内热式转炉的结构及工艺

张广禄

（中国北京国际经济合作公司，北京100029）

 

摘要：介绍内热式转炉的结构及工艺，并与立式斯列普炉优缺点进行比较。

 

关键词：内热式转炉；立式斯列普炉

 

    据不完全统计，目前国内大大小小的立式斯列普炉不下100座，而且还在有继续扩大的趋势，可以毫不夸张地讲，立式斯列普炉在中国活性炭生产领域占有很大份额。但是在国外，内热式转炉是一种很普遍的生产活性炭的炉型。以斯里兰卡为例，6家生产活性炭的工厂，有5家采用转炉生产工艺，仅北林公司采用立式斯列普炉，而现在也有了两台转炉，据报道美国、英国、日本等国家也大部分采用转炉或耙式炉，很少采用立式炉。北林公司自1997年新建两台年产1000t的转炉以来，成为外电报道的具有立式斯普炉和转炉两种炉型生产活性炭的工厂。通过几年来的使用发现，转炉正在逐渐取代立式炉霸主的地位。转炉的一些优点正在扩大，而斯列普炉的一些缺点也日见显著。

 

    众所周知，斯列普炉具有产量大、质量控制稳定、操作容易、维修简便等优点，但是其缺点也影响了它的使用和推广。如1、对进炉原料的粉末和杂质（砂子石子或其它杂物）有很高要求，粉末多容易造成活化炉水平蒸汽通道堵塞，砂子多容易熔化结瘤堵塞活化炉垂直料道。有些工厂由于原料控制不好，仅使用两年左右就无法再使用了；2、每使用3—4年，则需要大修一次，费用高，停工时间长；3、建炉成本大，所需要资金多，回收期长，一般中小企业不适合。

 

    对比转炉，则有许多优点是立式斯列普炉所不及的，立式斯列普炉的缺点正是转炉的优点。转炉对原料没有那么高的要求，粒度小也没有关系；转炉无需大修，因为转速低，转动部件磨损很小，可以使用很长时间；而且转炉投资少，见效快，适合小型企业。

 

    转炉主要可分为炉头，筒体，转动部分，倾斜调整及支座部分，测温装置，耐火砖，前后密封，出料部分，炉尾集尘室，烟道调节阀门和烟囱等部分。下面分别介绍转炉的各主要结构。

 

1炉头

 

    转炉的炉头是一个很重要的部位，在炉头上固定有重油燃烧器，用来为转炉提供热能，以便达到工艺所需要的活化温度，当然作为供应热能来讲，也可以使用管道煤气、天然气或柴油等，主要取决于哪一种燃料既方便又价格低廉。在炉头上配有进料管，联结加料装置源源不断供给原料。在炉头固定有进炉蒸汽管，蒸汽管是一个直径6.6cm、长约8m的特殊不锈钢管，在管壁的各个不同方向开有出汽孔。在炉头需要有配风孔，通过进炉的空气调节炉内各点的温度。在炉头还设计有看火孔、热电偶等。

 

2筒体

 

    转炉的筒体是由优质锅炉钢板焊接而成。为防止耐火砖在炉内整体轴向滑动，筒体应设计止滑装置。为了增加物料在炉内的搅拌作用，应该考虑增加搅拌装置。用以增强物料在炉内的搅拌，以提高活化效果和使物料活化更加均匀。因物料旋转相互搅拌的作用，转炉生产出来的活性炭从表面形状上看，要比立式斯列普炉的产品好，没有那么尖棱尖角，特别适合于黄金提炼。

 

3转动部分

 

    转动部分是由电磁调速电机、联轴器、圆柱齿轮减速器、主动小齿轮和被动大齿轮组成。电磁调速电机通过专门的速度控制系统，实现恒转无级调速。转炉的转速是控制活性炭成品吸附值的一个重要参数。通常一般控制在1—7r/min。在联轴器上安装有特制的手动转动装置，一旦较长时间断电时，为防止处于高温的转炉长时间停留在一个方向而引起筒体变形，所以有必要用人工盘动转炉。

 

4倾斜调整及支座部分

 

    为便于物料从炉头流向炉尾，转炉设计有3%的倾斜度。同时一定要保证4个托轮与筒体滚轮平行接触，接触面不得小于95%。根据转炉的工作温度，滚轮与固定于筒体的鞍式支座要留有膨胀的间隙。除了轴向的热胀冷缩外，转炉在运行时不可避免地还要有纵向的膨胀运动，为保证其运动仅在一个合理的范围内移动，在转炉后滚轮部设计有止推轮。

