炭阳极焙烧节能措施应用

王群

摘 要：介绍了对阳极焙烧节能方面所做的一系列研究，通过天然气替代重油、增加炉室各部位密封减少漏风量，优化焙烧曲线，提高焙烧产能，保证焙烧温度的条件下低负压小风量操作，解决了天然气单耗过高的控制难题，为企业节能增效探明新的技术路线。

关键词：焙烧；阳极；节能；措施

中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1672-3198（2015）14-0222-01

1 主要改造内容

1.1 天然气替代重油

某企业焙烧系统燃烧装置及控制系统为法国进口设备，自投产以来一直使用重油作为燃料，其设备在使用过程中的磨损与老化，主要表现在排烟架蝶阀电机和开度电路板易烧、测压系统不稳定、鼓风系统经常堵塞、炉面防爆插座烧损严重、炉室变形下陷支管伸缩量不够等，已不能满足生产需要。天然气作为一种新型环保节能资源，具有使用安全、洁净等优势，可以大幅降低燃料成本，改善现场环境。实施“油”改“气”主要完成焙烧炉燃烧及控制系统的燃料更换，保留重油燃烧及控制系统，增加天然气的燃烧及控制功能，利用重油燃烧及控制系统的部分设备完成对焙烧炉的加热控制。

1.2 优化焙烧曲线

为了提升煤沥青的残炭率，通过对焙烧曲线进行优化，均衡火道间、火道内的温度，从而使煤沥青能够均匀缓慢地挥发，达到提高预焙阳极的成品率和理化性能。在优化焙烧过程中，使高温燃烧前区温度升高，前移煤沥青挥发份发挥位置，通过充分燃烧的挥发份同，产生大量热量，减少对燃料的使用量。通过高温保温时间的延长，提高了预焙阳极内部微晶的尺寸并可使内部结构致密化。

1.3 强化炉室密封

在重油改天然气试运行阶段，使用初期天然气耗气量大、单耗高，通过加强对各泄漏点的密封，以达到减少气耗、提高焙烧质量的目的。

1.3.1 选用合适的密封材料

采用硅酸铝纤维毡，硅酸铝纤维毡具有低导热率、低热容量，有良好的绝热、吸音特性，优良的化学稳定性、热稳定性及抗震性。所有密封点使用硅酸铝纤维毡进行密封。

1.3.2 边火道的密封

系统在运行过程中，边火道由于漏风严重，火道温度低于设定温度，造成系统温差较大，炭块不均质。因此，对边火道的膨胀缝进行深度密封。边火道的槽钢下的膨胀缝必须用耐火纤维毡填塞饱满，填塞完后，槽钢水平卡放在膨胀缝上。

1.3.3 各密封点使用硅酸铝纤维毡进行密封

炉室密封：火道墙裂纹修复、横墙裂纹修复、火道口裂纹修复、浇筑块裂纹修复、边火道膨胀缝密封、预热区塑料布密封；燃烧系统密封：排烟架支管与炉室连接、冷却架支管密封、火道盖密封、燃烧器底座、测温测压底座密封；净化系统密封：环形烟道蝶阀密封、防爆口密封；通过对关键泄漏点的密封，减少漏风量，加强保温减少散热。

1.3.4 提高装炉作业质量

天车铺填充料要铺设均匀平整，铺料厚度严格按照工艺标准要求进行操作。炭块摆放位置要居中，不能出现炭块倒靠在火道墙上。

1.3.5 严格执行扎料作业

每个炉室的顶料必须用专用扎料工具进行扎料。顶层填充料需将扎料工具插入深1.5m进行扎料，紧密连扎，特别是料箱的四个角一定要扎实。扎完料要平整夯实料箱四周填充料，火道墙上的填充料要清扫干净，平整料箱填充料，使填充料四棱见方。

1.3.6 做好炉室日常维护工作

炉室漏风影响因素之一是日常维护工作不到位，为此，将炉室维护作为重点基础工作加以要求，尤其是火道墙与横墙的维护：装炉时炉室底部不允许有杂物；火道墙顶与火道墙壁上必须清理干净；料箱顶部横墙膨胀缝、伸缩缝的维护；火道墙裂开的缝与挥发缝的填补。

1.4 低负压小风量操作

较低的支管负压可以为实现较低的焙烧总负压打下良好的基础。通过严格控制支管负压（边火道-140～-160 Pa 中间火道-70～-120Pa）以减小风量达到降耗的目的。首先，确保1P（排烟架所处位置）前有密封好的炉室，同时增设一排挡风板，可以为较低的焙烧负压打下良好的基础；其次，控制各密封点密封，减少冷空气进入火道。

2 改造效果

企业焙燒系列共分两个系统36炉室运转，每个系统有18个炉室。自投产以来焙烧系统采用重油作为燃料，2011年12月30日开始投入使用天然气，2012年1月13日全部投入使用天然气。采用一系列节能措施，整个焙烧过程耗气少，低温区及加热区火道温度平稳，经济技术指标良好。

2.1 工艺技术指标

2.1.1 支管负压

焙烧炉实施节能措施后，排烟架正常火道和边火道支管负压逐月降低，启动三个月之后达到目标值，具体控制参数见表1。

2.1.2 低温区温差

某企业焙烧炉实施节能措施后，低温区温差逐月减小，启动三个月温差从启动时的215℃减小至102℃，启动六个月温差减小至60℃。具体控制参数见表2。

2.1.3 炭块温度

某企业焙烧炉实施节能措施后，炭块温度在启动六个月达到1051℃，达到设定目标值。

2.1.4 终温保温时间

在制定焙烧曲线时，应该在预焙阳极质量、能耗与保温时间中寻找一个最佳平衡点，实施节能措施后，焙烧终温保温时间见表3。

2.2 经济技术指标

企业炭素焙烧系统应用综合节能技术后，焙烧用电量大幅降低，启动后焙烧炉运行稳定、天然气消耗、电耗等经济技术指标良好。具体经济技术指标见表4。

由表4可以看出，某企业2013年焙烧天然气单耗为68.8m3/t，较2012年下降16.22m3/t；风机电单耗26.24kWh/t，较2012年下降23.23kWh/t，经济技术指标良好。

3 结论

（1）建立“通过天然气替代重油作为焙烧燃料、增加炉室各部位密封减少漏风量，优化焙烧曲线，低负压小风量操作，残极作填充料，以达到节能降耗”的技术思路。

（2）通过对炉体、炉面各细节部位密封，提高焙烧产能，保证焙烧温度的条件下低负压小风量操作，解决了天然气单耗过高的控制难题，为企业提产节能增效探明新的技术路线。

（3）稳定的生块体积密度（年平均1.63g/cm3），保证了炭块质量稳定。

参考文献

[1]王喜春，高翔，吴小永.预焙阳极焙烧工艺的优化[J].轻金属，2003，（03）.

[2]姚广春.冶金炭素材料性能及生产工艺[M].北京：冶金工业出版社，1992.

[3]王学孟.阳极焙烧炉改进和降低热耗[J].炭素技术，1996，（04）.