对于二次焙烧产品的产量、质量、成品率及能耗都有不利影响；5、二次焙烧隧道窑对窑体强度和材质要求高、所需要的配套机械设备复杂，并且数量较多，因而投资大；6、二次焙烧隧道窑生产运行中伴随着大量的金属匣钵消耗，而这些金属匣钵的材质是昂贵的耐热合金钢，因此其生产运行费用高。
发明内容
本发明就是为了解决上述技术问题，而提供一种炭素制品二次焙烧炉及其焙烧方法，目的是解决现有的二次焙烧装置挥发份利用率低、污染环境、节能效果差、严重腐蚀配套设备、存在危险隐患、窑内温度不均勻、产品质量不稳定、投资大、生产运行成本高的问题。为了解决上述技术问题，本发明是通过下述技术方案实现的。炭素制品二次焙烧炉，其结构如下在炉体内炉子中心线两侧对称设置的两排炉室，每排炉室由多个室单体组成，每个炉室单体由η个火道分割为n-1个料箱，料箱由两侧的火道墙和两端部的横墙及料箱底组成，每个料箱顶部设有密封用的轻型保温炉盖；火道墙上部设有挥发份平衡通道，在横墙上部设有挥发份流通道，两排炉室的端头采用连通火
4道连接，挥发份流通控制间板从横墙顶部插入到挥发份流通道内，在横墙上表面设有排烟口，排烟口与排烟装置相通，排烟装置与总烟道相通；相邻炉室单体的火道墙之间设有火道闸板。所述的η为一个炉室的火道数量，每个炉室中的火道数量是3 21个。所述的每个料箱口设有放置轻型保温炉盖的密封槽。所述的密封槽的材质是耐热金属或耐火材料；密封槽密封结构为凹槽型、密封刀型或迷宫型。所述的轻型保温炉盖上设有安全防爆装置。所述的防爆装置数量范围为1 16个。所述的轻型保温炉盖上设有料箱测温孔。所述的料箱测温孔数量为1 8个。所述的连通火道采用耐火材料砌筑或金属壳体内衬为耐火材料。所述的连通火道是单道式或多通道式。所述的多通道式的通道数量范围为2 η个，其中η为一个炉室的火道数量，每个炉室中的火道数量是3 21个。所述的总烟道为四面环绕炉体呈闭环型、三面环绕炉体呈U型或设在炉子中心线
上呈一字型。所述的挥发份流通控制间板材料是耐热金属或是耐火材料。所述的挥发份流通道控制间板工作方式是插入式或旋转式。所述的挥发份流通道闸板顶部的闸板柄露出炉面部分为折叠结构。所述的挥发份流通道上设在密封堵。所述的料箱是整体镶嵌在横墙内，料箱是由带有双子母口的“Ζ”型异型耐火砖组合砌筑。所述的火道墙内设有折流墙。所述的挥发份平衡通道中间设有金属膨胀节。所述的测温装置设在动转炉室的炉面上，其测温元件分别插入火道墙上的操作孔内或料箱内；冷却装置设在加热完毕、已离开加热系统的炉室横墙上；所述火焰监测装置设在运转炉室中的加热炉室炉面上。所述的每排炉室由2 100炉室单体组成。所述的炭素制品二次焙烧炉的焙烧方法，炉子运转时，首先将经过浸渍的炭素制品采用筐具吊入料箱内，按照焙烧曲线设定的周期依次进入系统；系统内的加热炉室上安装的燃烧装置，将火焰喷入火道，加热高温炉室并对非加热炉室进行预热；燃烧废气在负压作用下进入系统末尾排烟口，通过排烟装置排入总烟道；从预热炉室和加热炉室料箱物料中溢出的浙青挥发份，通过料箱横墙上留设的挥发份流通道，在负压作用下被导入高温炉室的火道燃烧；在整个焙烧周期中，冷却装置、测温装置、火焰监测装置同时运行；每经过 12 M小时，就有一个炉室完成了产品的二次焙烧，届时将烟道闸板、排烟装置、测温装置、火焰监测装置同时前移一个炉室，将最高温炉室上的燃烧装置吊起前移两到三个炉室， 其余的冷却装置也依次前移一个炉室，开始下一轮加热、预热；系统运转至炉子端头时，依次将对称于炉子中心线的另一排炉室纳入系统内，依靠设在炉子两端的连通火道，引导各
