本發明涉及一種焙燒爐，尤其涉及一種炭素行業用于鋁用預焙陽極、陰極、電極等炭素制品焙燒加熱用的焙燒爐及焙燒方法。

背景技術：
在炭素行業，用于炭素制品焙燒的主要設備包括敞開式環式焙燒爐、帶蓋式環式焙燒爐、隧道窯和車底爐。其中敞開式環式焙燒爐主要用于預焙陽極的焙燒，少數用于電極和陰極的焙燒；帶蓋式環式焙燒爐主要用于電極和陰極的焙燒；隧道窯主要用于電極和特種碳素制品的二次焙燒；車底爐主要用于電極和陰極的焙燒。以上幾種焙燒爐都有各自的特點：

（1）敞開式環式焙燒爐具有產量大、操作簡單、能耗相對較低的特點。

（2）帶蓋式環式焙燒爐具有產品適應性強、升溫速率慢的特點，但該爐存在能耗水平較高、產品溫差大等缺點。

（3）隧道窯一般焙燒溫度在900~1000℃左右，制品溫度均勻性好，但終溫水平低，只適合于炭素制品的二次焙燒。

（4）車底式爐具有溫度控制精確，爐內溫度均勻的特點，但該爐能耗水平非常高，經濟性較差。

因此在炭素制品的焙燒設備選擇上一般選用敞開式環式焙燒爐或帶蓋式環式焙燒爐，但這兩種設備主要存在以下不足：

（1）環式焙燒爐屬于一個周期性加熱設備，在焙燒過程中，爐體所有耐火材料也會經歷整個焙燒過程的升溫和冷卻，因此大量的熱量將用來加熱爐體耐火材料，而爐體的蓄熱量是無效熱，造成焙燒爐的熱效率只有30%左右，相對較低。

（2）根據環式焙燒爐的生產工藝要求，需要設置出爐爐室、裝爐爐室、維護爐室和密封爐室等，而這些爐室占整個爐室數量的1/3左右，造成大量的爐體耐火材料閑置，這也是環式燒爐耐火材料投資成本高、占地面積大的主要原因。

技術實現要素：

本發明是為了解決上述問題而提出的一種焙燒爐及焙燒方法，目的是改變現有焙燒爐爐體材料在焙燒過程中需大量蓄熱的加熱方式，降低炭素制品焙燒過程的能耗水平，同時減小焙燒車間占地面積，減少爐體耐火材料使用量，從而降低焙燒爐的建設投資成本，實現產品生產成本的大幅降低。

為達上述目的本發明一種焙燒爐，至少由一個單元構成，每個單元有四個料箱和四條火道，四個料箱呈“田”字形分布，每豎排兩個料箱兩側各設置一條火道，第個單元共四條火道。

料箱和火道之間為料箱壁，料箱壁由耐火磚砌筑，耐火磚砌筑時砌有立縫，料箱壁厚80~100mm，耐火磚耐溫1300℃~1400℃。

在料箱的底部設有水冷套，水冷套的下方設有出塊機。

水冷套為夾套結構，夾層中為冷卻水流動空間，內部為高溫焙燒制品和填充料流動空間，通過冷卻水的間接傳熱方式將焙燒制品冷卻至出爐所需的溫度。

火道為十層，第一層火道在頂部，第十層火道在底部，相鄰的火道通過火道墻隔開，每層火道墻的端部設有折流孔，折流孔交錯設置。

第一層火道出口與集合煙道連通，集合煙道與煙道總管連通。

第八到第十層火道的前后墻上設有外加燒嘴和熱電偶插入孔。

第一層火道至第七層火道的后墻上設有火道觀察孔。

火道的下方設有空氣預熱通道。

空氣預熱通道始于焙燒爐一側，在爐體內部延伸至焙燒爐另一側再折回至第十層火道入口處。

第一層火道與第二層火道之間后墻的火道觀察孔內設置有拉板磚。

每個單元的爐頂設置有爐蓋。

每個單元爐體的四周、頂部、底部均設置有耐火及保溫材料，由里往外分別為特種耐火磚、隔熱耐火磚，耐火粘土磚、保溫磚、紅磚以及外層保溫涂料。

爐體外表面在50~80℃。

一種焙燒爐的焙燒方法，制品生坯從爐頂加入料箱，生坯制品與料箱之間采用填充料進行填充，料箱中的物料通過自身重力由上而下運動，在下降過程中升溫并經高溫焙燒后進入水冷套冷卻后由出塊機排出，完成整個制品的焙燒過程；火道內氣體通過外加燃料形成的高溫煙氣由下至上流動，并與焙燒過程中生坯制品析出的揮發物質燃燒，煙氣的熱量用于加熱料箱內物料，焙燒制品與高溫煙氣呈逆流間接加熱方式，換熱后的煙氣經第一層火道進入集合煙道排入煙氣處理系統。

每隔20~30個小時從爐底排出一層已焙燒完的制品和填充料，并從料箱入口加入一層未焙燒爐生坯制品和填充料。

水冷套將制品冷卻至95-105℃。

煙氣處理系統為各條火道提供負壓。

本發明具有以下優點：

1、改變了現有環式焙燒爐耐火材料需周期性蓄熱的缺點，提高了焙燒爐的熱效率，降低焙燒過程的能耗水平，減小了焙燒過程生產成本。

2、原有環式焙燒爐屬于周期性加熱過程，耐火材料在冷熱的交替使用過程中，其使用壽命將受到極大的限制，新型焙燒爐屬于穩定的生產過程，耐火材料使用溫度穩定，爐體使用壽命將大大延長。

