1、年產(chǎn) 5500 噸高純石墨窯爐節(jié)能技術(shù)改造項目可行性研究報告第三章產(chǎn)品市場預(yù)測及改造規(guī)模3.1 石墨國內(nèi)市場預(yù)測石墨級石墨制品的性質(zhì)、用途及其制品石墨是典型的層狀結(jié)構(gòu)物質(zhì)，碳原子成層排列，每個碳原子與相鄰碳原子之間等距相連，每一層中的碳原子按六方形環(huán)狀排列，上下相鄰層的碳六方環(huán)通過平行網(wǎng)面方向相互位移后再疊置形成層狀結(jié)構(gòu)，位移的方向和距離不同就導(dǎo)致不同的結(jié)構(gòu)。上下兩層的碳原子之間距離比同一層內(nèi)的碳之間的距離大（層內(nèi)C-C 間=0.142nm，層間 C-C 間距=0.340nm）。石墨由于其結(jié)構(gòu)而具有以下性質(zhì)：1、耐高溫型：石墨的熔點為3850±50，沸點為4250，即使經(jīng)超高溫電弧灼

2、燒，重量的損失也很小。其熱膨脹系數(shù)很小，石墨強度隨溫度升高而加強，在2000時，石墨強度比提高一倍。2、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性：石墨的導(dǎo)電性比一般非金屬礦高一百倍。導(dǎo)熱性超過鋼、鐵、鉛等金屬材料。導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而降低，甚至在極高的溫度下，石墨成絕熱體。石墨能夠?qū)щ娛且驗槭忻總€碳原子與其他碳原子之間只形成3 個共價鍵 ,每個碳原子仍然保留1 個自由電子來傳輸電荷。3、潤滑性：石墨的潤滑性能取決于石墨鱗片的大小，鱗片越大，摩擦系數(shù)越小，潤滑性能也就越好。4、化學(xué)穩(wěn)定性：石墨在常溫下有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，能耐酸、堿有機溶劑的腐蝕。5、可塑性：石墨的韌性好，可碾成很薄的薄片。6、抗熱震性：石墨在常溫下使用

3、時能經(jīng)受住溫度的劇烈變化而不致破壞，溫度突變時，石墨的體積變化不大，不會產(chǎn)生裂紋。石墨因其獨特的性能而廣泛運用于冶金、機械、石油、化工、電子、建材、地質(zhì)、輕工等領(lǐng)域，主要有以下用途：1、作耐火材料：石墨及其制品具有耐高溫、高強度的性質(zhì)，在冶金工業(yè)中主要用來制造石墨坩堝，在煉鋼中常用石墨作鋼錠保護(hù)劑、冶金爐的內(nèi)襯。2、作導(dǎo)電材料：在電氣工業(yè)上用來制造電刷、碳棒、碳管、水銀整流器的正極、石墨墊圈、電話零件，電視機顯像管的涂層等。3、作耐磨潤滑材料：石墨在機械工業(yè)中常作為潤滑劑。潤滑油往往不能在高速、高溫、高壓的條件下使用，而石墨耐磨材料可以在200-2000 溫度和很高的滑動速度下不使用潤滑油工作

4、。許多輸送腐蝕介質(zhì)的設(shè)備廣泛采用石墨材料制成的活塞環(huán)、密封圈和軸承，它們運轉(zhuǎn)時不需要加入潤滑油。石墨乳也是許多金屬加工(拔絲、拉管 )時的良好潤滑劑。4、石墨具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性：經(jīng)過特殊加工的石墨，具有耐腐蝕、導(dǎo)熱性好、滲透率低等特點，大量用于制作熱交換器，反應(yīng)槽、凝縮器、燃燒塔、吸收塔、冷卻器、加熱器、過濾器、泵設(shè)備等，廣泛應(yīng)用于石油化工、濕法冶金、酸堿生產(chǎn)、合成纖維、造紙等工業(yè)領(lǐng)域，能夠節(jié)省大量的金屬材料。5、作鑄造、翻砂、壓模及高溫冶金材料：由于石墨的熱膨脹系數(shù)小，且能耐急冷急熱的變化，可作為玻璃器的鑄模，使用石墨后所得鑄件尺寸精確，表面光潔，成品率高，不經(jīng)加工或稍作加工就可使用，因而

5、節(jié)省了大量金屬。生產(chǎn)硬質(zhì)合金等粉末冶金工藝，通常用石墨材料制成壓模和燒結(jié)用的瓷舟。單晶硅的晶體生長坩堝，區(qū)域精煉容器，支架夾具，感應(yīng)加熱器等都是用高純石墨加工而成的。此外石墨還可作真空冶煉的石墨隔熱板、底座、高溫電阻爐爐管和棒、板、格棚等元件。6、用于原子能工業(yè)和國防工業(yè)：石墨是良好的中子減速劑，可用于原子反應(yīng)堆中，鈾石墨反應(yīng)堆是目前應(yīng)用較多的一種原子反應(yīng)堆。作為動力用的原子能反應(yīng)堆中的減速材料應(yīng)當(dāng)具有高熔點、穩(wěn)定性、耐腐蝕性，石墨完全可以滿足上述要求。原子反應(yīng)堆用的石墨，純度要求很高，雜質(zhì)含量不應(yīng)超過幾十個PPM，特別是其中硼含量應(yīng)少于0.5PPM。在國防工業(yè)中還用石墨制造固體燃料火箭的噴嘴

6、、導(dǎo)彈的鼻錐、宇宙航行設(shè)備的零件、隔熱材料和防射線材料。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類也開發(fā)了許多石墨的新用途。如柔性石墨密封材料，解決了原子能閥門泄漏問題，石墨還是輕工業(yè)中玻璃和造紙的磨光劑和防銹劑，是制造鉛筆、墨汁、黑漆、油墨和人造金剛石、鉆石不可缺少的原料。它是一種很好的節(jié)能環(huán)保材料，美國已用它做為汽車電池。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的不斷發(fā)展，石墨的應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷拓寬，已成為高科技領(lǐng)域中新型復(fù)合材料的重要原料，在國民經(jīng)濟發(fā)展中具有重要的作用。國內(nèi)石墨及石墨制品市場及其發(fā)展趨勢中國是世界上最主要的石墨生產(chǎn)國， 生產(chǎn)量占世界水平的 75%，其儲量和產(chǎn)量均居世界首位。石墨所特有的金屬和非金屬雙重