5火道的高温烟气跨过炉子中心线，进入另一排炉室的相应火道，实现焙烧工艺的环形运转、 连续操作。本发明的优点和效果如下1、可将焙烧过程产生的浙青挥发份引至高温火道完全燃烧，彻底消除了浙青烟排入大气造成的环境污染。2、由于浙青挥发份具有很高的热值，在火道内充分燃烧后产生大量热量，有效减少了二次焙烧的燃料消耗。3、由于料箱具有良好的密封结构，加上浙青挥发份对产品具有保护作用，所以焙烧过程不再使用金属匣钵和填充料，极大降低了焙烧生产的运行费用。4、料箱内对产品的加热过程以对流传热和辐射传热为主，其传热效果大大优于过去单纯的传导传热，增加了料箱内的温度均勻性，有利于缩短加热时间、提高焙烧质量。5、与传统二次焙烧隧道窑相比，本发明二次焙烧炉的造价低、投资省。6、二次焙烧炉的产能规模可大可小，灵活性大，可满足不同生产规模的用户需求。7、本发明一种炭素制品二次焙烧炉，同时也适用于炭素制品的一次焙烧，还可用于其它浙青浸渍制品的焙烧。
图1是本发明平面示意图。图2是本发明的A-A剖面示意图。图3是本发明的B-B剖面示意图。图4是本发明的C-C剖面示意图。图中1、炉室单体；2、料箱；3、炉子中心线；4、火道墙；5、火道闸板；6、连通火道； 7、总烟道；8、经过浸渍的炭素制品；9、筐具；10、燃烧装置；11、排烟装置；12、横墙；13、挥发份流通道；14、挥发份平衡通道；15、冷却装置；16、测温装置；17、火焰监测装置；18、密封槽；19、轻型保温炉盖；20、挥发份导入孔；21、操作孔；22、挥发份调节操作孔；23、折流
掉丄回ο
具体实施例方式下面对本发明的实施例结合附图加以详细描述，但本发明的保护范围不受实施例所限。如图1-4所示，本发明炭素制品二次焙烧炉，其特征在于其结构如下在炉体内炉子中心线3两侧对称设置的两排炉室，每排炉室由2 100炉室单体1组成，每个炉室单体 1由Π个火道墙4分割为η — 1个料箱2，其中η为一个炉室的火道数量，每个炉室中的火道数量是3 21个，料箱呈矩形空腔，本实施例每个炉室单体的火道墙4为5个，料箱2为 4个，料箱2由两侧的火道墙2和两端部的横墙12及料箱底组成，每个料箱顶部设有密封用的轻型保温炉盖19 ；火道墙4上部料箱工作面上设有挥发份平衡通道14和挥发份导入孔20，挥发份平衡通道14将同一炉室单体1的所有料箱2连通，设在每个火道墙上的挥发份导入孔20则只与所在的火道内部连通，火道墙4顶部上表面设有供入热量的操作孔21 和挥发份调节操作孔22，设在火道墙上表面供入热量的操作孔与设在炉室上方的燃烧装置10相连，在横墙12上部设有挥发份流通道13，两排炉室的端头采用连通火道6连接，挥发份流通控制间板从横墙12顶部插入到挥发份流通道13内，在横墙12上表面设有排烟口， 排烟口与排烟装置11相通，排烟装置11与总烟道7相通，排烟装置作用是将系统与总烟道相连接，使系统内的火道接受排烟机提供的负压，保证燃烧气体在火道内的正常流动；相邻炉室单体1的火道墙4之间设有火道闸板5，每个炉室单体1中的料箱2数量是2 