石墨化炉节能增产改进技术方案
提高窑产量,降低煤电耗的几项优化措施
公司是2003年由天津院设计的一条5000t∕d熟料生产线，并配套了9Mw纯低温余热发电项目。
石灰石采用两套锤式破碎机，生料粉磨是两条。
4.6mX(10+3.5)m中卸式烘干磨，烧成系统是。
4.8mX72m窑外预热分解系统，煤粉制备采用ZGM立磨系统。
这几年来，公司通过采取精细化管理，重点攻关技术瓶颈，优化完善工艺操作，设备维护全员化，找差距、定目标、寻方法、细管理，经过多年的努力，熟料产量提升了约500t∕d,煤耗下降了约8kg∕t,综合电耗下降了约8kWh∕t,各项指标取得了一定进步。
1、提升窑产量和寻找经济产量生产线是天津院5000t∕d窑型第一代产品，设计时产量富余能力不强，只有在窑产量有了提升空间，才能摸索到最经济产量，才是煤电消耗降低的基础和前提，紧紧围绕这个主线并落实到整个工作始终，原来产量在58001/d左右，优化后现产量能稳定达到6300t∕d左右，最高时能达到6500t∕d,经济运行产量是6100~6300t/d.具体措施是：(1)通过篦冷机用风系统调整，重点增加固定板和一室的面积，对一段风机部分进行调整，主要是增加风量，风压略为提高，来为窑提产提供煤粉燃烧充足的氧气。
(2)调整窑尾烟室相关尺寸。
通过2014年及2015年对预热器进行升级改造，重点是对后窑口、烟室拱形、烟室缩口尺寸进行放大(放大后分别是3.7m、2.44m、2.55m),确保了炉内供氧充足，并做到低阻供氧，同时延长气体停留时间，确保提产后入窑物料分解率达到95%以上。
(3)2014年通过对分解炉加高一钵和2015年对三次风管双进风改成单进风，将分解炉喷煤管位置降低到分解炉锥部，增加气体和物料在炉风停留时间，确保了炉内风煤料最佳配合，分解炉和C5,出口温度分布更趋合理。
(4)在满足了窑、炉供氧需求，同时对预热器各级旋风筒进风蜗壳加大面积，降低系统阻力，使系统内各处风速达到合理匹配，并为提高窑系统产量所需总风量创造了条件。
如何更好的降低电炉电极消耗、改进石墨电极质量？
如何更好的降低电炉电极消耗、改进石墨电极质量？石墨电极主要应用在冶炼电炉中作为导电材料领域，石墨电极材料与其他导电材料相比其最大优点在于其具有良好的导电导热性能和韧性，能够抵抗较大电流的冲击，而且在高温下不软化也不熔化等特点，因而被广泛应用于高温电炉炼钢领域。
炼钢电弧炉上以它为导电材料，通过弧光放电将热能传递到炉料上将废钢熔化。
近些年，电炉钢在钢总产量中的比例逐年提高，现已超过40%，其产量由2000年的1457万t迅速增长为2005年的4179万t，其生产所需石墨电极为190万t/，年。
电极消耗成本一般约占总成本15%一30%，而目前我国电极消耗量很高，大钢厂的石墨电极用量约100万t//年。
中国电炉大型化及用电极量的发展势头会随着我国宏观经济持续走强及钢铁工业的迅猛发展会越来越快。
因而，降低电极消耗改进石墨电极质量的研究是电炉冶金专家及企业亟待解决的突出问。
因此，探索研究电极消耗机理，降低电极消耗的有效措施、努力降低生产成本，已成为电弧炉炼钢成本、节约能源的重要方面。
特别是在钢铁工业极速发展的今天，电弧炉炼钢的迅速发展，其对电极的需求量也日益增大。
但由于资金、能源、生产技术等条件的限制，石墨碳素制品的发展目前尚难满足电弧炉炼钢生产的特殊需要，电极消耗指标与国外仍有相当的差距，质量不高，供求矛盾比较突出。
如国内大型钢厂其超高功率电弧炉所使用的电极多数从日本等国进口，因而降低电极消耗已成为电炉炼钢企业需要考虑的重要课题之一，是节省能源，充分贯彻我国新时期所提出的国家发展“十一五规划”对钢铁企业节能降耗的要求，更是降低电炉钢生产成本、提高经济效益、提升企业核心竞争力的重要途径。
