炭素制品焙烧工艺的优化路径探索

贾生茂

摘要：炭素制品是日常生活中的常见物品之一。焙烧是炭素制品生产的关键工序之一，也是影响产品质量的重要因素。随着我国经济社会的发展进步，各行各业的竞争逐渐激烈，炭素制品生产行业也不例外。炭素制品生产企业要想在激励的市场竞争中占据一席之地、实现自身的长远持续发展就必须要优化焙烧工艺，采取有效措施降低生产成本与能源物料消耗以提升自身的竞争力。鉴于此，本文先是阐述了什么是碳素焙烧炉，又分析了优化炭素制品焙烧工艺的必要性，最后详细研究了如何优化炭素制品焙烧工艺，仅供相关人员进行借鉴与思考。

关键词：炭素制品；焙烧工艺；优化路径

1、炭素焙烧炉的概述

在炭素生产系统中，离不开一个重要的设备，即焙烧炉。焙烧炉的重要作用就是要焙烧炭素生产系统中的一些主要原料。生炭块在焙烧炉内隔绝空气的情况下，按一定温度进行加热，使均匀涂抹于炭素颗粒表面的黏结剂(沥青)焦化，在骨料颗粒之间形成炭焦网格，将各种不同粒度的骨料颗粒牢固地结合在一起，经过焙烧，生炭块的机械强度稳定^[1]，提高了原料的抗氧化能力，同时导电性、导热性、耐高温性得到了显著提高。它主要是由众多结构相同的焙烧炉室组合而成的，而每一焙烧炉室又可以分为众多的炭块料箱，在每个料箱内，炭块依次摆放。炭块与炭块，炭块与炉室之间均由炭粒填充。焙烧炉在运行期间可划分为几个火焰系统，每个火焰系统实行多室串联生产。各焙烧室按一定的程序进行装炉、预热、焙烧、冷却和出炉。焙烧炉的砌筑质量对焙烧炉的运行以及整个焙烧流程有着最为直接的影响，因此，必须按照标准的施工流程及相关规范砌筑，确保施工质量。

2、优化炭素制品焙烧工艺的必要性

相较于其他工业生产领域，炭素制品的生产周期较长、生产损耗较大、环境污染较重，这不仅严重违背了我国倡导的可持续发展理念，也无法满足现代化工业生产的要求。再加上传统的炭素制品焙烧生产需要消耗大量的材料与能源，随着近年来生产原材料与能源价格的不断上涨，企业的生产成本随之不断增加，极大地加剧了企业的生产发展压力，严重阻碍企业的长远持续发展。因此，优化炭素制品的焙烧工艺是十分必要且十分重要的。

3、优化炭素制品焙烧工艺的路径

优化炭素制品焙烧工艺不仅能有效降低企业的生产成本还能进一步提升企业的生产力。现阶段，我国炭素制品生产中常用的焙烧炉是有盖式环式焙烧炉，主要由阳极焙烧炉、高压引风机、炭素多功能天车、焙烧炉燃烧控制设备等组成。第一，炭素制品的生产对焙烧炉的温度要求较高^[2]，即焙烧炉的温度必须要控制在1180℃以上，制品的温度必须要控制在1060℃，只有这样才能确保烧制出的炭素制品是合格的。炭素制品的烧制必须要在完全封闭的空间内进行。因此，阳极焙烧炉是炭素制品生产焙烧的关键设备、核心设备，工作人员必须要在焙烧过程中控制焙烧炉。第二，在现有的炭素制品生产过程中，大部分企业工艺流程（配料、破碎、焙烧、定型等）的负荷率远远低于碳素焙烧炉的负荷率。因此，企业要加大炭素制品焙烧炉的日常工作量、提升日常产量，使现有生产设备的生产力得以充分的挖掘与发挥，进而优化炭素制品焙烧工艺、提升炭素制品焙烧炉的产能。

3.1增加火井与料箱的数量

焙烧炉的产量和它的装炉量有着密切的联系，提高炭素制品的焙烧理量首先要提高焙烧炉的生产效率，而提高焙烧炉的生产效率最有效的手段是增加焙烧炉内室的料箱数量。目前，国内的碳素厂使用的阳极焙烧炉普遍有36个炉室，8个料箱。因此可以采用增加火井和料箱的方法来提高焙烧炉的产量，其生产流程为在料箱中将填充料和阳极炭块混合，接下来将装有阳极炭块的料箱一起放置在焙烧炉内，进而完成焙烧。通过采取这种方式，焙烧炉的产量可以增加20％，不仅能在很大程度上提高产量，还能极大地降低材料、能源的损耗率，切实保障和提升企业的经济效益。