20个， 每个料箱2 口设有放置轻型保温炉盖19的密封槽18，密封槽18的材质是耐热金属或耐火材料；密封槽18密封结构为凹槽型、密封刀型或迷宫型，轻型保温炉盖19上设有安全防爆装置，防爆装置数量范围为1 16，轻型保温炉盖19上设有料箱测温孔，料箱测温孔数量范围为1 8，轻型保温炉盖19保证挥发份不溢出、外界空气不进入料箱，同时也保证料箱内的热量不外泄。连通火道6采用耐火材料砌筑或金属壳体内衬为耐火材料，连通火道6是单道式或多通道式，多通道式的通道数量范围为2 η个，其中η为一个炉室的火道数量， 每个炉室中的火道数量是3 21个，总烟道7为四面环绕炉体呈闭环型、三面环绕炉体呈 U型或设在炉子中心线上呈一字型，挥发份流通控制间板材料是耐热金属或是耐火材料，挥发份流通道控制间板工作方式是插入式或旋转式，挥发份流通道间板顶部的间板柄露出炉面部分为折叠结构，挥发份流通道闸板保证高温炉室火道提供的负压，能够有效作用到有挥发份溢出的预热炉室，并在无挥发份流动时与系统外料箱切断；挥发份流通道13上设在密封堵，料箱2是整体镶嵌在横墙12内，料箱2是由带有双子母口的“Ζ”型异型耐火砖组合砌筑，火道墙4内设有折流墙23 ；端部炉室间的挥发份平衡通道14中间设有金属膨胀节； 测温装置16设在动转炉室的炉面上，测温元件分别插入火道墙上的操作孔内或料箱内；冷却装置15设在加热完毕、已离开加热系统的炉室横墙上；火焰监测装置17设在运转炉室中的加热炉室炉面上；挥发份通过高温炉室挥发份导入孔进入火道燃烧，其动力也是由火道内的负压提供。燃烧气体是通过火道墙内的折流墙23形成“W”形流动轨迹实现的。冷却装置是对冷却炉室进行强制冷却，这样做的目的一是提高加热完了炉室的冷却速度，从而提高炉子的利用率；二是鼓入的冷空气经与火道换热后产生高温空气，并进入高温炉室的火道参加燃烧，有效减少燃烧料消耗量。测温装置作用是取出不同炉室的温度信号，用以控制燃烧装置的供热强度。火焰监测装置是监测各加热炉室上燃烧器的工作情况，并在某个燃烧器熄火时发出报警信号，并及时切断燃烧供给，保证二次焙烧炉安全运行。炭素制品二次焙烧炉的焙烧方法，包括下述步骤炉子运转时，首先将经过浸渍的炭素制品8采用筐具9吊入料箱内，按照焙烧曲线设定的周期依次进入系统；系统内的加热炉室上安装的燃烧装置，将火焰喷入火道，加热高温炉室并对非加热炉室进行预热；燃烧废气在负压作用下进入系统末尾排烟口，通过排烟装置排入总烟道；从预热炉室和加热炉室料箱物料中溢出的浙青挥发份，通过料箱横墙上留设的挥发份流通道，在负压作用下被导入高温炉室的火道燃烧；在整个焙烧周期中，冷却装置、测温装置、火焰监测装置同时运行； 每经过12 M小时，就有一个炉室完成了产品的二次焙烧，届时将烟道闸板、排烟装置、测温装置、火焰监测装置同时前移一个炉室，将最高温炉室上的燃烧装置吊起前移两到三个炉室，其余的冷却装置也依次前移一个炉室，开始下一轮加热、预热；系统运转至炉子端头时，依次将对称于炉子中心线的另一排炉室纳入系统内，依靠设在炉子两端的连通火道，引导各火道的高温烟气跨过炉子中心线，进入另一排炉室的相应火道，实现焙烧工艺的环形运转、连续操作。 