09,優(yōu)化焙燒曲線09

1、優(yōu)化焙燒曲線，提高質量降低能耗炭素廠 李 波 摘要：焙燒升溫速度、陽極最終溫度和陽極保溫時間對預焙陽極的理化性能指標和成品率有 著重要的影響，通過制定科學合理的焙燒曲線和提高焙燒溫度的控制精度，可以有效的提高 預焙陽極質量，同時也可達到提高爐室熱工效率降低焙燒爐能耗和延長焙燒爐使用壽命的目 的。關鍵詞：焙燒曲線、升溫速率、陽極最終溫度、保溫時間、能耗Optimize Banking Curve for Improving Anode QualityAnd Reducing Energy ConsumptionAbstract: Performance and rate of finished

2、product of prebaked anode was effected importantly by heating rates of banking curve、final temperature of anode and holding time. The prebaked anode quality has been improved effectively by drawing more scientific and reasonable banking curve and improving control precision of banking temperature, a

3、nd at the same time, the efficiency of heat engineering of anode baking furnace was improved and energy consumption has been reduced, the lifetime of anode baking furnace was extended.Key Word: banking curve、heating rates、final temperature of anode、 holding time、energy consumption一、前言焙燒是預焙陽極生產(chǎn)中很重要的熱

4、處理工序，通過對焙燒溫度的控制，使生陽極中煤 瀝青發(fā)生熱解縮聚反應轉變成黏結焦，形成結構均勻、致密的預焙陽極，因此焙燒曲線的合 理性和焙燒溫度的控制精度在很大程度上決定著預焙陽極的理化性能指標。制定科學合理的 焙燒曲線，加強各升溫階段焙燒溫度的控制精度，對提高預焙陽極質量有著重要的作用，在 節(jié)能降耗和延長焙燒爐壽命方面也有著較好的效果。中鋁公司連城分公司炭素廠焙燒車間焙燒爐為2臺34室敞開環(huán)式爐，各有2套燃燒系統(tǒng)， 使用瑞士 R&D公司BPS控制系統(tǒng)進行焙燒系統(tǒng)的計算機自動控制；現(xiàn)生產(chǎn)中采用以天然氣為 燃料，生產(chǎn)過程中溫度控制精度較高，火道溫差較小?，F(xiàn)采脅2h周期6爐室運轉，焙燒周期 為192

5、小時。二、焙燒工藝對預焙陽極質量的影響1、升溫速率煤瀝青的熱解縮聚反應直接影響著預焙陽極的性能指標和預焙陽極成品率，進而影響著 焙燒曲線的制定1。 焙燒過程中，焙燒升溫速率對煤瀝青的炭化進程很大影響，合理升溫速 率應能保證生陽極中煤瀝青的熱解縮聚反應在最利于成品率和產(chǎn)品質量的條件下進行，從而 得到較好的使用性能。焙燒升溫速率對焙燒爐內溫度場分布也很大影響，合適的升溫速率可 以減少火道間、火道垂直溫差，提高預焙陽極質量的均衡性。升溫速率較小，煤瀝青殘焦率提高，有利于提高預焙陽極性能，也提高了預焙陽極的成 品率。升溫速率較大，煤瀝青揮發(fā)速度加快，殘焦率減少，并可導致預焙陽極理化指標下降， 預焙陽極

6、電阻率上升，抗折強度下降2。2、陽極最終溫度焙燒最終溫度是預焙陽極熱處理程度的重要指標。焙燒最終溫度的提高，有利于預焙 陽極內部微晶生成增長，降低了預焙陽極電阻率，提高預焙陽極的抗氧化性。當升高到 10001100C范圍的時候，預焙陽極的抗氧化性得到較大的改善，但隨著焙燒最終溫度的提 高，預焙陽極的熱導性增加，抑制了預焙陽極氧化活性，化學活性也降低，抗氧化性下降， 反電勢增大，并且預焙陽極的強度會隨溫度升高而下降3。所以，在能達到陽極理化反應、 制品性能能夠均勻一致的最低條件時的焙燒溫度即可選定為焙燒最終溫度。3、陽極保溫時間合適的保溫時間可以保證焙燒爐內溫度的合理分布，進而彌補了因火道間溫差

7、而致的預 焙陽極受熱不均的現(xiàn)象，提高了溫度場的分布均衡性，并提高預焙陽極受熱的均一性；但保 溫時間的長短對焙燒爐天然氣的消耗有著重要的影響，時間長則消耗的天然氣量增加。因而 在制定焙燒曲線時，應該在預焙陽極質量、能耗與保溫時間中尋找一個最佳平衡點。預焙陽極最終焙燒溫度的高低和保溫時間的長短決定了陽極的熱處理是否 充分。選擇最終陽極焙燒溫度和保溫時間對提高炭陽極理化指標及延長陽極使用 周期至關重要2。三、連城分公司焙燒曲線的運行1、焙燒曲線的制定連城分公司炭素廠焙燒車間依據(jù)煤瀝青在焙燒過程中發(fā)生熱解縮聚反應的 行為和實際生產(chǎn)中的經(jīng)驗總結，對焙燒曲線進行了優(yōu)化；通過合理控制揮發(fā)份的揮發(fā)速率，可以提