7、工藝技術(shù)特性決定了石墨產(chǎn)品的重要性和不可替代性，石墨可廣泛應(yīng)用于電子、軍事、航天、國防、核工業(yè)等領(lǐng)域，是我國繼稀土之外的又一優(yōu)勢礦產(chǎn)。我國正處在工業(yè)化、城市化、現(xiàn)代化加速發(fā)展的進(jìn)程中，鋼鐵以及有色金屬、電子、機械、化工、核能、航空航天等國民經(jīng)濟各部門的持續(xù)、快速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級對石墨制品的數(shù)量、品種和質(zhì)量提出了更高的要求。過去十年我國石墨工業(yè)得到了較全面的發(fā)展。但是，與科學(xué)發(fā)展觀和新型工業(yè)化道路的要求相比，我國石墨工業(yè)還存在增長方式粗放、企業(yè)創(chuàng)新能力偏弱、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)能擴張速度過快、企業(yè)競爭力不強等一系列突出問題。要解決我國石墨工業(yè)發(fā)展中存在的諸多問題，使石墨工業(yè)更好地滿足我國國

8、民經(jīng)濟發(fā)展的需要，就必須全面貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀、提高技術(shù)創(chuàng)新能力、轉(zhuǎn)變增長方式，把過去注重數(shù)量的粗放發(fā)展模式轉(zhuǎn)為節(jié)約能源、提高資源利用率、減少污染、增加品種、提高質(zhì)量、注重效益的集約型發(fā)展模式，走持續(xù)、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)的發(fā)展之路。目前石墨發(fā)展具有以下趨勢：1、加大企業(yè)技術(shù)開發(fā)投入力度，提高技術(shù)創(chuàng)新能力，提高企業(yè)科技進(jìn)步水平。當(dāng)前我國石墨工業(yè)發(fā)展中，一方面低端產(chǎn)品如普通功率石墨電極、電極糊、鋁用陰陽極炭塊等產(chǎn)能過剩、市場供大于求；另一方面高技術(shù)含量、高附加值的產(chǎn)品如大規(guī)格超高功率石墨電極、核石墨、航空航天用石墨和各領(lǐng)域用特種石墨及碳石墨復(fù)合材料等在數(shù)量上又有相當(dāng)大的缺口，需要依靠部分進(jìn)口才能解決。這一

9、問題雖然表現(xiàn)為石墨產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，但其深層原因在于技術(shù)開發(fā)投入不足，產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新和技術(shù)集成創(chuàng)新能力弱，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級缺乏強有力的技術(shù)支撐。因此，加大研發(fā)投入，提高技術(shù)創(chuàng)新能力，在品種、質(zhì)量、成本、服務(wù)上全面提高競爭力，已成為解決我國石墨工業(yè)結(jié)構(gòu)性矛盾的主要出路。首先，加大研發(fā)投入，提高技術(shù)創(chuàng)新能力，是作為微觀經(jīng)濟主體的石墨企業(yè)的內(nèi)在要求。在市場經(jīng)濟條件下，企業(yè)是技術(shù)投入和技術(shù)創(chuàng)新的主體。把技術(shù)創(chuàng)新納入到企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃中去，結(jié)合企業(yè)自身技術(shù)裝備和產(chǎn)品定位情況，確定技術(shù)創(chuàng)新的主攻方向、重點內(nèi)容；建立符合企業(yè)自身發(fā)展實際的創(chuàng)新機制和與高校、科研單位相聯(lián)合的創(chuàng)新體系。其次要發(fā)揮政府的積極作用。對于

10、重大的技術(shù)攻關(guān)項目，企業(yè)往往沒有動力也沒有能力獨自承擔(dān)，因此需要政府的支持，支持的方式除政府直接撥款外，還可采取政府為之提供財政稅收與信貸方面優(yōu)惠政策的方式，行業(yè)協(xié)會可以在這方面協(xié)助企業(yè)爭取政府的支持。2、把節(jié)能降耗、 改善環(huán)保水平作為企業(yè)發(fā)展的前提，重塑綠色石墨。要最大限度地實現(xiàn)生產(chǎn)過程中資源循環(huán)利用，最大限度地減少廢棄物排放，使石墨工業(yè)成為資源節(jié)約型和環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè)。為此，一是要淘汰落后生產(chǎn)設(shè)備。要堅決按照國家發(fā)改委頒布的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（ 2013 修正本）淘汰能耗高、污染大的蒸汽加熱混捏、交流石墨化爐、3340KVA石墨化爐及其并聯(lián)機組、最大輸出電流5 萬安以下的石墨化爐。二是要樹

11、立清潔生產(chǎn)觀念和意識，樹立生產(chǎn)全過程中的污染預(yù)防思想，把清潔生產(chǎn)作為提高企業(yè)整體形象、 增強企業(yè)競爭力的重要手段來對待。三是要強化科學(xué)管理，改進(jìn)操作。實踐證明，資源浪費和工業(yè)污染有相當(dāng)一部分是由于生產(chǎn)過程管理不善造成的。只要改善管理，改進(jìn)操作，不需花費很大的經(jīng)濟代價， 便可獲得明顯的避免浪費和減少污染的效果。主要方法是：落實崗位責(zé)任制，杜絕跑冒滴漏，防止生產(chǎn)事故，使人為的資源浪費和污染減至最小；加強設(shè)備管理，提高設(shè)備完好率和運行率；開展物料、能量流程審核等，減少石墨生產(chǎn)過程中的資源和能源消耗，減輕環(huán)境污染。江西 碳素有限公司是一家專業(yè)從事石墨制品生產(chǎn)的企業(yè)，公司擁有先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備及加工中心，生