本发明由5 7个炉室单体组成一个火焰系统，其中2 3个炉室作为加热炉室，3 4个炉室作为预热炉室，在最高温炉室之外是脱离系统进行冷却的炉室；末尾预热炉室之外是待进入系统的带料炉室；火焰系统内的燃烧废气，是通过与末尾预热炉室横墙上烟气出口相连接的排烟装置抽出、并排入总烟道的。为了防止排烟装置将系统外待预热炉室火道中的冷空气同时抽入总烟道，在待预热炉室横墙的烟气出口内插入可移动的烟气闸板，实现了火焰系统内外炉室的隔绝。火焰系统内各炉室所有相对应的火道都是相通的， 燃烧气体的流动轨迹在每个火道墙内呈“W”形。采用燃烧装置从火道墙顶部供热孔供入的燃料，燃烧后产生的高温燃烧气体，经过多个“W”形流动，与火道墙经过热交换变成较低温度的燃烧废气，从末尾预热炉室横墙上的排烟口经排烟装置抽出而进入总烟道。这是二次焙烧炉的主供热渠道。炉内物料从第二个预热炉室开始排出的挥发份，通过各料箱横墙上留设的挥发份流通道在负压作用下流向高温炉室，并经过高温炉室挥发份导入孔进入火道燃烧。这是二次焙烧炉的第二供热渠道。
权利要求
1.炭素制品二次焙烧炉，其特征在于结构如下在炉体内炉子中心线两侧对称设置的两排炉室，每排炉室由多个炉室单体组成，每个炉室单体由η个火道分割为η-1个料箱，料箱由两侧的火道墙和两端部的横墙及料箱底组成，每个料箱顶部设有密封用的轻型保温炉盖；火道墙上部设有挥发份平衡通道，在横墙上部设有挥发份流通道，两排炉室的端头采用连通火道连接，挥发份流通控制间板从横墙顶部插入到挥发份流通道内，在横墙上表面设有排烟口，排烟口与排烟装置相通，排烟装置与总烟道相通；相邻炉室单体的火道墙之间设有火道闸板。
2.根据权利要求1所述的炭素制品二次焙烧炉，其特征在于所述的η为一个炉室的火道数量，每个炉室中的火道数量是3 21个。
3.根据权利要求1所述的炭素制品二次焙烧炉，其特征在于所述的每个料箱口设有放置轻型保温炉盖的密封槽。
4.根据权利要求3所述的炭素制品二次焙烧炉，其特征在于所述的密封槽的材质是耐热金属或耐火材料；密封槽密封结构为凹槽型、密封刀型或迷宫型。
5.根据权利要求3所述的炭素制品二次焙烧炉，其特征在于所述的轻型保温炉盖上设有安全防爆装置。
6.根据权利要求5所述的炭素制品二次焙烧炉，其特征在于所述的防爆装置数量范围为1 16个。
7.根据权利要求3或5所述的炭素制品二次焙烧炉，其特征在于所述的轻型保温炉盖上设有料箱测温孔。
8.根据权利要求7所述的炭素制品二次焙烧炉，其特征在于所述的料箱测温孔数量为 1 8个。
9.根据权利要求1所述的炭素制品二次焙烧炉，其特征在于所述的连通火道采用耐火材料砌筑或金属壳体内衬为耐火材料。
10.根据权利要求9所述的炭素制品二次焙烧炉，其特征在于所述的连通火道是单道式或多通道式。
11.根据权利要求10所述的炭素制品二次焙烧炉，其特征在于所述的多通道式的通道数量范围为2 η个，其中η为一个炉室的火道数量，每个炉室中的火道数量是3 21个。
12.根据权利要求1所述的炭素制品二次焙烧炉，其特征在于所述的总烟道为四面环绕炉体呈闭环型、三面环绕炉体呈U型或设在炉子中心线上呈一字型。
13.根据权利要求1所述的炭素制品二次焙烧炉，其特征在于所述的挥发份流通控制闸板材料是耐热金属或是耐火材料。