3、提高了爐體耐火材料的利用效率，焙燒制品從入爐、加熱及出爐均為連續操作，不需要設置出爐和裝爐爐室，單位產量所需配置的耐火材料量大大降低，降低了焙燒爐的投資成本。

4、料箱內制品和火道內高溫煙氣呈逆流運行方式，火道和料箱高溫和低溫區呈相同的變化趨勢，并且通過火道內測溫熱電偶和負壓的控制，能保證火道從下至上呈較好的溫度分布，使得料箱內制品具有可控的升溫速率，保證產品質量。

圖中：1、料箱；2、制品生坯；3、填充料；4、爐蓋；5、火道；6、拉板磚；7、觀察孔；8、外加燒嘴和熱電偶插入孔；9、集合煙道；10、煙道總管；11、空氣預熱通道；12、水冷套；13、焙燒制品；14、出塊機；15、耐火及保溫材料。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步詳細描述，但本發明的保護范圍不受實施例所限。

實施例1

如圖1-3所示本發明一種焙燒爐，由一個單元構成，有四個料箱1和四條火道5，四個料箱1呈“田”字形分布，每豎排兩個料箱1兩側各設置一條火道5。料箱1和火道5之間為料箱壁，料箱壁由耐火磚砌筑，耐火磚砌筑時砌有立縫，料箱壁厚80~100mm，耐火磚耐溫1300℃~1400℃。在料箱的底部設有水冷套12，水冷套12的下方設有出塊機14。水冷套12為夾套結構，夾層中為冷卻水流動空間，內部為高溫焙燒制品和填充料流動空間，通過冷卻水的間接傳熱方式將焙燒制品13冷卻至出爐所需的溫度。

火道5為十層，第一層火道在頂部，第十層火道在底部，相鄰的火道通過火道墻隔開，每層火道墻的端部設有折流孔，折流孔交錯設置。第一層火道出口與集合煙道9連通，集合煙道9與煙道總管10連通。第八到第十層火道的前后墻上設有外加燒嘴和熱電偶插入孔8，用于火道高溫區燃料的加入以及溫度的控制。第一層火道至第七層火道的后墻上設有火道觀察孔7。火道5的下方設有空氣預熱通道11。空氣預熱通道11始于焙燒爐一側，在爐體內部延伸至焙燒爐另一側再折回至第十層火道入口處。第一層火道與第二層火道之間后墻的火道觀察孔內設置有拉板磚6，拉板磚6用于調節每條火道內的負壓水平。

爐頂設置有爐蓋4，爐蓋用于爐頂料箱的密封以及減小爐頂散熱。

爐體的四周、頂部、底部均設置有耐火及保溫材料15，由里往外分別為特種耐火磚、隔熱耐火磚，耐火粘土磚、保溫磚、紅磚以及外層保溫涂料。爐體外表面在50~80℃，降低爐體散熱。

一種焙燒爐的焙燒方法，制品生坯2從爐頂加入料箱1，生坯制品2與料箱1之間采用填充料3進行填充，料箱1中的物料通過自身重力由上而下運動，在下降過程中升溫并經高溫焙燒后進入水冷套冷卻后由出塊機14排出，完成整個制品的焙燒過程；火道內氣體通過外加燃料形成的高溫煙氣由下至上流動，并與焙燒過程中生坯制品析出的揮發物質燃燒，焙燒過程中制品生坯析出的揮發分通過立縫進入火道燃燒，煙氣的熱量用于加熱料箱內物料，焙燒制品與高溫煙氣呈逆流間接加熱方式，換熱后的煙氣經第一層火道進入集合煙道排入煙氣處理系統。每隔20~30個小時從爐底排出一層已焙燒完的制品和填充料，并從料箱入口加入一層未焙燒爐生坯制品和填充料。水冷套將制品冷卻至95-105℃。煙氣處理系統為各條火道提供負壓。

本發明一種焙燒爐由兩個單元構成，每個單元有四個料箱1和四條火道5，四個料箱1呈“田”字形分布，每豎排兩個料箱1兩側各設置一條火道5。其它同實施例1。

技術特征：

技術總結
本發明涉及一種焙燒爐及焙燒方法。至少由一個單元構成，每個單元有四個料箱和四條火道，四個料箱呈“田”字形分布，每豎排兩個料箱兩側各設置一條火道，第個單元共四條火道。本發明具有以下優點：提高了焙燒爐的熱效率，降低焙燒過程的能耗水平，減小了焙燒過程生產成本。爐體使用壽命將大大延長。提高了爐體耐火材料的利用效率，降低了焙燒爐的投資成本。料箱內制品和火道內高溫煙氣呈逆流運行方式，火道和料箱高溫和低溫區呈相同的變化趨勢，并且通過火道內測溫熱電偶和負壓的控制，能保證火道從下至上呈較好的溫度分布，使得料箱內制品具有可控的升溫速率，保證產品質量。