本發(fā)明涉及一種模擬罐式煅燒工況的研究裝置，尤其涉及一種模擬石油焦罐式煅燒工況的研究裝置及使用方法，該研究裝置及使用方法為實(shí)驗(yàn)室模擬石油焦罐式煅燒過(guò)程創(chuàng)造了可行條件。

背景技術(shù)：

石油焦煅燒是鋁電解用預(yù)焙陽(yáng)極生產(chǎn)的重要工序，煅燒焦的質(zhì)量對(duì)預(yù)焙陽(yáng)極的最終理化性能指標(biāo)有重要影響。石油焦煅燒用工業(yè)爐窯是生產(chǎn)煅燒焦的關(guān)鍵裝備，其中罐式煅燒爐以其燒損低、維護(hù)費(fèi)用低等眾多技術(shù)優(yōu)勢(shì)已成為目前最普遍使用的煅燒設(shè)備。

石油焦罐式煅燒采用的是利用石油焦本身含有的揮發(fā)分燃燒作為熱源加熱的煅燒方式，工藝控制的關(guān)鍵即控制揮發(fā)分在每條火道內(nèi)的分配以及揮發(fā)分與預(yù)熱空氣混合后的燃燒狀況。石油焦在熱處理過(guò)程中揮發(fā)分的逸出狀態(tài)、在揮發(fā)分通道內(nèi)的凝結(jié)以及受熱后的積碳等過(guò)程與問(wèn)題對(duì)煅燒工藝與煅燒爐的維護(hù)都有重要影響，然而當(dāng)前對(duì)上述提及的石油焦在煅燒過(guò)程中所經(jīng)歷的物理、化學(xué)變化過(guò)程仍知之甚少，這些問(wèn)題的存在影響在現(xiàn)有基礎(chǔ)上對(duì)罐式煅燒工藝的進(jìn)一步優(yōu)化以及對(duì)現(xiàn)有爐型結(jié)構(gòu)的改進(jìn)優(yōu)化。

罐式煅燒石油焦的過(guò)程中，石油焦受熱后揮發(fā)分發(fā)生逸出，揮發(fā)分在負(fù)壓作用下經(jīng)由揮發(fā)分道進(jìn)入火道，與預(yù)熱空氣相遇在較高的溫度下發(fā)生燃燒，火道內(nèi)的高溫?zé)煔忾g接加熱料罐內(nèi)的石油焦，通過(guò)控制火道煙氣溫度控制煅燒焦的理化指標(biāo)。煅燒爐爐型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如通過(guò)砌筑小試型罐式煅燒爐開(kāi)展石油焦煅燒的基礎(chǔ)性研究工作雖最貼近實(shí)際煅燒工況，但投資較高，且靈活性不足，而使用目前市場(chǎng)上可供應(yīng)的電加熱實(shí)驗(yàn)室爐窯則無(wú)法模擬石油焦隔絕空氣加熱和受熱后揮發(fā)分快速外排的實(shí)際工況。因而，開(kāi)發(fā)合理而簡(jiǎn)易的模擬罐式煅燒工況的研究裝置及使用方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，是對(duì)罐式煅燒過(guò)程中石油焦所發(fā)生的物理、化學(xué)變化，以及對(duì)揮發(fā)分的成分、逸出狀態(tài)、經(jīng)歷的冷凝和碳化等過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)和前提。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明提出一種模擬石油焦罐式煅燒工況的研究裝置及使用方法，目的是采用該實(shí)驗(yàn)研究方法可在近似現(xiàn)場(chǎng)工況的條件下開(kāi)展石油焦罐式煅燒的相關(guān)基礎(chǔ)問(wèn)題研究。

為達(dá)上述目的本發(fā)明模擬石油焦罐式煅燒工況的研究裝置，在石英管外套有可控溫管式爐，在石英管內(nèi)放置有盛裝石油焦樣品的剛玉坩堝，石英管的一端通過(guò)管路與氮?dú)獗Ｗo(hù)氣鼓吹裝置連通，石英管的另一端通過(guò)管路與煙氣在線分析裝置一端連接，煙氣在線分析裝置另一端與引風(fēng)排煙設(shè)備連接，可控溫管式爐與管式爐控溫設(shè)備連接。

石英管的兩端帶有密封法蘭。

模擬石油焦罐式煅燒工況的研究裝置的使用方法，先調(diào)節(jié)好氮?dú)獗Ｗo(hù)氣鼓吹裝置的流量和引風(fēng)排煙裝置的轉(zhuǎn)速，使煙氣排出端壓力范圍為100-150 Pa；氮?dú)獗Ｗo(hù)氣鼓吹裝置向石英管中以正壓方式鼓吹惰性保護(hù)氣體，管式爐控溫設(shè)備控制升溫：在20°C到300 °C用半小時(shí)加熱，在300到700 °C用2小時(shí)加熱，在700到900 °C用1小時(shí)加熱，在900 °C保溫2小時(shí)，石英管內(nèi)石油焦受熱逸出的揮發(fā)分，模擬罐式煅燒生產(chǎn)中揮發(fā)分受揮發(fā)分道的負(fù)壓作用而外排的實(shí)際工況，煙氣在線分析裝置對(duì)排出的揮發(fā)分煙氣進(jìn)一步定性、定量分析，引風(fēng)排煙設(shè)備利用風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓外排煙氣。