12、產(chǎn)技術(shù)精湛，檢測手段完備。公司的產(chǎn)品銷往世界各地，由于產(chǎn)品性能優(yōu)異、質(zhì)量穩(wěn)定，受到國內(nèi)外用戶的一致好評。公司目前擁有高純石墨材料生產(chǎn)線，由于高純石墨是一種耐高溫、耐腐蝕的材料，目前在市場上還沒有可以替代的產(chǎn)品，市場需求量十分大，加上其它高純石墨生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的高純石墨數(shù)量有限，最近幾年高純石墨市場都是供不應(yīng)求。隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級，高新技術(shù)對特種材料的產(chǎn)量、質(zhì)量都會有所提升，高純石墨的的需求量將會快速增加。江西 碳素有限公司年產(chǎn)5500 噸高純石墨窯爐節(jié)能技術(shù)改造項目針對的產(chǎn)品為特種（高純）石墨，產(chǎn)品市場前景好，符合特種石墨的發(fā)展趨勢。節(jié)能技術(shù)改造將淘汰高耗能、污染大的4 座 6 室環(huán)式爐，將采用

13、高效率、低污染的 18 室環(huán)式焙燒爐，這符合國家的要求，也符合石墨低耗能、低污染、綠色石墨的發(fā)展趨勢。3.2改造規(guī)模本項目為技能技術(shù)改造項目，旨在為企業(yè)節(jié)約能源消耗，減少環(huán)境污染。江西 碳素有限公司目前年生產(chǎn)能力為 5500 噸高純石墨，公司的加工設(shè)備中主要耗能設(shè)備為 4 座 6 室環(huán)式爐， 該窯主要用于石墨焙燒，由于高純石墨在生產(chǎn)中需要三次焙燒，每次焙燒后需要將 6 室環(huán)式爐完全冷卻后取出，并且 6 室環(huán)式爐在焙燒時主要依靠煙氣的溫度加熱石墨塊，煙氣的熱量在窯爐里面利用率很低，排煙時煙氣溫度有時能達(dá)到一千攝氏度，能量損失很大，這使得窯爐熱效率特別低，由于6 室環(huán)式爐建設(shè)時間比較早， 建設(shè)時受

14、技術(shù)、 資金等各方面限制， 6 室環(huán)式爐燃燒不完全，會產(chǎn)生大量的煙氣，環(huán)境污染特別大。根據(jù)同行業(yè)的一些新窯爐使用情況，結(jié)合江西 碳素有限公司目前的工藝及產(chǎn)量情況，詳細(xì)對比后，決定使用 1 座新型 18 室環(huán)式焙燒爐代替原有的 6 室環(huán)式爐。第四章生產(chǎn)工藝技術(shù)和節(jié)能技術(shù)改造4.1生產(chǎn)工藝技術(shù)技術(shù)方案概述本項目主要針對的產(chǎn)品為高純石墨，主要是淘汰江西 碳素有限公司目前使用的4 座 6 室環(huán)式爐， 建設(shè) 1 座新型的 18 室環(huán)式焙燒爐作為焙燒窯爐。高純石墨完整的生產(chǎn)工序主要包括煅燒、破碎、配料、混捏、壓型、焙燒、浸漬、石墨化、機械加工、檢驗等，在高純石墨的生產(chǎn)中，需要進(jìn)行三次焙燒、兩次浸漬才能完成

15、整套工序。江西 碳素有限公司目前的生產(chǎn)主要是從混捏開始，采購的原料就是已經(jīng)通過煅燒、破碎、配料等工序的材料。由于石墨化工序需要的投資比較大，一次性投入需近億元，考慮到投入成本和效益等各方面因素，結(jié)合公司建設(shè)時的財務(wù)情況及周邊地區(qū)石墨生產(chǎn)企業(yè)的情況，江西 碳素有限公司并未在自己廠區(qū)進(jìn)行石墨化工序的加工，主要是通過外協(xié)加工完成，目前主要是將焙燒完全但未進(jìn)行石墨化的產(chǎn)品由江西新卡奔科技有限公司進(jìn)行石墨化處理。江西新卡奔科技有限公司是專業(yè)生產(chǎn)加工石墨細(xì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)品、石墨提純產(chǎn)品、鋰電池負(fù)極材料的專業(yè)企業(yè)，擁有先進(jìn)的石墨化設(shè)備，完全能夠完成江西 碳素有限公司產(chǎn)品石墨化工序的加工工作。江西 碳素有限公司高純石

16、墨的生產(chǎn)焙燒工序目前使用 4 座 6 室環(huán)式爐，本項目實施后采用先進(jìn)的 18 室不帶蓋式環(huán)式焙燒爐。工藝流程簡述原料一次磨粉二次磨粉成型一次焙燒一次浸漬二次焙燒二次浸漬三次焙燒石墨化（外協(xié)）檢驗合格不合格根據(jù)情況處理成品入庫銷售工藝過程詳述如下：1、磨粉原料為已經(jīng)通過配料的各種粒度料，需要經(jīng)過兩次磨粉達(dá)到粒度要求，再和雷蒙磨加工出的粉料按一定比例配制成干混合料。2、混捏、壓型原料經(jīng)過磨粉， 變成不同粒級的焦炭顆粒，分別進(jìn)入指定的料倉，再根據(jù)配方分別從各種料倉提取不同粒級原料進(jìn)入混捏鍋，注入一定量的粘結(jié)劑瀝青，加溫至160180后攪拌，達(dá)到要求后用成型機或擠壓機擠壓成型。大部分過程將由電腦操作控

17、制，基本實現(xiàn)自動化，這樣能夠使配料溫度的控制更加準(zhǔn)確。3、焙燒焙燒工序主要是將成型后的石墨坯在隔絕空氣的條件下加熱， 按一定的升溫曲線加熱，在 1250的溫度下，使粘結(jié)劑完全焦化，以增強石墨的強度，提高石墨的導(dǎo)電能力。將不同型號的石墨毛坯放入 18 室環(huán)式焙燒爐內(nèi)，每室由 5 個焙燒箱和煙道組成，在焙燒箱的毛坯周圍填充 2 4mm的河砂 ( 硅砂 ) ，作為支撐保溫物，使毛坯均勻加熱，不因受熱變形。在環(huán)式焙燒爐內(nèi)經(jīng)過逐漸加熱一保溫一升溫一保溫一冷卻后出爐。出爐時，先由除去焙燒箱上部的密封材料，再由抓斗抓去毛坯上部覆蓋的 300mm保溫料，使毛坯上部暴露后由專用鋼絲繩套固定后由行車吊出爐外，剩余