3.2改进焙烧烟气输送方式

炭素制品焙烧过程中所释放出的烟气对环境的污染是十分严重的，火井、料箱数量的增加在提升炭素制品产量的同时也极大地增加了焙烧烟气的排放量。因此改变烟气的运输方式是十分必要的。首先，通过地面式烟道对炭素制品焙烧过程中所产生的烟气进行运输。目前，我国生产企业多数炭素制品焙烧企业的生产环境为空旷的厂房内，这就导致了焙烧过程中所释放出来的烟气只能通过室内环式烟道被输送出去，无法满足现代化焙烧烟气排放需求。因此，为了优化这一问题，生产企业将传统的环式砖砌烟道均改为了钢制式地上烟道，同时排烟管道将各个独立的钢烟道连接在一起，从而将传统的室内烟道变成了室外烟道，大大节省了室内的空间。另外，同于采用了钢式结构作为地上烟道，使其密封性得到了保障，并且因钢式结构具有防腐蚀、抗氧化的优点，使其避免了雨雪天气对烟道造成的损害，大大提高了烟道的使用能力及安全性能。除此之外，由于钢式结构烟道的设计特殊性，使焙烧过程中所释放出的焦油堆积物很容易被排出烟道外。

3.3改进料箱

断料箱是现阶段常用的火井料箱，在将炭素制品送入火井焙烧之前需要在其周围装填填充料，这势必会占据一定的箱内炭素制品空间，还会减少炭素制品的装填数量。因此必须要改进和优化短料箱即应用长料箱，进一步拓展炭素制品的填充空间。随着炭素制品放置数量的不断增加，焙烧效率也随之增加，焙烧炉的产量自然也就提高了。

3.4优化焙烧炉炉盖内材料的选择

焙烧炉炉盖内衬的材料选择是降低炭素制品焙烧过程中损材料损耗的关键所在。焙烧炉盖内衬作为焙炉的重要组成分，能够有效地降低焙烧炉的炉盖重量，且能够保证在焙烧过程中烟气在各炉内通道中的循环。另外，还因炉盖内衬具有遮盖及耐高温的特点，对保障炉内炭素制品的质量有着重要作用。在焙烧生产过程中，传统的焙烧炉盖内衬所采用的材料多以耐火砖为主^[3]，炉盖的重量则高达15吨以上，造成了生产企业不得不配备专门的起重机配合使用，大大增加了企业的生产成本。而目前通过对炉盖的优化，采用轻便但耐热效果较好的材料作为炉盖的内衬，不仅大大减轻了炉盖的整体重量，还大幅度降低了企业的生产成本。

3.5降低炭块成本

通过将颗粒较小的残极颗粒焦炭与煅后焦炭进行混合使用，利用残极焦炭粒度小的特点，与煅后焦炭的粒度形成互补，从而在提高焙烧炉填充料的燃烧密度的同时，保证焦炭挥发分能够得到充分析出并燃烧，最终达到提高焦炭燃烧效益，降低炭块使用成本的目标。在对焙烧炉进行填充料铺填时，需注意残极焦炭与煅后焦炭的混合比例。在将残极焦炭粉碎成符合混合标准的炭粒之后，方可与煅后焦炭依据一定比例混合使用。

4、结语

总而言之，炭素制品焙烧工艺的优化对于生产效率的提升具有十分重要的意义。现有的炭素制品焙烧工艺已经不能适应市场竞争的不断加剧与经济社会的不断发展了。因此，企业要在全面、系统地了解和掌握自身各项实际情况的基础上，优化设计焙烧炉的炉室、吸料方式、炉盖内材料、料箱等部分，改进焙烧工艺的细节，在有效提升焙烧炉产量的同时，降低企业的生产成本投入，提升企业的市场竞争力，实现企业的长远持续发展。由于本文的篇幅有限对优化炭素制品焙烧工艺的探讨还存在诸多不足之处，但相信随着广大工作人员的不断努力与实践，相信我国的炭素制品生产行业必将取得更大的发展与进步！

参考文献：

[1]陈明礼.浅谈炭素制品焙烧工艺的优化[J].科技创新与应用,2016(08):155.

[2]吴胜辉,肖劲.炭素阳极生产工艺标准化的研究[J].湖南有色金属,2017,33(03):46-51.

[3]康勇,喻金平,周小毛,宋勤见.DCS在炭素焙烧工艺中的应用[J].炭素技术,2006(03):39-42.