14.根据权利要求13所述的炭素制品二次焙烧炉，其特征在于所述的挥发份流通道控制闸板工作方式是插入式或旋转式。
15.根据权利要求14所述的炭素制品二次焙烧炉，其特征在于所述的挥发份流通道闸板顶部的闸板柄露出炉面部分为折叠结构。
16.根据权利要求1所述的炭素制品二次焙烧炉，其特征在于所述的挥发份流通道上设在密封堵。
17.根据权利要求1所述的炭素制品二次焙烧炉，其特征在于所述的料箱是整体镶嵌在横墙内，料箱是由带有双子母口的“Ζ”型异型耐火砖组合砌筑。
18.根据权利要求1所述的炭素制品二次焙烧炉，其特征在于所述的火道墙内设有折流墙。
19.根据权利要求1所述的炭素制品二次焙烧炉，其特征在于所述的挥发份平衡通道中间设有金属膨胀节。
20.根据权利要求1所述的炭素制品二次焙烧炉，其特征在于还包括测温装置、冷却装置和火焰监测装置；测温装置设在动转炉室的炉面上，其测温元件分别插入火道墙上的操作孔内或料箱内；冷却装置设在加热完毕、已离开加热系统的炉室横墙上；火焰监测装置设在运转炉室中的加热炉室炉面上。
21.根据权利要求1所述的炭素制品二次焙烧炉，其特征在于所述的每排炉室由2 100炉室单体组成。
22.根据权利要求1所述的炭素制品二次焙烧炉的焙烧方法，其特征在于炉子运转时， 首先将经过浸渍的炭素制品采用筐具吊入料箱内，按照焙烧曲线设定的周期依次进入系统；系统内的加热炉室上安装的燃烧装置，将火焰喷入火道，加热高温炉室并对非加热炉室进行预热；燃烧废气在负压作用下进入系统末尾排烟口，通过排烟装置排入总烟道；从预热炉室和加热炉室料箱物料中溢出的浙青挥发份，通过料箱横墙上留设的挥发份流通道， 在负压作用下被导入高温炉室的火道燃烧；在整个焙烧周期中，冷却装置、测温装置、火焰监测装置同时运行；每经过12 M小时，就有一个炉室完成了产品的二次焙烧，届时将烟道闸板、排烟装置、测温装置、火焰监测装置同时前移一个炉室，将最高温炉室上的燃烧装置吊起前移两到三个炉室，其余的冷却装置也依次前移一个炉室，开始下一轮加热、预热； 系统运转至炉子端头时，依次将对称于炉子中心线的另一排炉室纳入系统内，依靠设在炉子两端的连通火道，引导各火道的高温烟气跨过炉子中心线，进入另一排炉室的相应火道， 实现焙烧工艺的环形运转、连续操作。
全文摘要
本发明公开了一种焙烧炉，特别是炭素制品二次焙烧炉。其结构如下在炉体内炉子中心线两侧对称设置的两排炉室，每排炉室由多个室单体组成，每个炉室单体由n个火道分割为n-1个料箱，料箱由两侧的火道墙和两端部的横墙及料箱底组成，每个料箱顶部设有密封用的轻型保温炉盖；火道墙上部设有挥发份平衡通道，在横墙上部设有挥发份流通道，两排炉室的端头采用连通火道连接，挥发份流通控制闸板从横墙顶部插入到挥发份流通道内，在横墙上表面设有排烟口，排烟口与排烟装置相通，排烟装置与总烟道相通；相邻炉室单体的火道墙之间设有火道闸板。可将焙烧过程产生的沥青挥发份引至高温火道完全燃烧，彻底消除了沥青烟排入大气造成的环境污染。
文档编号C01B31/02GK102381696SQ20101027011
公开日2012年3月21日 申请日期2010年9月2日 优先权日2010年9月2日
发明者于国友, 吕博, 崔银河, 张晓新, 王忠心 申请人:沈阳铝镁设计研究院有限公司