18、保溫料由高壓抽吸裝置吸回配料部備用。該工藝采用不帶蓋的環(huán)式焙燒爐，由奉新縣工業(yè)園區(qū)內(nèi)的天然氣站供應(yīng)的天然氣作為能源進(jìn)行加熱，焙燒爐運行特點是把整個焙燒爐劃分為若干個火焰系統(tǒng)。加熱時，天然氣由管口經(jīng)過連通管上的噴咀噴入煙道上孔內(nèi)，每 6 個室為一段火焰系統(tǒng)，串聯(lián)運行。首先起重裝爐，裝爐后通過煙氣預(yù)熱，然后每個爐室的加熱運行時間為336 小時 (14 天) ，其中恒溫 8 天，然后出爐冷卻。每段按順序裝爐、預(yù)熱、加熱、冷卻、出爐形成環(huán)型加熱，連續(xù)生產(chǎn)。焙燒爐生產(chǎn)中排出的含有瀝青的廢氣，經(jīng)過靜電除塵得以凈化，凈化達(dá)標(biāo)后的尾氣由引風(fēng)機送入煙囪排放。4、浸漬為使石墨制品減少孔隙，增加比重， 以達(dá)到提高其

19、導(dǎo)電率和機械強度的目的，把焙燒石墨預(yù)熱至一定溫度，放入浸漬罐，抽真空至一定的真空度后注入瀝青，瀝青在一定的壓力下，浸到石墨體內(nèi)，卸壓后冷卻出罐，再根據(jù)要求返回進(jìn)行二次焙燒。5、石墨化經(jīng)過多次焙燒浸漬后的材料需要經(jīng)過石墨化，石墨化工序一般使用電力作為能源。此工序主要是將雜質(zhì)的含量降低，提高碳的純度，從而獲得高純度石墨。6、檢驗、包裝、入庫、出廠。4.2 節(jié)能技術(shù)改造焙燒爐改造方案概述焙燒工序是高純石墨生產(chǎn)過程中的重要工序之一，也是高純石墨生產(chǎn)過程中生產(chǎn)周期較長的工序。在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，縮短焙燒工序生產(chǎn)時間、提高焙燒工序的產(chǎn)量、加快資金周轉(zhuǎn)率、降低生產(chǎn)成本，對增加企業(yè)的經(jīng)濟效益是很有益處的。

20、焙燒的過程分為三個階段：預(yù)熱階段、揮發(fā)排除階段、冷卻階段。目前由于環(huán)保和節(jié)能減排的需要，過去投資小、污染大、能耗高的爐型已被禁止和淘汰。而隧道窯一般用于二次焙燒的產(chǎn)品，有其局限性，因此建設(shè)量少；車載式焙燒爐投資大，能耗高，不適應(yīng)推廣使用?，F(xiàn)在各石墨生產(chǎn)廠家優(yōu)先選擇應(yīng)用的是環(huán)式焙燒爐， 具有環(huán)保、節(jié)能、產(chǎn)能和投資的比例合理等優(yōu)點。一座好的焙燒爐首先考慮焙燒制品的工藝要求。達(dá)到要求的熱工性能，主要考慮以下幾個方面：1 、火道的高溫?zé)峁し€(wěn)定性；2 、爐面操作要方便；3 、火道的熱轉(zhuǎn)導(dǎo)性能；4 、箱體的上下溫差要?。? 、爐子的保溫性能要好；6 、異形磚要少，磚的采購方便；7 、煙氣的流動要合理，煙道

21、設(shè)計阻力??；8、煙氣流動性要好，即負(fù)壓要好，且負(fù)壓調(diào)節(jié)方便。本項目技術(shù)改造之前焙燒用窯為4 座 6 室環(huán)式爐。所謂6 室環(huán)式爐，是一種間歇式的窯爐，煙在內(nèi)部反復(fù)運動達(dá)到熱傳輸?shù)哪康摹? 室環(huán)式爐優(yōu)點：結(jié)構(gòu)比較簡單，投資少，建設(shè)周期短，不用復(fù)雜的異形耐火磚，爐體尺寸可大可小，使用燃料焙燒具有較大靈活性，操作較易掌握，對制品的加熱比較充分、均勻。一方面，火焰從噴火口出來在上行至窯頂?shù)倪^程中，通過對流、輻射把熱量傳給燒制品，當(dāng)火焰到達(dá)頂部時，又對頂部制品進(jìn)行加熱，然后折向下行，在下行時通過對流、輻射對制品進(jìn)行一次全面充分的加熱，使窯內(nèi)形成一個四周溫度很均勻的環(huán)境；另一個優(yōu)點是適應(yīng)性很強，因為是間歇式

22、的，所以可以根據(jù)不同的制品來調(diào)節(jié)焙燒時間。6 室環(huán)式爐缺點：單窯生產(chǎn)能力低，熱效率低。火焰自窯頂下行后，即經(jīng)煙道，煙囪排出，排出溫度要很高，才能使下部產(chǎn)品燒成熟。此外，因為是間歇式的，余熱利用困難，窯體本身積蓄的熱損失很大，造成了能源上的浪費，并使燒制的成本上升，勞動強度加大。裝窯、出窯均是工人在窯內(nèi)操作，環(huán)境條件差。6 室環(huán)式爐主要由燃燒室、料箱、火道、大拱頂、爐底、煙道等組成。燃燒室設(shè)在爐兩側(cè)，燃燒室的大小和數(shù)量是根據(jù)6 室環(huán)式爐的產(chǎn)能或燃料品種來決定的，料箱由火道、爐底組成，是裝焙燒品的地方。大拱頂使料箱的上部形成一個封閉的空間，高溫?zé)煔庠诖诉M(jìn)入火道。爐底是架空的，流經(jīng)火道和爐底的煙氣對

