優(yōu)化焙燒升溫曲線,提高預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量實(shí)踐

1、優(yōu)化焙燒升溫曲線，提高預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量實(shí)踐某陽(yáng)極焙燒車間36室焙燒爐由貴陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，年產(chǎn)能6.4 萬(wàn)噸，每室8料箱9火道，采用三層立裝，每爐可裝168塊，采用6 室運(yùn)轉(zhuǎn)192h焙燒曲線。2021年底焙燒爐投產(chǎn)，至今運(yùn)行時(shí)間達(dá)9年 多，火道墻普遍存在內(nèi)陷、彎曲嚴(yán)重變形，導(dǎo)致火道墻漏風(fēng)較大，單 管、總管負(fù)壓低，爐室彎曲變形惡化加劇，火道墻修理進(jìn)度已無(wú)法滿 足火道墻惡化速度，使焙燒升溫控制及陽(yáng)極質(zhì)量波動(dòng)較大，生產(chǎn)成本 增加，如何在現(xiàn)有條件下提高產(chǎn)品質(zhì)量是急需解決的生產(chǎn)難題，主要 通過(guò)生產(chǎn)管理和焙燒升溫曲線的調(diào)整與優(yōu)化，達(dá)到提升陽(yáng)極質(zhì)量的目 的。1原因分析1.1焙燒爐變形對(duì)產(chǎn)品的影響焙燒爐的作用是利

2、用燃料的燃燒放熱，把熱量通過(guò)焙燒爐火道墻 經(jīng)填充料傳遞給焙燒產(chǎn)品達(dá)到一定的溫度要求，它是炭素生產(chǎn)流程中 的一個(gè)重要設(shè)備。焙燒爐經(jīng)過(guò)長(zhǎng)周期的加熱、冷卻，耐火磚經(jīng)常產(chǎn)生 較大內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)也受到耐火材料耐火度的限制，如超過(guò)耐火度就發(fā) 生熔變，造成焙燒爐火道墻彎曲、下陷、開(kāi)裂等損壞現(xiàn)象，所以焙燒 爐的使用壽命受溫度影響最大，同時(shí)受加熱過(guò)程和冷卻過(guò)程中急熱急 冷的較大影響。若焙燒爐火道墻變形可能會(huì)導(dǎo)致以下不利影響：一是導(dǎo)致墻體內(nèi) 的燃燒空間變小，不利于充分燃燒；二是未將燃燒產(chǎn)物順利排出；三 是給裝爐和出爐作業(yè)帶來(lái)挑戰(zhàn)；四是傳導(dǎo)熱量分布不均，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì) 量不符合標(biāo)準(zhǔn)；五是填充料漏入火道內(nèi)堵塞氣流，阻力增大

3、；六是損 失壓力，導(dǎo)致溫度難以滿足要求；七是減弱爐體蓄熱能力，增加燃料 消耗，表1、表2是該爐室投產(chǎn)以來(lái)的修理情況。1.2 升溫曲線對(duì)產(chǎn)品的影響預(yù)焙陽(yáng)極的焙燒工藝是將生坯裝入焙燒爐內(nèi)，在隔絕空氣和介質(zhì) 的條件下，把成型生產(chǎn)的生塊按一定的升溫速度進(jìn)行加熱的熟處理過(guò) 程。焙燒主要是粘結(jié)劑的焦化過(guò)程，目的是排除生坯中瀝青焦化反應(yīng) 產(chǎn)生的揮發(fā)份和水分，獲得體積結(jié)構(gòu)穩(wěn)定并具有規(guī)定理化性能指標(biāo)的 制品，焙燒前后產(chǎn)品的物理化學(xué)性能將發(fā)生很大變化，如表3。為滿 足鋁電解生產(chǎn)工藝對(duì)預(yù)焙陽(yáng)極電阻率小、灰分低、機(jī)械性能好的質(zhì)量 要求，因此合理的焙燒升溫曲線對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。焙燒溫度對(duì)電阻率的影響：生坯時(shí)其電阻率很

4、大，等焙燒溫度超 過(guò)七百攝氏度以后，瀝青焦化過(guò)程基本結(jié)束，其電阻率會(huì)大大降低。 之后隨著焙燒溫度的升高，其電阻率會(huì)逐漸減小。焙燒溫度對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響：在焙燒過(guò)程中，生坯的抗壓強(qiáng)度會(huì) 隨著溫度的不斷提高而逐漸降低，其強(qiáng)度最低值是溫度達(dá)到約四百攝 氏度時(shí)，這是因?yàn)楫?dāng)溫度達(dá)到四百攝氏度時(shí)瀝青會(huì)完全熔化，并進(jìn)行 分解和揮發(fā)，但是未進(jìn)行焦化。之后瀝青的焦化程度會(huì)隨著溫度的升 高而增大，同時(shí)也提高了其抗壓強(qiáng)度。焙燒溫度對(duì)孔隙度的影響：在焙燒過(guò)程中，隨著溫度的不斷加大 其孔隙度也會(huì)逐漸增大，這是因?yàn)檎辰Y(jié)劑會(huì)隨著溫度的不斷提高而被 分解出來(lái)。焙燒曲線是根據(jù)瀝青揮發(fā)份的排出速度和瀝青焦化的物理化學(xué) 變化制定的，