电极是短网的最后一部分，它通过二根连接起的石墨化电极的末端产生强烈的电弧熔化炉。
料和加热钢液，即电极是把电能转化为热能的中心枢纽，电极工作时要受到高温，炉气氧化以及塌料撞击等作用，尤其是两根电极连接处，要比其它地方电阻大、导电系数低，易脱扣、氧化、脱落、折断，因而造成电极的极大消耗，而且延长了冶炼时间，降低了生产率。
负极材料石墨化技术要点及改善方向
负极材料石墨化工艺不足及改善方向
改善方向及建议：
4、箱体炉兼具艾奇逊炉与内串炉的优点又规避了缺点，推荐 箱体炉作为未来负极材料石墨化的主要炉型，但须对其品 质不稳定的缺点加以关注并重点研究，建议炉型设计小型 化，变压器选取15000KVA~17000KVA，寻求石墨化品质 与石墨化效率的最佳契合点。
三种石墨化方式的特点及不足：
1、艾奇逊炉生产周期长，冷却慢，效率不高； 2、艾奇逊炉平均每1吨主料需要约3~4吨辅料进行生产，这些
辅料多为煅后石油焦，出炉后作为增碳剂售出，另一部分 返炉使用，然而增碳剂的市场增量无法跟上锂电池市场的 飞速发展，增碳剂市场趋于饱和时，辅料处理将变成一大 难题；
3、内串炉生产周期短，电能利用率高，但是装炉量小，坩埚 成本高；
送电——功率曲线的选择
要求： ①根据炉内主/辅料、坩埚的不同选取不同升温曲线； ②炉内主/辅料挥发分较高时，选取较慢的升温曲线； ③炉内主料/辅料灰分较高时，须延长高功率时长。
高效快捷安全
电能充分利用
炉内物料从室温逐步升温至 石墨化温度，且高温区 扩散至全炉需要一定的 时间，如何让送电功率 曲线匹配这个升温曲线， 这是一个永恒的行业研 究方向。
冷却出炉——表皮料处理
由于表皮料在指标上与合格的负极材料相差太大（粒度、振实、 比表、形貌、成分等差异显著），为确保负极材料品质， 可在出炉后出粉前，打掉1~5公分直至物料表面光滑，取 出的表皮料另行处理。
目录
1. 前言
2. 装炉
3. 送电
4.冷却出炉
5.不足及改善方向
6.结束语
28
负极材料石墨化工艺不足及改善方向
但块料由于形状各异，堆积摆放方 式也不同，给炉阻和炉温带来 了不稳定的因素，因此艾奇逊 炉需要注意装块料的方式和位 置（装在高温区）。
卧式高温石墨化炉的设计方案
中频感应加热。发热体为卧式整体石墨件，考虑到石墨碳毡经过多次使用会有损耗、下 沉等问题，石墨发热体底部采用了 16 点三段式专利支撑柱用来解决发热体下沉导致的石墨碳
福禄克 endurance
套
1
7
控温仪表
FP93-4I-90-0050
套
1
真空泵
2X-70A
台
1
真空阀
GI-80
只
2
8
真空 系统
进排气阀 破空阀 安全装置
GM-10 GM-10 DN100-0.004MPa
只
4
只
2
套
2
真空计
绝压变送器 KD41
只
2
真空波纹管 DN80
9
炉体 L
DN1830
套
2
台
2
10
三、NTG-SML-600W 卧式高温石墨化炉主要技术参数
1. 最高温度：3000 ℃,工作温度：RT～2900 ℃ 2. 高温区尺寸：600mm宽×600mm高×1600mm长，高温区容积：576升 3. 加热方式：中频感应加热（KGPS） 4. 测温方式：进口红外测温仪，测温范围为1000 ℃～3200 ℃，精度：±0.75%FS 5. 控制方式：进口温控仪，单回路单点智能控制，PID参数自整定，精度：±0.3%FS
测温元件采用高性能双色红外测温仪。温度控制采用独立控制柜，所有控制均位于同一 面板上，操作方便，并配有中文标识。
4.4、冷却系统介绍： NTG-SML-600W卧式高温石墨化炉在系统设计时充分考虑了设备的可靠性和连续长时间运
箱式炉石墨化技术原理