 

5测温装置

 

    为了有效测量转炉温度，以便控制转炉在最佳工艺条件下工作，在炉前炉中炉尾分别安装有热电偶测温装置，每个热电偶的导线由环绕在筒体的两条铜带传送出来，铜带的固定与筒体是绝缘的，在转炉外面有炭刷接触铜带传送的信号，信号通过变换最后显示在仪表上。

 

6转炉密封

 

    密封是设计转炉的一项重要工作，由于在活化时会产生大量的一氧化碳，同时也防止密封不严进入炉内大量空气，因此对转炉的密封要有较高的要求。转炉直径大温度高，这对密封设计都是一个难题，采用石墨作为密封主体，因为石墨具有很好的密封效果，又能耐高温。在正常情况下，一套密封装置使用2年没有问题。

 

7耐火砖

 

    由于转炉内的活化温度在850—900⁰C之间，所以做好隔热措施是很重要的。一方面要尽力保护里面的热量少损失，这样可以增加活化得率，另外减少热量散失，对转炉的工作操作环境有利。一般要求转炉外壁温度在60⁰C左右为宜。转炉的隔热措施主要采用方式有耐热混凝土、硅藻土轻体保温砖和耐火砖，在砌筑中要注意保持合理的伸缩缝。为防止耐火砖在转炉内整体滑动，在转炉内要考虑固定装置。

 

8冷却及出料系统

 

    物料在转炉内的温度很高，直接出来接触空气会产生剧烈的燃烧，因此必须有良好的冷却系统，使出来的物料温度在50⁰C左右。出料装置是由翻板、联结轴、拉簧，小滑轮及支架组成。调节支架的高度或角度可以增加或减少翻板阀门的开启程度，用来调整下料量。转炉与斯列普炉不同的一点是很容易在炉内形成大石块。这主要是由于物料以及物料中的杂质象砂子石子，在高温中混合搅拌，有些熔点低的物质开始熔化，把这些物质粘结在一起逐渐形成更大的结瘤。所以在正常出料装置以外，要考虑设计有排除大石块装置。当然如果操作不当，炉内有特大石块形成时，则只有停炉降温把石块取出来。我们在生产中发现最大的石块直径约300mm，重达23kg，石块呈椰圆形状。

 

9炉尾（集尘室）

 

    炉尾也可以称集尘室，是与炉头相对称的。它的作用主要是让炉内产生的烟气减速，并把携带的粉尘及部分小颗粒炭降落在集尘室。同时它的另一个作用是用来补偿转炉的热胀冷缩作用，集尘室固定在地面的轨道上，它可以纵向移动。在集尘室也装有看火孔测压点及热电偶等。

 

10烟道阀门及烟囱

 

    为了控制炉内的压力在一定的范围内，需要在炉尾与烟囱之间安装烟道调节阀门，通过烟囱的抽力来调整炉内的压力。烟囱是由钢板焊接而成，直径450mm，高度25m。转炉的尾气温度通常都比较高，一般在400⁰C以上，可以联结一个废热锅炉，产生的蒸气供应转炉活化用。只有当回收系统出现故障时，尾气才从烟囱直接排走。

 

    通过3年多的使用实践，我们逐渐摸索出一套转炉的生产工艺，对转炉的一些特性也有所了解。实际上，转炉也并不是任何时候都需要补充热源的，当操作状态稳定时，很长一段时间不需要补充热源，只有当活化温度低、炉内可燃气体又不能满足要求时，才需要补充一定的热源。同时由于物料随时在转炉内转动和翻动，因此物料和水蒸气接触得十分充分，所以活化质量相当均匀。

 

    总的来看，转炉生产活性炭的成本要比斯列普炉低，但它的操作不如斯列普炉简单易调，有时不容易控制。斯列普炉一般每一个班次检测样品就可以控制质量了，但是转炉则至少每两个小时就要检测一次质量，有时操作不当吸附值会波动很大。斯列普炉的日常维修保养工作很少，而转炉的维修保养要多一些，同时转炉的用电量要远远大于斯列普炉。

 

    总之，斯列普炉和转炉各有各的优缺点，每个工厂选哪种炉型应该根据自己的具体情况以及今后活性炭市场的发展情况来决定。