23、料箱進(jìn)行間接加熱。完成熱交換的廢煙氣經(jīng)爐底煙道進(jìn)入車間煙道，最后從煙囪排入大氣，6 室環(huán)式爐大多為自然排煙，在煙道上設(shè)煙道閘門以調(diào)節(jié)爐內(nèi)壓力燃燒室產(chǎn)生的高溫?zé)煔庋負(fù)趸饓傻膰娀鹂谏仙粮G頂，然后折回向下流經(jīng)磚坯加熱燒成。廢氣經(jīng)窯底孔匯集于總煙道，由煙囪排至大氣。這種裝、出爐方式為人工作業(yè)，勞動強度大，勞動條件差，每次都要砌和拆端墻。6 室環(huán)式爐?；鹬螅?為了減少制品在裝運階段的內(nèi)外溫差，不能立即打開爐門，應(yīng)讓其自然冷卻。石墨在冷卻80h（10個班）左右才出爐?？崭G還要冷卻16-24h ，降溫度至60以下，才能進(jìn)行下一步操作。6 室環(huán)式爐的年運轉(zhuǎn)次數(shù) n 取決于運轉(zhuǎn)周期， 裝爐密度取決于制品

24、規(guī)格和裝爐方式，成品率則與影響焙燒質(zhì)量的多種因素有關(guān)。目前普遍認(rèn)為敞開式環(huán)式焙燒爐是比較理想的爐型。環(huán)式焙燒爐是由幾條平行的垂直而且密閉的火道組成，兩個火道之間構(gòu)成一個料箱，用于裝產(chǎn)品并進(jìn)行生制品的熱處理，通過加熱使產(chǎn)品達(dá)到本工序要求的物理化學(xué)性能，為下一工序做準(zhǔn)備。一般每室由多個料箱組成，每座環(huán)式焙燒爐由多個室組成，具體室數(shù)由投資和產(chǎn)量要素綜合考慮。環(huán)式焙燒爐由若干個結(jié)構(gòu)相同的爐室呈雙排布置， 按移動的火焰系統(tǒng)運轉(zhuǎn)，并對壓型生制品進(jìn)行焙燒熱處理。組成環(huán)式焙燒爐的爐子各爐室之間既可連通，也可切斷。生產(chǎn)時，把幾個爐室串連起來組成一個火焰系統(tǒng)。對于火焰系統(tǒng)中的每一個爐室都依次經(jīng)歷煙氣預(yù)熱、焙燒和冷

25、卻階段，然后進(jìn)行預(yù)備作業(yè)。由上可見，環(huán)式焙燒爐火焰系統(tǒng)是連續(xù)作業(yè)，而單個爐室則是間斷式周期性作業(yè)。敞開式環(huán)式焙燒爐的燃料直接在密閉的火道內(nèi)或橫墻的上部通道燃燒?；鸬纼?nèi)設(shè)有折流墻，使燃燒生成的高溫?zé)煔庠诨鸬览镉鼗亓鲃?，并?jīng)橫墻的上部通道流入串連的下一個爐室的火道，在這里再經(jīng)過一次或兩次折流，翻過橫墻又進(jìn)入第三個爐室的火道。煙氣依次流經(jīng)串連在一起的火焰系統(tǒng)中每一個爐室的火道，完成對料箱內(nèi)的生制品的加熱和焙燒后，溫度已降至 350以下，最后經(jīng)安裝在橫墻上的煙道排至環(huán)形煙道。爐后設(shè)有煙氣凈化系統(tǒng)，采用機械排煙。經(jīng)過凈化的煙氣由煙囪排入大氣。高溫爐室內(nèi)生制品在達(dá)到焙燒工藝要求的溫度后，就退出火焰系統(tǒng)，進(jìn)

26、入冷卻系統(tǒng)，同時下一個裝好生制品的爐室進(jìn)入火焰系統(tǒng)進(jìn)行焙燒處理，如此不斷地循環(huán)運行。本項目將 6 室環(huán)式爐改造為18 室環(huán)式焙燒爐， 18 室環(huán)式焙燒爐具有環(huán)保、節(jié)能、產(chǎn)能高和投資比例合理等優(yōu)點，故采用18 室環(huán)式焙燒爐是合理的。室環(huán)式爐改造本項目在技術(shù)改造前焙燒工序采用4 座 6 室環(huán)式爐，年生產(chǎn)石墨 5500噸，現(xiàn)有6 室環(huán)式爐需要將焙燒原料人工搬運到6 室環(huán)式爐內(nèi)，且高純石墨需要經(jīng)過焙燒浸漬焙燒浸漬焙燒等工序，焙燒后還需要人工搬運出來，窯爐完全冷卻后才能讓人進(jìn)入，故6 室環(huán)式爐在焙燒階段會散失大量的熱量，導(dǎo)致6 室環(huán)式爐的熱效率低下。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，項目現(xiàn)有4 座 6 室環(huán)式爐主要存在以下

27、幾個問題：（ 1）6 室環(huán)式爐只在周圍使用了耐火磚，沒有其他較好的保溫措施，在焙燒時熱量散失較為嚴(yán)重。（ 2）窯爐的煙氣流動長度較短，又沒有使用煙氣余熱回用裝置，導(dǎo)致煙氣排放時溫度很高，帶走了大量的熱量。根據(jù)本項目實際情況，未設(shè)置煙氣余熱回收裝置的焙燒窯，在煙氣排放時溫度高達(dá) 8001000，煙氣帶走的燃量高達(dá)總熱量輸入的 40%。（ 3）6 室環(huán)式爐在裝卸石墨材料時，需等窯爐完全冷卻后，人工進(jìn)入窯爐內(nèi)裝卸，也導(dǎo)致大量熱量的散失。本次節(jié)能技術(shù)改造主要針對 6 室環(huán)式爐，利用 1 座先進(jìn)的 18 室環(huán)式焙燒爐代替原來的 4 座 6 室環(huán)式爐，并且配備 5t 行車吊裝石墨，替代原來的人工搬運。環(huán)式