箱式炉石墨化技术原理箱式炉石墨化技术是一种将固体碳原料如煤、焦炭、木炭等加热至高温下，使其结构发生变化，生成石墨的技术。
其原理如下：1. 加热：将固体碳原料放入箱式炉中，通过供热装置加热至高温（通常超过2000℃）。
2. 碳原料反应：在高温下，碳原料开始发生化学反应，碳原子之间的键破裂并重新组合，形成结晶形态的石墨。
3. 结晶形态：石墨是由六方晶系的层状结构组成，每一层由碳原子通过共价键相连。
在箱式炉中，由于高温和适宜的反应条件，碳原料逐渐转变为石墨结构。
4. 冷却：石墨形成后，将其从高温环境中取出，并进行冷却。
在冷却的过程中，石墨分子开始重新排列和结晶，形成块状石墨。
5. 石墨提纯：从冷却后的块状石墨中，可以进行进一步的提纯工艺，以去除其中的杂质和气体，得到纯度更高的石墨产品。
总之，箱式炉石墨化技术通过高温加热碳原料，使其发生结构变化，生成石墨。
其过程中，碳原料经历碳原子键的破裂和重新组合，形成结晶形态的石墨，并通过冷却和提纯工艺得到纯度更高的石墨产品。
箱式炉石墨化技术还可以进一步细分为两种主要类型：高温石墨化和超高温石墨化。
1. 高温石墨化：高温石墨化技术通常在1500℃到3000℃的温度范围内进行。
在高温环境下，碳原料发生结构变化，形成石墨。
这种技术适用于冶金、电力、化工等行业，用于生产高纯度石墨、石墨电极、石墨粉等产品。
2. 超高温石墨化：超高温石墨化技术在3000℃以上的超高温环境下进行。
超高温可以加速碳原料的结构变化和石墨化过程，从而获得高品质的石墨产品。
这种技术适用于航空航天、核能等高端领域，用于制造石墨陶瓷、石墨碳化物等高性能材料。
箱式炉石墨化技术具有以下优点：1. 温度控制精准：箱式炉设备通常配备先进的温度控制系统，能够精确控制炉膛温度，保证石墨化过程的稳定性和高品质。
2. 环境友好：箱式炉石墨化技术采用封闭式加热环境，减少了碳原料的氧化和损失，同时也减少了环境污染。
3. 生产效率高：箱式炉设备结构简单，易于维护和操作。
提高加热炉热效率的两项技改措施
二 、技改措施
11 耐火纤维喷涂的应用
当前 ,耐火纤维以其密度低 、导热系数小 、热稳定性好 、抗热
振性强等优良特性 ,已广泛应用于冶金 、石油 、化工 、机械 、电子 、
建筑 、轻工等行业 ,是耐火 、保温 、隔热 、隔音 、防火的优选材料 。
目前 ,国内耐火纤维的应用是将其二次制品 ,如毡 、毯 、预制
能涂料 ,是近几年应用较广的一种新型节能材料 ,其主要成分见
表 3 。可应用于加热炉炉窑内衬耐火砖和耐火纤维隔热材料的
表面上 ,具有抗热振和抗剥落 、增强炉壁抗气流冲刷性能 ,和延
长炉衬寿命 、提高热效率 、降低单位产品能耗的特性及作用 。其
主要技术指标见表 4 。
表 3 涂料组分 (按重量计)
%
从表 6 中可以看出 ,喷涂 HT - 1 涂料后 ,在处理量 、加热介 质相同的情况下 ,炉膛平均温度下降了 20 ℃,从而降低了燃料 消耗 ,达到了节能目的 。另外 ,从喷涂前后的平均单耗也可以看 出其节能效果 ,见表 7 。根据表 7 可知月平均单耗由 29187kg(标 油)Πt 下降到 28184kg(标油)Πt ,下降了 1103kg (标油)Πt ,下降幅度 为 314 %。如果装置处理量按 80 万 tΠa 考虑 (因有二台炉子并联 运行 ,故单台炉子的处理量为 40 万 tΠa) ,燃料价格按 400 元Πt 计 算 ,这台炉子每年可节约 16148 万元 ,减去 51544 万元的投资 ,一 年可产生 101936 万元的经济效益 ,相当可观 。
量 ,炉膛中氧含量从
炉墙外壁检测点 温度 ℃
12 %降至目前的6 %以
破损处
200
下 ,炉膛明亮 ,燃烧情况 改造前
最高处