5、為了保證制品符合相關(guān)設(shè)計(jì)要求，在實(shí)際的焙燒過(guò)程中 應(yīng)依據(jù)焙燒爐的具體情況，制定出符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的焙燒升溫曲線操作 要求。制定升溫曲線主要參考了以下依據(jù)：一是焙燒塊的質(zhì)量要求和 用途制定；二是填充料的種類和加熱方法制定；三是焙燒爐的結(jié)構(gòu)制 定；四是生坯的種類和規(guī)格制定；五是制品在焙燒過(guò)程不同階段的物 理化學(xué)反應(yīng)制定。2目前現(xiàn)狀因焙燒爐由于火道墻彎曲變形、下陷、開(kāi)裂等缺陷導(dǎo)致火道內(nèi)空 間變小，氣流阻力加大，升溫滯后使焦油排出時(shí)達(dá)不到燃點(diǎn)而排走， 同時(shí)造成了揮發(fā)份燃燒空間發(fā)生變化，致使揮發(fā)份燃燒區(qū)域過(guò)長(zhǎng)，燃 燒不充分。在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)揮發(fā)份燃燒情況查看，移爐后揮發(fā)份燃燒 帶處于4P爐室D孔與3P爐室A孔

6、之間，揮發(fā)份嚴(yán)重滯后，使后期 投入的燃料增加，升溫制度受到極大影響，實(shí)際升溫已無(wú)法達(dá)到設(shè)定 要求，焙燒升溫困難，同時(shí)產(chǎn)品出現(xiàn)了不達(dá)標(biāo)情況。盡管增加了能源 消耗，但是產(chǎn)品的合格率僅達(dá)到88.81%。3解決方案與實(shí)施情況優(yōu)化焙燒曲線。決定陽(yáng)極焙燒質(zhì)量最為關(guān)鍵的階段是2P、3P 階段的升溫速率，曲線設(shè)置以無(wú)法滿足焙燒爐惡化帶來(lái)的負(fù)面影響， 因此本文對(duì)1P溫度段由180500C。調(diào)整為200560C。，4P溫度段 由8201044C調(diào)整為8401096C，如圖1和圖2。以便延長(zhǎng)5P保 溫時(shí)間，最終延長(zhǎng)火道總的保溫時(shí)間，提高陽(yáng)極終溫。調(diào)整后的焙燒升溫曲線，6P火道保溫時(shí)間延長(zhǎng)近8個(gè)小時(shí)，陽(yáng) 極終溫達(dá)到1

7、050C以上，平均值較調(diào)整前增加約10C。左右。強(qiáng)化焙燒爐面現(xiàn)場(chǎng)管理，做好環(huán)形煙道與排煙架結(jié)合處、金屬 波紋管與火道口、預(yù)熱爐室及加熱爐室火道口密封管理，減少系統(tǒng)負(fù) 壓損失與熱量散失，提高火焰系統(tǒng)負(fù)壓，減少天然氣消耗，如圖3。加強(qiáng)爐室的日常維護(hù)工作，及時(shí)清理料箱底部粘接的大塊料和 火道墻粘結(jié)填充料。大于10mm以上的墻縫用纖維氈進(jìn)行堵塞，對(duì)嚴(yán) 重影響裝出爐或焙燒升溫的火道墻及時(shí)整體拆除大修，保證其能夠充 分燃燒。4效果驗(yàn)證移爐時(shí)觀察排煙架總管收集口開(kāi)始出灰和焦油混合體，凈化系 統(tǒng)捕集的焦油量明顯減少。焙燒塊理化指標(biāo)合格率由調(diào)整前的累計(jì)值88.89%提高到96.25%，電阻率由調(diào)整前的59.69gm降低到55.50gm，如圖4、 圖5。天然氣消耗量降低，由調(diào)整前的88Nm3/t降至83Nm3/t，達(dá) 到節(jié)能目的。揮發(fā)份燃燒區(qū)域合理，移爐后揮發(fā)份燃燒點(diǎn)由之前的燃燒孔由 以前的4P爐室D孔與3P爐室A孔之間遷移到3P爐室的B孔與D孔之間，區(qū)域明顯分布至2P、3P處，且燃燒火焰明亮，燃燒較充分。5結(jié)論實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)爐況變化及時(shí)