28、焙燒爐的特點如下：(1) 若干個爐室串連在一起運行，低溫爐室用高溫爐室的廢煙氣加熱，排煙溫度低，煙氣的熱量能夠得到比較充分的利用。(2) 利用經(jīng)過預(yù)熱的空氣助燃。 高溫爐室燃料的燃燒是靠負(fù)壓抽進(jìn)冷卻爐室的熱空氣助燃的，負(fù)壓愈大，抽進(jìn)的熱空氣就愈多。利用冷卻爐室中待冷卻的焙燒成品預(yù)熱空氣可回收熱量提高爐子的熱利用率。(3) 環(huán)式焙燒爐按火焰系統(tǒng)運行，其特點是運行時爐室和制品不動，而燃燒裝置按一定的火焰周期移動。雖然就整臺爐子而言，生產(chǎn)是連續(xù)的，但對單個爐室則是從低溫到高溫，再到冷卻，其溫度場是變化的，對單個爐室的這種周期性間斷作業(yè)的方式，爐溫可由在火道和煙道內(nèi)的高溫?zé)煔鈦砑訜?，冷卻時則由進(jìn)入冷卻

29、區(qū)的冷空氣帶走熱量，避免了6室環(huán)式爐等爐子冷卻爐膛時熱量的散失，有效提高了爐子的熱效率。(4) 采用制品加填充料的裝爐方式及間接的加熱方式，這就造成制品加熱滯后和溫度不均勻的情況，并且與加熱介質(zhì)形成較大的溫差。同一時間，各個部位的制品的焙燒進(jìn)程是極不一致的。實踐中采取在焙燒溫度下延長保溫時間來縮小這種不一致，以減少制品在焙燒質(zhì)量上的差異。(5) 在焙燒過程中制品要逸出揮發(fā)性氣體。在一定的溫度下和有充足的空氣時，揮發(fā)分燃燒而釋放出熱量。這對爐子的熱工過程有較大的影響，在爐子控制上要特別予以考慮。(6) 爐子熱工過程控制的依據(jù)是焙燒溫度曲線，合理的溫度曲線的升溫速度是兩頭快，中間慢。在保證制品加熱

30、安全的前提下盡量縮短加熱時間。本項目所選 18 室環(huán)式焙燒爐其優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（ 1）采取了先進(jìn)的窯爐控制系統(tǒng)，對焙燒曲線精確控制在焙燒過程中，揮發(fā)物熱量若能充分利用，可占總熱量輸入的15%-35%，嚴(yán)格控制好揮發(fā)物的逸出速度和燃燒位置將直接影響焙燒石墨的焙燒質(zhì)量和熱效率，合理控制焙燒曲線對提高環(huán)式焙燒爐的熱效率有積極意義。本項目合理設(shè)計焙燒曲線，利過窯爐控制系統(tǒng)對焙燒溫度、煙氣排放溫度（ 200- 300）、煙氣量。煙氣壓強等都能做到精確控制，有效提高焙燒爐的熱效率。（ 2）預(yù)防爐室內(nèi)火道的空氣滲漏，減少煙氣帶走的化學(xué)熱煙氣帶走的化學(xué)熱占供入熱量的20%以上，主要是出爐煙氣中可燃

31、成分沒有完全燃燒造成的熱損失， 煙氣中的可燃成分主要由 CO、CH4、CmHn等可燃物，產(chǎn)生的原因是天然氣燃燒不充分和產(chǎn)品及填充料在低溫加熱過程中析出的揮發(fā)物。大量煙氣沒有經(jīng)過高溫爐室燃燒就直接進(jìn)入煙道跑掉，充分利用焙燒爐煙氣中的熱量一直是焙燒爐節(jié)能方面的一種重要課題，預(yù)防爐室內(nèi)火道的空氣滲漏，增強對爐室內(nèi)煙氣的利用，可有效減少煙氣帶走的熱能。本項目對窯爐的密封狀態(tài)能夠有效控制，有效減少煙氣的滲漏，減少能量的損失。（3）增強爐體保溫，減少爐體散熱爐體散熱占供入熱量一部分， 爐體散熱主要由爐墻散熱、 爐底散熱和其他散熱等七個方面，爐墻散熱和爐底散熱為爐體散熱的主要方面，采用導(dǎo)熱率低的新型耐火材料

32、砌筑爐體，是減少散熱損失的有效措施。本項目選用爐內(nèi)襯采用聚輕莫來石隔熱磚；焙燒爐從內(nèi)到外第二層為保溫層，采用硅酸鋁纖維保溫棉；第三層為耐火磚，采用重質(zhì)高鋁耐火磚；第四層為表面，采用普通紅磚；爐底采用500mm的鋼筋混凝土基礎(chǔ)，能有效降低爐體的散熱量，提高環(huán)式焙燒爐的熱效率。本項目 6 室環(huán)式爐和 18 室環(huán)式焙燒爐的特點可進(jìn)行對比如下：表 4-16室環(huán)式爐和環(huán)式焙燒爐對比表6 室環(huán)式爐18 室環(huán)式焙燒爐規(guī)格（ mm）13.896*5.23*2.27148.66*20.74*4.766焙燒周期（焙燒加冷卻）620h336h燃料種類天然氣天然氣焙燒單位產(chǎn)品耗能1712.15m3/t945.9m3

33、/t焙燒溫度 / 12501250裝爐方式人工機械操作方式人工自動控制煙氣排放溫度8001000200300熱效率低高環(huán)式焙燒爐的工作原理燃料從焙燒區(qū)中的六個爐室送入并燃燒，成為溫度最高的爐室，完成對生制品焙燒后，高溫廢煙氣并不立即排入煙道，而是在負(fù)壓抽力的作用下依次流經(jīng)預(yù)熱區(qū)的幾個爐室，利用其余熱對生制品進(jìn)行焙燒前的預(yù)熱，在這一過程中，煙氣溫度逐漸降低，從預(yù)熱區(qū)爐室流出后，已無再利用的價值，便經(jīng)連通罩排入煙道。于是焙燒區(qū)和預(yù)熱區(qū)的爐室便構(gòu)成一個火焰系統(tǒng)。冷卻區(qū)爐室是焙燒完的制品通行冷卻的爐室，冷卻制品的空氣由鼓風(fēng)機強制鼓入。冷卻用空氣在流經(jīng)冷卻區(qū)爐室時，與進(jìn)入冷卻溫度高達(dá)1000的制品發(fā)生熱