8、高煤瀝青的殘?zhí)柯?，其次可使得揮發(fā)份能盡量的燃燒，進而減少天然氣的使用量。圖 1 是連城分公司所使用的焙燒曲線。圖 1 中曲線 1 是原使用焙燒曲線，曲線2 是優(yōu)化后焙燒曲線。通過優(yōu)化，曲線2 更符 合焙燒曲線“兩頭快，中間慢”的制定原則；通過提高預熱區(qū)的溫度，提升了火道間及火道 內溫度的均衡性，能夠使得煤瀝青揮發(fā)份緩慢均勻揮發(fā)，提高了煤瀝青的殘?zhí)柯剩沟妙A焙 陽極內部氣孔生成均勻、結構致密，有助于提高預焙陽極的理化性能和成品率；提高高溫燃 燒前區(qū)溫度，使煤瀝青揮發(fā)份發(fā)揮位置前移，揮發(fā)份充分燃燒，可提供大量的熱量，進而減 少了天然氣的使用量；較長的保溫時間可提高預焙陽極內部微晶的尺寸并可使內部結

9、構致密 化。2、理化指標預焙陽極電阻率焙燒過程中重要的作用就是降低預焙陽極電阻率。在焙燒過程中，合理控制揮發(fā)份的揮 發(fā)，可減少氣孔的數(shù)量并有助于形成較規(guī)則的氣孔；煤瀝青發(fā)生炭化反應生成黏結焦，有助 于預焙陽極內部結構的致密化。較高的焙燒溫度可使得預焙陽極內部晶粒生長增大并減少了 晶粒之間的零亂度，在導電過程中形成較好的導電網(wǎng)絡，可降低預焙陽極的電阻率。圖 2 預焙陽極電阻率對比圖在圖2中可以看出預焙陽極電阻率呈下降趨勢，曲線2較曲線1對降低預焙陽極電阻率有更好的作用和效果，其電阻率處于5255“Qm預焙陽極電阻率有較大降低。預焙陽極co2反應殘留合理的焙燒制度，可使得預焙陽極內部形成規(guī)則、致密

10、的結構，減少了內部中的結構缺 陷數(shù)量；較高的焙燒溫度，可使得預焙陽極內部微晶尺寸增大，減小了微晶的表面活性能 提高了在預焙陽極在電解過程中的化學反應能壘，降低了預焙陽極的化學反應性。其次，較 高的處理溫度有助于預焙陽極中微量元素預先進行化學反應，可有效的減弱了電解過程中微 量元素的反應催化性。75700123456789批次/次80留殘應反纟C圖3預焙陽極CO2反應殘留對比圖對預焙陽極進行分析，從圖3可以看出曲線2預焙陽極CO2反應殘留高于曲線1預焙 陽極，曲線2可有效的減弱陽極化學反應性，提高預焙陽極CO2反應殘留，降低了預焙陽 極的消耗量。預焙陽極熱膨脹系數(shù)在焙燒過程中，預焙陽極內部微晶尺

11、寸增大，結構趨于規(guī)則、致密、完善化，這提高了預焙陽極內晶體的結合能,降低了預焙陽極的熱膨脹系數(shù)。5.45.25.02 4.8 /數(shù) 4.6 系 脹膨4.4 熱4.24.0圖 4 預焙陽極熱膨脹系數(shù)對比圖從圖4可以看出預焙陽極熱膨脹系數(shù)呈下降趨勢,運行曲線2可降低預焙陽極熱膨脹系 數(shù)。3、天然氣能耗對焙燒車間08年1月09年6月焙燒天然氣單耗進行總結分析,從圖5中可以看出焙 燒天然氣單耗運行呈下降趨勢。68單氣然天700 2 4 6 8 10 12 14 16 18時間/月圖 5 焙燒天然氣單耗運行圖自09年2月運行曲線2,天然氣單耗降至較低水平,46月焙燒天然氣單耗為近71m3/t, 較08年平均水平79 m3/t降低8 m3/t,提高了焙燒爐體的熱工效率，減少了天然氣的使用， 在降低能耗方面取得較大效果。四、結論1、制定科學合理的焙燒曲線,可以有效的提高預焙陽極質量,同時也可達到降低焙燒 爐能耗的目的。2、連城分公司炭素廠焙燒車間32h周期、最終溫度1200C、保溫52h的焙燒曲線能使 得預焙陽極能電阻率、熱膨脹系數(shù)降低，CO2反應殘留提高，預焙陽極可達到較好的性能指 標。3、連城分公司炭素廠焙燒曲線在降低焙燒