高产汽率副产蒸汽石墨二合一合成炉的应用与改进
。
一 业的发展 。其后五十年代法国更将 ＨＣ１合成一 冷却一 ８月在滨化一次点火成功 ，１１小时蒸汽压 力 Ｏ．３ＭＰａ，
＃ Ｉ
吸收三台设备合并成一台设备 （我 国称三合一炉 ）， 考核时 到 ０．５ＭＰａ，后 因现场需 要改 副产热 水 ，该 炉
更大大精减 了流程 ，而且可以不输入吸收水 ，仅完成 是 由石 墨炉筒上的石墨换热块 段取热副产蒸汽 ，为国
但 实际生 产 中因合 成气 中所 含水份 冷凝 并生 成盐 酸 蒸汽三合一炉 ，由下段钢 管炉筒段取热副产蒸汽 ，可
后会 腐蚀钢炉筒 使寿 命减短 ，因而 １９４２年美 国开发 产 出 ０．８～ １．５ＭＰａ蒸 汽 。国产首 台副 产蒸汽 二 合一
了耐 盐酸 卓越 的石 墨 ＨＣ１合成 炉后 ，促进 了盐酸 工 炉 （下点 火炉 ）由 山剑石 墨公 司设 、制 ，于 ２００２年
＜ ０．５ＭＰａ的水 蒸汽 ，不但 实现 了余热 回收利用 ，而 容易被 冷凝酸 腐蚀 ，故使用寿命普 遍偏短 ；
且节省 了冷 却水 的消耗。其后 德 国 ＳＧＬ公司开发 了
（２）采用下 点火 结构时 ，除 山剑开发 的二合一
石墨冷却换热块在上 ，石墨 合成炉 筒在 下的下点火二 炉外 ，其余在合成炉筒上的石墨换热块 ，都在 中心部
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附表 典 型两段 取热 副产蒸汽二合一炉截 面产 能、产 汽 率
力 。也欢迎需要此压力蒸汽的用户与我们共同开发 ； （２） 已研 发 了可 副 产 两 个压 力级 别 蒸 汽 （如
艾奇逊石墨化炉的节能
略谈艾契逊石墨化炉的节能曹君虎(兰州海龙新材料科技股份有限公司，甘肃兰州，730084)前言碳----石墨制品的生产需要消耗大量的能源，能耗的费用约占炭素制品生产成本的30％～40％。
而炭素生产过程中的石墨化工序，又是能源消耗的大户，其电耗要占制品生产总电耗的70％左右。
据有关资料介绍，石墨化温度达到3000K时，1吨焙烧品的石墨化理论电耗为1360kwh。
目前国内炭素制品生产石墨化电耗通常是4000～5500 kwh／t，是理论电耗的3～4倍。
因此降低炭素生产石墨化电耗一直是工程技术人员十分重视的研究课题，也是炭素制品生产企业降低成本，提高效益的关键所在。
石墨化炉是炭素制品生产的关键设备之一，也是耗能最大的设备之一。
自从1895年，艾奇逊在美国获得了一个关于生产石墨制品的专利以来，以艾奇逊原则为基础的艾奇逊式电阻炉广泛应用于碳--石墨制品的石墨化生产，虽然这种方法具有设备简单，操作方便的优点，但其通电周期长，热效率也很低，仅有30％左右，制品的石墨化电耗高，和艾奇逊石墨化炉相比，内热串接石墨化炉的主要优点有：(1)加热温升快，从开始通电至达到石墨化高温只需7—16小时；(2)电耗低，以同样品种，同一规格制品作比较，每吨石墨化品的耗电量比艾奇逊石墨化炉节省30％左右；(3)制品石墨化程度均匀；(4)不用电阻料，降低了生产成本。
显然，内热串接石墨化炉的许多优点是艾契逊石墨化炉无法比拟的，虽然目前国内也有企业采用内热串接石墨化工艺生产碳一石墨制品，但内热串接石墨化炉现在还不能完全取代艾契逊石墨化炉，艾奇逊石墨化炉仍然是碳---石墨制品生产的主要热工设备之一。
因此，充分发挥艾奇逊石墨化炉的潜力，降低其石墨化生产过程中的能源消耗，对于炭素制品生产企业来说，也是降低生产成本，提高经济效益的有效手段之一。
1 艾奇逊石墨化炉的能量平衡由于奇契逊石墨化炉是现行炭素工业石墨化生产的主要炉型，弄清楚艾契逊石墨化炉的电热效率和能量平衡，对于碳一石墨制品的石墨化生产和石墨化炉的节能有着十分重要的作用。