34、交換，既冷卻了制品，又加熱了自身( 一般可達(dá) 800以上 ) 。然后進(jìn)入焙燒區(qū)爐室供燒料燃燒，起到提高熱利用率和焙燒溫度的目的。預(yù)備區(qū)爐室則分別處于出爐、修爐、裝爐，即待加熱作業(yè)階段。爐子運行一定的間隔時間后，焙燒區(qū)爐室的制品焙燒結(jié)束，停止向其供熱，將燃燒裝置移至預(yù)熱區(qū)爐室。剛才的預(yù)熱區(qū)爐室變?yōu)楸簾齾^(qū)爐室；剛才的焙燒區(qū)爐室進(jìn)入冷卻階段，變?yōu)槔鋮s區(qū)爐室；剛才的預(yù)備區(qū)爐室變?yōu)轭A(yù)熱區(qū)爐室，環(huán)式焙燒爐的運行就是火焰系統(tǒng)按一定的作業(yè)周期這樣周而復(fù)始的循環(huán)。火焰系統(tǒng)預(yù)熱區(qū)、焙燒區(qū)和預(yù)備區(qū)沿環(huán)形路線在逐漸在變換?；鹧嫦到y(tǒng)中的每一個爐室都依次經(jīng)歷煙氣預(yù)熱、焙燒和冷卻階段，然后進(jìn)行預(yù)備作業(yè)。由上可見，環(huán)式焙燒爐

35、的火焰系統(tǒng)是連續(xù)作業(yè)，而單個爐室則是間斷式周期性作業(yè)。一個火焰系統(tǒng)所轄的爐室數(shù)可按生產(chǎn)的具體情況加以調(diào)整，一臺爐可有一個或幾個火焰系統(tǒng)，根據(jù)爐子的產(chǎn)能決定。幾個火焰系統(tǒng)同時運行時，焙燒的作業(yè)周期應(yīng)協(xié)調(diào)一致。環(huán)式焙燒爐的結(jié)構(gòu)敞開式環(huán)式焙燒爐沒有爐蓋，燃料直接在密閉的火道內(nèi)或橫墻的上部通道燃燒?；鸬纼?nèi)設(shè)有折流墻，使燃燒生成的高溫?zé)煔庠诨鸬览镉鼗亓鲃?，并?jīng)橫墻的上部通道流人串連的下一個爐室的火道，在這里再經(jīng)過一次或兩次折流，翻過橫墻又進(jìn)入第三個爐室的火道。依次，煙氣流經(jīng)串連在一起的火焰系統(tǒng)中每一個爐室的火道，完成對料箱內(nèi)的生制品的加熱和焙燒后， 溫度已降至350以下， 最后經(jīng)安裝在橫墻上的煙道排至環(huán)

36、形煙道。敞開式環(huán)式焙燒爐后也設(shè)有煙氣凈化系統(tǒng)，也采用機械排煙，經(jīng)過凈化的煙氣由煙囪排入大氣。1、爐底、側(cè)墻和擋墻砌在爐基礎(chǔ)上的爐底由輕質(zhì)澆注料，保溫磚和耐火磚組成。側(cè)墻為保溫磚，擋墻為耐火磚。爐底和側(cè)墻的保溫磚可防止?fàn)t內(nèi)熱量的散失，并使混凝土基礎(chǔ)表面不超過允許的溫度。2、橫墻 ?橫墻位于爐室之間，上部有與前后火道相對應(yīng)的通道，其頂部有方孔安全鑄鐵座。從這里既可供入燃料燃燒，又可以通過煙道抽出廢煙氣，還可以向冷卻爐室送風(fēng)或抽風(fēng)，以進(jìn)行制品的冷卻。3、火道及料箱?橫墻之間的部分是爐室，由幾條平行的縱向道把爐室分為5 個大小相同的料箱，有6 條火道?；鸬纼?nèi)設(shè)有折流墻，使煙氣在火道內(nèi)按v 形或 w 形

37、做上下曲折的流動。這種流動方式有利于火道內(nèi)的溫度均勻?；鸬辣诘牟糠执u縫要求能夠透氣，以使料箱內(nèi)的制品逸出的揮發(fā)份能夠透過這些磚縫進(jìn)入火道內(nèi)燃燒?；鸬理敳块_有24 個孔，便于供入燃料、測溫、測壓、觀察等操作。有把火道做成整體裝配式的，便于檢修火道時用天車進(jìn)行整體吊裝。這樣既不會影響爐子運轉(zhuǎn)，又便于檢修的作業(yè)環(huán)境得到改善，從而可獲得更好的修爐質(zhì)量?；鹧嫦到y(tǒng)內(nèi)串連爐室的前后火道是彼此相通的，但橫向的各條火道則是彼此獨立的。只有在進(jìn)入煙道后，各條火道的煙氣才混合。4 連通火道 ?連通火道位于爐子端部，是把兩排爐室的火道連接起來的通道。連通火道的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量使煙氣重新分配至各條火道時能夠均勻。5、環(huán)形煙道

38、 ?環(huán)形煙道是安裝在爐子周圍爐子排煙的通道。環(huán)形煙道為鋼煙道，內(nèi)襯為耐火材料，對應(yīng)于每個橫墻設(shè)鑄鐵的煙氣接口，排煙時用煙斗連接橫墻上對應(yīng)每條火道的方孔和環(huán)形煙道上相應(yīng)的煙氣接口，廢煙氣就從火道導(dǎo)入環(huán)形煙道。環(huán)形煙道的出口接煙氣凈化系統(tǒng)。6、燃燒裝置 ?敞開環(huán)式焙燒爐一般采用氣體燃料，以便于移動的燃燒架對爐子供熱。燃燒架用軟管和安裝于爐兩側(cè)的燃料管連接，通過橫墻口的方孔或火道上的燃燒口向爐子送入燃料。燃燒架的天然氣管道應(yīng)設(shè)吹洗清掃裝置。對燃料量的控制有手動和自動兩種方式，自動的方式可以達(dá)到準(zhǔn)確控制火道溫度、節(jié)約燃料的目的。7、煙斗 ?煙斗是用于爐室排煙的可以移動的裝置。用煙斗把要排煙的爐室和環(huán)形