900 °C加熱后，在900到1200 °C用1小時(shí)加熱，在1200 °C保溫3-5小時(shí)。之后可控溫管式爐自然冷卻，完成石油焦罐式煅燒的模擬過(guò)程，待煅燒石油焦溫度低于100 °C后取出煅燒石油焦進(jìn)行質(zhì)量化驗(yàn)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)效果：本發(fā)明具有簡(jiǎn)單易行的特點(diǎn)，適用于在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展石油焦罐式煅燒工藝過(guò)程中的相關(guān)基礎(chǔ)問(wèn)題研究。采用惰性保護(hù)氣體鼓吹揮發(fā)分，并在揮發(fā)分外排端通過(guò)風(fēng)機(jī)負(fù)壓實(shí)現(xiàn)對(duì)揮發(fā)分在煅燒過(guò)程中的迅速外排，并保證石油焦處于隔絕空氣加熱狀態(tài)?；谠搶?shí)驗(yàn)研究方法，可在較低投資的條件下開(kāi)展石油焦中揮發(fā)分成分測(cè)定、罐式煅燒工藝模擬等基礎(chǔ)研究工作。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為所得煅燒焦的X射線粉末衍射譜圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1

如圖所示本發(fā)明模擬石油焦罐式煅燒工況的研究裝置，在石英管3外套有可控溫管式爐1，在石英管3內(nèi)放置有盛裝石油焦樣品的剛玉坩堝4，石英管3的一端通過(guò)管路與氮?dú)獗Ｗo(hù)氣鼓吹裝置5連通，石英管3的另一端通過(guò)管路與煙氣在線分析裝置6一端連接，煙氣在線分析裝置6另一端與引風(fēng)排煙設(shè)備7連接，可控溫管式爐1與管式爐控溫設(shè)備2連接。石英管3的兩端帶有密封法蘭。

實(shí)施例1

模擬石油焦罐式煅燒工況的研究裝置的使用方法，先調(diào)節(jié)好氮?dú)獗Ｗo(hù)氣鼓吹裝置的流量和引風(fēng)排煙裝置的轉(zhuǎn)速，使煙氣排出端壓力范圍為100-150 Pa；氮?dú)獗Ｗo(hù)氣鼓吹裝置向石英管中以正壓方式鼓吹惰性保護(hù)氣體，管式爐控溫設(shè)備控制升溫：在20°C到300 °C用半小時(shí)加熱，在300到700 °C用2小時(shí)加熱，在700到900 °C用1小時(shí)加熱，在900 °C保溫2小時(shí)，石英管內(nèi)石油焦受熱逸出的揮發(fā)分，模擬罐式煅燒生產(chǎn)中揮發(fā)分受揮發(fā)分道的負(fù)壓作用而外排的實(shí)際工況，煙氣在線分析裝置對(duì)排出的揮發(fā)分煙氣進(jìn)一步定性、定量分析，引風(fēng)排煙設(shè)備利用風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓外排煙氣。

實(shí)施例2

模擬石油焦罐式煅燒工況的研究裝置的使用方法，先調(diào)節(jié)好氮?dú)獗Ｗo(hù)氣鼓吹裝置的流量和引風(fēng)排煙裝置的轉(zhuǎn)速，使煙氣排出端壓力范圍為100-150 Pa；氮?dú)獗Ｗo(hù)氣鼓吹裝置向石英管中以正壓方式鼓吹惰性保護(hù)氣體，管式爐控溫設(shè)備控制升溫：在20°C到300 °C用半小時(shí)加熱，在300到700 °C用2小時(shí)加熱，在700到900 °C用1小時(shí)加熱，在900到1200 °C用1小時(shí)加熱，在1200 °C保溫3-5小時(shí)。石英管內(nèi)石油焦受熱逸出的揮發(fā)分，模擬罐式煅燒生產(chǎn)中揮發(fā)分受揮發(fā)分道的負(fù)壓作用而外排的實(shí)際工況，煙氣在線分析裝置對(duì)排出的揮發(fā)分煙氣進(jìn)一步定性、定量分析，引風(fēng)排煙設(shè)備利用風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓外排煙氣，可控溫管式爐自然冷卻，待煅燒石油焦溫度低于100 °C后取出煅燒石油焦進(jìn)行質(zhì)量化驗(yàn)。得出煅燒焦真密度為2.07 g/cm³。圖2給出了煅燒焦的X射線粉末衍射分析譜圖，石墨相的(002)衍射峰清晰可見(jiàn)，根據(jù)其可計(jì)算出煅燒焦的晶粒尺寸為2.83 nm，以上化驗(yàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)近似煅燒溫度工況下所得煅燒焦的化驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)。