39、煙道連接起來，就能將爐室的廢氣引導(dǎo)至環(huán)形煙道內(nèi)。煙斗上設(shè)有測溫測壓裝置，根據(jù)爐室調(diào)溫的要求，用手動或自動的方式調(diào)節(jié)煙斗總管或支管上的蝶閥，就能控制火道的負(fù)壓。8、冷卻裝置 ?無蓋爐對焙燒后的制品采用強制冷卻方式，有鼓風(fēng)和抽風(fēng)兩種冷卻裝置，鼓進(jìn)的冷空氣在冷卻制品的過程中被加熱，其中一部分進(jìn)入高溫爐室助燃，另一部分隨抽風(fēng)冷卻裝置抽進(jìn)爐內(nèi)的空氣一起被排入車間，由于是鼓風(fēng)和抽風(fēng)兩臺冷卻裝置同時運作，所以有一個風(fēng)壓平衡問題。一方面要選擇好兩臺裝置的作業(yè)位置，另一方面裝置的風(fēng)量風(fēng)壓也可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整。技術(shù)支持國內(nèi)外燃?xì)猸h(huán)式焙燒爐制造技術(shù)和節(jié)能技術(shù)成熟。節(jié)能減排技術(shù)的研發(fā)和節(jié)能工程改造技術(shù)在不斷進(jìn)步，節(jié)

40、能技術(shù)有非常大的上升空間。本次改造的環(huán)式焙燒爐由專業(yè)窯爐設(shè)計公司特別設(shè)計定做，該公司有著數(shù)十年窯爐設(shè)計制作經(jīng)驗，并且為多家企業(yè)設(shè)計過此類窯爐，經(jīng)過實踐證明節(jié)能效果好，獲得同行業(yè)的贊同。本項目控制系統(tǒng)技術(shù)采用北京西瑪通科技有限公司的控制系統(tǒng)技術(shù)，該公司自1998年成立以來，與美國CIMA集團(tuán)公司進(jìn)行技術(shù)合作，采用國外先進(jìn)PLC控制系統(tǒng)和DCS控制系統(tǒng)，依托強大的技術(shù)力量和認(rèn)真負(fù)責(zé)的施工安裝隊伍，根據(jù)用戶要求和工程需要，進(jìn)行自控系統(tǒng)的設(shè)計、咨詢、軟件編制、前期組態(tài)、安裝及現(xiàn)場測試、培訓(xùn)及維護(hù)，采用先進(jìn)的軟硬件技術(shù)，結(jié)構(gòu)靈活、安全可靠、安裝便利、維護(hù)簡單、大幅度節(jié)約使用成本，經(jīng)過大量的工程實踐證明，

41、該公司設(shè)計的控制系統(tǒng)運用于高純石墨焙燒具有良好的效果。本項目有先進(jìn)節(jié)能技術(shù)及優(yōu)秀的設(shè)計施工團(tuán)隊支撐，可以保證項目建成后節(jié)能目標(biāo)的實現(xiàn)。5.2建設(shè)方案工程方案根據(jù)公司現(xiàn)有的廠房、設(shè)備及基礎(chǔ)設(shè)施條件，新建焙燒廠房與倉庫，拆除原來的4 座 6 室環(huán)式爐，改造為1 座先進(jìn)的 18 室環(huán)式焙燒爐，并建設(shè) 1 座 18 室環(huán)式焙燒爐所需的建筑，并配套生產(chǎn)需要的行車。改造后的1 座 18 室環(huán)式焙燒爐總長49660 毫米，內(nèi)空長 48660 毫米，水泥墻厚 500毫米，總寬 21740 毫米，內(nèi)寬20740 毫米，爐深 4766 毫米，其中包括基礎(chǔ)厚度500 毫米。爐子分為18 室，每一室有五個爐膛，一共有

42、90 個爐膛，每個爐膛的尺寸為廠4043毫米，寬1170毫米，高4600毫米。18室燃?xì)猸h(huán)式焙燒爐配備50 米煙囪，煙囪直徑為5500毫米，深2350毫米，包括800 毫米基礎(chǔ)。設(shè)計原則1、本著先進(jìn)、可靠、靈活、節(jié)能、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、環(huán)保達(dá)標(biāo)、安全可靠的原則、設(shè)計窯爐結(jié)構(gòu)及其工作系統(tǒng)；2、根據(jù)石墨產(chǎn)品的焙燒工藝要求及特點，保證產(chǎn)品的質(zhì)量及其它理化性能；3、窯爐建造符合中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)窯爐施工及驗收規(guī)范和窯爐施工企業(yè)內(nèi)部執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)；4、對整個窯爐系統(tǒng)進(jìn)行精心設(shè)計、合理選材、 認(rèn)真施工、 嚴(yán)格驗收、細(xì)心調(diào)試；5、綜合在國內(nèi)同類窯爐成功經(jīng)驗和先進(jìn)技術(shù)，對本環(huán)式焙燒爐工程進(jìn)行設(shè)計和施工；6、結(jié)合在有關(guān)權(quán)威單位鑒定的窯爐節(jié)能技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，在達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平的基礎(chǔ)上，對窯爐進(jìn)行綜合設(shè)計。環(huán)式焙燒爐特點：（ 1） 環(huán)式焙燒爐一共有18 室，每室分為5 個爐膛；（ 2） 環(huán)式焙燒爐爐頂采用平頂；（ 3） 環(huán)式焙燒爐煙氣先在內(nèi)部流動， 降低到一定和溫度后排煙采用管道排煙結(jié)構(gòu)，經(jīng)過除塵裝置，再通過50 米高煙囪排放到大氣；（ 4） 采用天然氣調(diào)溫高速燒咀： 使窯內(nèi)熱氣流充分?jǐn)嚢瑁?以達(dá)到減少溫差的要求；（ 5） 助燃風(fēng)經(jīng)煙氣高效